Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб

Таким образом, в результате исследований было установлено, что ПА мышечной ткани имеет низкие значения – 0,03–0,06 ед./г, внутренних органов – 2,42–2,8 ед./г. Активность ферментных препаратов, полученных из внутренностей белого амура,  карпа и толстолобика,  составляет 2,39–2,79  ед./г  в зависимости от вида рыб[34]. 

 

 

 

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВНЫХ ЭТАПАХ ПРОИЗВОДСТВА протеолитических ферментов

 

Центрифугирование - разделение в поле центробежных сил жидких дисперсных систем с частицами размером более 100 нм. Используют для выделения составляющих фаз (жидкая - фугат или фильтрат, твердая - осадок) из двухкомпонентных (суспензии,эмульсии) и трехкомпонентных (эмульсии, содержащие твердую фазу) систем. В практике центрифугирования применяют два способа разделения жидких неоднородных систем: центробежное фильтрование и центробежное осаждение[9].

Центрифугирование характеризуется рядом технологических параметров, определяющих качество процесса и его кинетику. К ним относятся: фактор разделения  (r_рт - макс. внутр. радиус ротора), отражающий интенсивность центробежного поля; скорость центрифугирования - производительность центробежной машины по исходной жидкой системе или составляющим ее компонентам; унос - содержание твердой фазы в фугате (фильтрате); насыщенность осадка жидкой фазой (в т. ч. влажность осадка) после центрифугирования.; крупность разделения - миним. размер частиц, улавливаемых при центробежном осаждении. 

При центробежном осаждении  движение твердых частиц происходит под действием центробежной силы  (d - диаметр частицы; - разность плотностей твердой и жидкой фаз; r - расстояние от частицы до оси вращения ротора) и силы сопротивления жидкой среды S. Соотношение этих сил определяет скорость осаждения w. При ламинарном режиме, характерном для осветления, сила S выражается законом Стокса:  и  где  динамическая вязкость жидкой фазы. Для турбулентного режима при осаждении крупных частиц высококонцентрирированных суспензий сила S находится из уравнения: ( - коэф. лобового сопротивления; р_ж - плотность жидкой фазы). Гидродинамика потока определяет время пребывания частиц в роторе, a w- время осаждения; сопоставление этих величин позволяет найти крупность разделения.  
Для расчета кинетики процесса центробежного осаждения и фильтрования используют закон Дарси - Вейсбаха; движущая сила (перепад давления  ) определяется центробежным полем, действующим на суспензию:  где - плотность суспензии; r_ж - радиус своб. пов-сти жидкости (рис. 1, б). На  оказывает влияние проскальзывание жидкости над слоем осадка. Период может протекать при различных режимах; наиболее характерны режимы при постоянных  и производительности по суспензии. Из-за сложности центрифугирования производительность центробежных машин оценивают чаще всего путем моделирования по так называемому индексу производительности  подразумевая под F в первом приближении площадь боковой поверхности ротора. Физический смысл  заключается в том, что по аналогии с осаждением в отстойниках производительность центрифуг также пропорциональна площади рабочей поверхности, однако за счет центробежного поля увеличивается на фактор Fr. В зависимости от конструктивных особенностей ротора  для машин каждого типа определяется своим уравнением и используется при перерасчете производительности с одного типоразмера центрифуги на иной. Моделирование осуществляется при геометрическом подобии роторов и идентичности определяющих критериев процесса. 

 

 

 

3 Ассортимент вырабатываемой продукции

 

Протеолитические ферменты (протеазы) является активным компонентам во многих ферментных препаратах, применяемых для коррекции секреторной дисфункции желудка и нарушений процесса пищеварения в тонкой кишке. 

Первый тип лекарств, содержащих протеолитические ферменты,— экстракты слизистой оболочки желудка, основным действующим веществом которых является пепсин. Он, а также другие содержащиеся в слизистой оболочки желудка пептидазы, расщепляют практически все природные белки. Эти лекарства используются преимущественно при гастрите с пониженной кислотностью и не рекомендуются при лечении заболеваний ЖКТс повышенной кислотностью. 

Второй тип содержащих протеолитические ферменты лекарств - комплексные препараты, содержащие основные ферменты поджелудочной железы домашних животных. Такие лекарства способствуют купированию клинических признаков внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы, к которым относят снижение аппетита, тошнота, урчание в животе, метеоризм, стеато-, креато- и амилорею. Самым популярным лекарством, содержащим комплекс панкреатических ферментов, включающим протеазы, является панкреатин. Кроме него, имеется множество других препаратов, содержащих протеолитические ферменты, ряд из них приведены в таблице 4. 

Протеолитические ферменты также применяются в лекарствах, предназначенных для лечения ожогов, пролежней, трофических язв, гнойных ран, гнойных отитов, синуситов и бронхолегочных заболеваний. Примером такого лекарственного средства является ферментный препарат Химопсин, содержащий в качестве комбинированного активного вещества смесь трипсина и химотрипсина [31].

