Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб

Для разделения жидких неоднородных систем в центробежном поле применяются  машины, которые называются центрифугами; процесс разделения центрифугирование. Основным рабочим органом центрифуги является вращающийся барабан. Барабаны отстойных центрифуг должны быть сплошными, чтобы задерживать на своей поверхности частицы дисперсной фазы [5].

                 Сепарирование. Цель - разделения неоднородных жидких смесей на фракции, различающиеся по плотности, в поле действия центробежных сил. Различают сепараторы периодического и непрерывного действия [1].

 

Хранение.

Известны различные  способы хранения ферментов. Высушивание  ферментов при низких температурах (лиофилизация) в присутствии стабилизирующих  добавок является одним из наиболее распространенных способов их хранения. Нужно отметить, что лиофилизация - это достаточно трудоемкий и энергоемкий процесс, требующий специального дорогостоящего оборудования. При лиофилизации, кроме того, часто происходит значительная потеря ферментативной активности. Перед использованием лиофилизированные препараты необходимо растворить. Срок хранения лиофилизированных ферментов зависит от природы самого фермента, температуры, влажности и других условий хранения и колеблется от нескольких месяцев до нескольких лет. Хранят лиофилизированные препараты, как правило, при низких температурах.

Ферменты, производимые в промышленных масштабах (например, протеиназы, амилазы и др.), отличающиеся достаточно высокой стабильностью, высушивают на специальных распылительных сушках при температуре +70-+100^оС. При распылительной сушке также происходит потеря ферментативной активности. Кроме того, при таком способе высушивания ферментов часто происходят выбросы сухого ферментативного препарата в атмосферу, что приводит к загрязнению окружающей среды. Нужно также отметить, что распылительные сушки - весьма энергоемкие и малопроизводительные установки.

Наибольшие проблемы возникают однако при хранении водных растворов ферментов. Достаточно эффективным  и широко распространенным является хранение водных растворов ферментов и других белков в замороженном состоянии при -70^оС. Хранение ферментов в условиях глубокой заморозки является однако дорогостоящим, требует специального холодильного оборудования и поэтому не всегда доступно. 
Многие ферменты, используемые в научных исследованиях, хранят в виде водных растворов при температуре -10, -20^оС в незамороженном состоянии в присутствии криопротекторов. В качестве криопротекторов наиболее часто используют глицерин, метанол, диметилсульфоксид. Концентрация ДМСО в водных растворах ферментов, подлежащих хранению при -10, -20^оС, составляет 10-20% .

Нужно отметить, что растворы ферментов и других белков с 10-20% ДМСО или другими криопротекторами не способны длительное время храниться  при комнатной температуре вследствие наличия примесных протеиназ. Сказанное справедливо и в отношении самих протеиназ, биологическая функция которых состоит в том, что они расщепляют белки до более простых пептидов. Обладая способностью расщеплять пептидные связи в других белках, протеиназы подвержены также и самоперевариванию (автолизу). По этой причине протеиназы в водных растворах при комнатной температуре крайне нестабильны[35].

 

 

 

5 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВО ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ

 

Прием сырья ГОСТ 1168-86

Мороженые внутренности (Т = -8…-10˚С)

 

Размораживание Т = -4 ˚С

 

Измельчение ø = 8 - 12мм

Выдержка  t = 3 - 4 ч при Т = 20±2 ˚С

 

Нагревание до Т= 35…38 ˚С

 

Поваренная соль

 

 

Центрифугирование n=2500

Осадок

Сепарирование Т = 35…40 ˚С

 

 

Жир и белковые частицы

 

Стандартизация

Поваренная соль

 

 

Хр

 

 