Протеаза (Proteases) зарегистрирована в качестве пищевой добавки с международным кодом E1104. В официальном списке пищевых добавок уточнены 4 типа протеолитических ферментов, которые отнесены к пищевым добавкам: протеаза, папаин, бромелайн, фицин. Применение протеаз в этом качестве — улучшители муки и стабилизаторы хлеба, ускорители созревания мяса и рыбы, усилители вкуса и аромата. До 1 августа 2008 года протеазы входили в список пищевых добавок, разрешенных для производства пищевых продуктов в Российской Федерации (СанПиН 2.3.2.2364-08). Однако Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 26.05.2008 № 32 протеазы исключены из этого списка [31].

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 - Характеристика протеолитических ферментных препаратов [31].

Лекарственный препарат	Лекарственная форма	Содержание протеолитических ферментов    (протеаз), ед. FIP, не менее
		пепсин	трипсин	химотрипсин
Ацидин-пепсин	Таблетки	0,1 г	—	—
Дигестал	Драже	300
Креон 8000	Микросферы в капсулах	450
Креон 25000	Микросферы в капсулах	1000
Ликреаза	Микросферы в капсулах	660
Мезим-форте	Таблетки	250
Мезим-форте   10 000	Таблетки	375
Панзинорм форте	Драже	50	450	1500
Панзинорм 10 000	Капсулы	400
Панзинорм форте–Н,Панзинорм форте 20 000	Таблетки	900
Панзистал, энзистал	Таблетки	300
Панкреатин ICN	Драже	200
Панкреофлат	Таблетки	400
Панкурмен	Таблетки	63
Панцитрат 10000	Микротаблетки в капсулах	500
Панцитрат 25000	Микротаблетки в капсулах	1250
Фестал	Драже	300
Фестал Н	Драже	300
Энзистал	Таблетки	300

 

 4 ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И ХРАНЕНИИ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ

 

Размораживание. Цель - таяние кристаллов льда и восстановление первоначальной гистологической структуры  мышечной и других тканей рыбы и  морепродуктов [5].

В настоящее время в мировой практике рыбообработки применяют в основном размораживание на воздухе и в воде, а также различные модификации этих способов, направленные на ускорение процесса и снижение неблагоприятного влияния его на продукт.

При размораживании в воде скорость процесса тесно связана с интенсивностью циркуляции воды, которая создается путем применения мешалок, циркуляционных насосов, а также барботирования воды сжатым воздухом.

Ускорение процесса может быть достигнуто при  повышении температуры воды, однако в этом случае сильнее проявляются недостатки этого способа дефростации — набухание мышечной ткани, ослабление консистенции и появление лопанца, а также ухудшение вкусовых качеств рыбы. Поэтому рыб ценных видов рекомендуется размораживать в охлажденной воде.

Размораживание путем орошения водой обычно применяют для блоков замороженной мелкой рыбы. Оптимальная температура воды при этом способе размораживания находится в пределах 22…23 ˚С.

Воздушный способ размораживания является наиболее простым и дешевым, но ему присущи такие недостатки, как длительность процесса, обезвоживание поверхности продукта, неоднородность размораживания и опасность роста обсемененности ее микроорганизмами. Продолжительность размораживания на воздухе может быть заметно сокращена при усилении циркуляции воздуха и повышении его температуры, однако интенсивная циркуляция воздуха может вызвать значительное обезвоживание поверхности. Чтобы исключить этот дефект, для размораживания применяют увлажненный воздух. Этот способ размораживания в настоящее время широко применяется за рубежом. Скорость движения воздуха в дефростере обычно не превышает 5 м/с, температура воздуха около 20 ˚С при относительной влажности 95 % [19].

Измельчение. Цель - увеличения поверхности твердых материалов путем их раздавливания, раскалывания, истирания и удара.

Процессы измельчения разделяются  на дробление (крупное, среднее и  мелкое), измельчение (тонкое и очень  тонкое) и резание. Резание применяют, когда требуется не только уменьшить  размер кусков, но и придать им определенную форму [5].

Оборудование для грубого  измельчения сырья

Наибольшее распространение  в промышленности получили установки  типа «Фарш» и волчки различной производительности.

Волчки (мясорубки) различной производительности с принудительной и без принудительной подачей сырья применяются для измельчения рыбного филе.

Оборудование для тонкого  измельчения сырья.

При тонком измельчении  сырья преследуется цель получить после  окончания процесса однородную гомогенную массу, которая может быть использована при производстве деликатесной продукции, например, камабоко, рыбных палочек, колбас, сосисок, детского питания. Чтобы получить высокое качество измельчения, часто сырье (фарш) предварительно охлаждают до температуры, близкой к 0˚С. Это позволяет избежать резкого повышения температуры в измельченной массе и окисления ее жидкой фазы. Иногда процесс тонкого измельчения совмещается с процессом перемешивания основного сырья с различными ингредиентами (соль, перец, душистый горошек и т.п.), которые обычно предварительно измельчаются. Совмещенный процесс зачастую осуществляется с помощью куттеров, когда производство настроено на выпуск продукции определенного вида.

В рыбной промышленности для тонкого  измельчения сырья чаще всего  применяются куттеры с различной  производительностью, а также коллоидные мельницы, агрегаты типа АТИМ, протирочные машины.

Нагревание. Цель - повышения температуры материалов путем подвода к ним теплоты.

Широко распространенными методами нагревания в пищевой технологии являются нагревание горячей водой  или другими жидкими теплоносителями, насыщенным водяным паром, топочными газами и электрическим током.

Нагревание водой используют для повышения температуры и пастеризации пищевых продуктов при температурах ниже 100 °С. Для нагревания до температуры выше 100 °С применяют перегретую воду, находящуюся под избыточным давлением. Вода является доступным и дешевым, некоррозиеактивным теплоносителем, имеющим высокие теплоемкость и коэффициент теплоотдачи. Обычно обогрев водой осуществляется через разделяющую теплоноситель и продукт стенку аппарата. Нагревание водяным насыщенным паром получило широкое распространение, что объясняется следующими его достоинствами: большим количеством теплоты, выделяющейся при конденсации водяного пара (2024 - 2264 кДж на 1 кг конденсирующегося пара при абсолютных давлениях соответственно 0,1 - 1,0 МПа); высоким коэффициентом теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке — порядка 20 000 - 40 000 кДж/(м²-ч-К); равномерностью обогрева.

При нагревании водяным насыщенным паром применяют два способа: нагревание «глухим» насыщенным паром и «острым» паром.

При нагревании «острым» паром водяной пар вводится непосредственно  в нагреваемую жидкость. Пар конденсируется и отдает теплоту нагреваемой жидкости, а конденсат смешивается с жидкостью. Пар вводится через барботер, представляющий собой во многих случаях трубу с отверстиями, согнутую по спирали Архимеда либо по окружности. Впуск пара по барботеру обеспечивает одновременно с нагреванием жидкости ее перемешивание с паром. Нагревание «острым» паром применяют в тех случаях, когда допустимо разбавление нагреваемой среды водой. Этот способ часто используют для нагревания воды и водных растворов.

Нагревание топочными  газами, образующимися при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива в специальных печах, используется, например, для обогрева сушилок.

Кроме топочных газов, полученных в специальной печи, используют также  отработавшие газы от печей, котлов и  т. д. температурой 300...500 °С. Применение отработавших газов не требует дополнительного расхода топлива, поэтому использование их для нагревания весьма рационально.

Нагревание электрическим  током осуществляется в электрических печах сопротивления прямого и косвенного действия.

В печах прямого действия тело нагревается при прохождении  через него электрического тока.

Нагревание токами высокой  частоты основано на том, что при  воздействии на диэлектрик переменного  электрического тока молекулы диэлектрика  приходят в колебательное движение, при этом часть энергии затрачивается на преодоление трения между молекулами диэлектрика и превращается в теплоту, нагревая тело. Количество выделяющейся теплоты пропорционально квадрату напряжения и частоте тока.

Для получения токов  высокой частоты используют генераторы различных конструкций.

Достоинства диэлектрического нагревания: непосредственное выделение  теплоты в нагреваемом теле; равномерный  быстрый нагрев всей массы материала  до требуемой температуры; простота регулирования процесса.

В печах косвенного действия теплота выделяется при прохождении электрического тока по нагревательным элементам. Выделяющаяся при этом теплота передается материалу тепловым излучением, теплопроводностью и конвекцией [1].

Экстрагирование. Цель -  извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя. Для извлечения из раствора применяются растворители, не смешивающиеся с этим раствором, но в которых вещество растворяется лучше, чем в первом растворителе.

Дифференциально-контактные экстракторы обеспечивают непрерывный контакт между фазами и плавное непрерывное изменение концентраций в фазах. За счет продольного перемешивания фаз в таких аппаратах может иметь место значительное снижение средней движущей силы по сравнению с аппаратами идеального вытеснения.

Для диспергирования  жидкой фазы требуются затраты энергии. В зависимости от вида затрачиваемой  энергии экстракторы могут быть без подвода внешней энергии  и с подводом ее. Внешняя энергия  во взаимодействующие фазы может  вводиться перемешивающими устройствами, вибраторами и пульсаторами, например в вибропульсационных экстракторах, в виде центробежной силы в центробежных экстракторах, кинетической энергии струи в инжекторных и эжекторных экстракторах.

Центрифугрование. Цель - разделение веществ и их очистка.