Рисунок 2-Технологическая схема получения препарата протеолитических ферментов 

Для производства ферментного  препарата используют мороженое  или соленое сырье. Размораживание производят до температуры -4˚С в универсальном механизированном дефростере непрерывного действия Н2-ИТА113 путем орошения продукта струями теплой воды. Размороженные или соленые внутренности измельчают до частиц размерами 8-12 мм и направляют в подогреватель (аппарат, оснащенный водяной рубашкой и мешалкой). При использовании мороженого сырья добавляют 10-12 % поваренной соли к массе обрабатываемого сырья и нагревают. Процесс ведут при перемешивании до достижения температуры в массе 35…38 ˚С и подают на горизонтальную центрифугу для отделения жидкой фракции (ферментного препарата) из гомогената внутренностей. Дальнейшую обработку ферментного препарата проводят на сепараторе. При этом отделяют жир и мелкие белковые частицы. В очищенном ферментном препарате определяют протеолитическую активность (при рН 5,5±0,2 не менее 0,6; при рН 7,2±0,2 не менее 2 ед./г). Для получения большей активности препарата добавляют поваренную соль (стандартизация).

Готовый препарат фасуют, маркируют  и хранят  в течение 3 мес. при температуре от 0 … -8 °С  или 6 месяцев при температуре -12…-18 °С.

Препарат протеолитических ферментов  используют для ускорения ферментного  гидролиза белковых веществ при  получении рыбных гидролизатов, белковых паст, а также для ускорения  процесса созревания соленой продукции и пресервов[14].

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ  ЛИНИИ

 

Размораживание  рыбы.

Универсальный механизированный дефростер непрерывного действия для размораживания рыбы блоками  и россыпью.

Относится к дефростерам оросительного  типа: размораживание производится путем орошения продукта струями теплой воды. На выходе установлен ороситель для ополаскивания размороженного сырья, т.е. уже в дефростере осуществляется первоначальная мойка сырья.

Основной  принцип работы:

Блоки мороженого сырья со стола загрузки вручную укладываются на полотно верхнего конвейера. По мере прохождения блоков по верхнему конвейеру они постоянно орошаются водой, стекающей с обтекателей оросителя. В конце верхнего конвейера блоки опрокидываются вниз, скользя по наклонному отбойнику, переворачиваются на 180 ˚С и поступают на промежуточный конвейер.

Интенсивно  орошаясь стекающими с верхнего конвейера  струями, блок к концу промежуточного конвейера распадается, и сырье  переваливается на нижний конвейер, где  окончательно размораживается.

При выходе из дефростера сырье ополаскивается струями чистой воды и подается полотном нижнего конвейера на следующую  технологическую операцию.

Вода  после орошения и ополаскивания  собирается в ванне, с целью сокращения расходов осуществляется ее циркуляция. Ванна для сбора воды имеет конструктивную особенность, позволяющую постоянно удалять образующуюся пену. Пена с водой, переливаясь через торцевую стенку, попадает в сборный лоток и далее в канализацию [17,18].

 Преимущества:

• непрерывность (поточность) обработки продукции;
• высокая производительность (1000 кг/ч);
• встроена функция ополаскивания продукции;
• адаптированность к объединению в автоматизированные технологические линии;

Технические характеристики:

Производительность, кг/ч                              400…500

Уст. мощность, кВт                                        8,6

Расход  воды, м3/ч, не более                                3

Расход  пара, кг/ч                                                  300

Габаритные  размеры, мм                                    8500х2345х3690

Масса, кг                                                           3800

 

Дефростер универсальный Н2-ИТА113

 

Рисунок 3- Универсальный механизированный дефростер непрерывного действия Н2-ИТА113

Измельчение.

Измельчение рыбного сырья может быть предварительным, грубым и тонким. К машинам для предварительного измельчения относятся порционирующие и другие машины (ленточные пилы, рыборезки-дробилки и т.д.), разрезающие сырье и мороженые блоки на куски. Основным видом техники для грубого измельчения сырья являются сепараторы типа «Фарш» и волчки. Для тонкого измельчения полуфабриката применяются куттеры, коллоидные мельницы, гомогенизаторы [1].

Общий вид простейшего  промышленного волчка показан на рисунке 3.

Подобные волчки широко применяются в столовых, производственных цехах при выпуске полуфабрикатов и кулинарии. Они могут измельчать сырое и вареное мясо, сало, рыбное и другое сырье.

Рыбный сепаратор «Фарш-4-500» предназначен для грубого измельчения рыбного сырья с одновременным отделением кожи от костей от вырабатываемого рыбного фарша. Он перерабатывает филе или тушки рыб длиной до 400 мм и используется на судах и береговых предприятиях.

Технологический процесс  грубого измельчения сырья осуществляется следующим образом. Сырье загружается в лоток приемного бункера сепаратора, после чего попадает под ножевой барабан для предварительного разрезания его на куски. Далее сырье попадает на ленту, которая огибает перфорированный баран. Движение ленты и поверхности барабана совпадают по направлению, но несколько отличаются по числовым значениям скоростей. Сырье перемещается лентой к поверхности двигающегося барабана и затягивается между барабаном и лентой. Мясо продавливается через отверстие в барабане в его внутреннюю полость, а кости и кожа остаются между лентой и наружной поверхностью барабана. При дальнейшем движении ленты кости, и кожа отводятся в лоток. Фарш из внутренней полости барабана передается на дальнейшую обработку. Продавливание мяса сырья через перфорацию барабана регулируется прижимными роликами, установленными с обратной стороны ленты.

Нож служит для очистки  наружной поверхности барабана.  На этом принципе работает ряд отечественных  сепараторов, а также некоторые импортные сепараторы (например, фирмы «Баадер»).

Производительность сепаратора 450-500 кг/ч, диаметр перфорированного барабана 400 мм, диаметр перфорации 5 мм, мощность электродвигателя 2 кВт, число обслуживающего персонала 1 человек[1].

Нагревание. При нагревании «глухим» паром теплота от конденсирующегося  насыщенного водяного пара к нагреваемому теплоносителю передается через разделяющую их стенку. Греющий «глухой» пар конденсируется и выводится из парового пространства теплообменника в виде конденсата. При этом температуру конденсата принимают равной температуре насыщенного греющего пара. Чтобы пар полностью конденсировался в паровом пространстве теплообменника, на отводной линии конденсата устанавливают конденсатоотводчики различных конструкций. Конденсатоотводчик пропускает конденсат, но не пропускает пар, поэтому пар полностью конденсируется в паровом пространстве теплообменника, что приводит к существенной его экономии [1].

 

 

Рисунок 4 - Схема установки  конденсатоотводчика: 1 — теплообменник; 2 — продувочный вентиль; 3— конденсатоотводчик; 4 — вентили; 5 — отводная линия

 

Экстрагирование.

Экстракция может быть разовой (однократной или многократной) или непрерывной (перколяция).

Простейший способ экстракции из раствора — однократная или  многократная промывка экстрагентом в  делительной воронке. Делительная  воронка представляет собой сосуд с пробкой и краном для слива нижнего слоя жидкости. Для непрерывной экстракции используются специальные аппараты — экстракторы, или перколяторы.

Для извлечения индивидуального  вещества или определённой смеси  из сухих продуктов в лабораториях широко применяется непрерывная экстракция по Сокслету.

В лабораторной практике химического синтеза экстракция может применяться для выделения  чистого вещества из реакционной  смеси или для непрерывного удаления одного из продуктов реакции из реакционной  смеси в ходе синтеза.

Ступенчатые смесительно  отстойные экстракторы состоят из нескольких ступеней (смеситель фаз и отстойник), где обе жидкости интенсивно перемешиваются и затем разделяются. Перемещение и смешение жидкостей производится с помощью мешалок, насосов, инжекторов и т.д. Ступени экстракции могут располагаться как в одной горизонтальной плоскости (на едином основании), так и на разноуровневых несущих конструкциях (эстакадах).

Гравитационно колоночные экстракторы распылительно-противоточного, ситчато-тарельчатого и насадочного  типов, представляют из себя полные колонны к верхней и нижней частям которых подводятся различные жидкие фазы в проточном режиме. Внутреннее содержимое колонн состоит из полочных, тарельчатых или ситчатых элементов, контактной загрузки (кольца Рашига, дробленые куски минерала или кокса, пластиковые элементы и т.д.). Гравитационные экстракторы отличаются простой конструкции, низкой стоимостью оборудованиями и эксплуатационных затрат [8].