Технология производства желатина

На мясных предприятиях производство желатина и  клея целесообразно организовывать преимущественно на основе использования собственного сырья. Поэтому их вырабатывают лишь на предприятиях достаточно большой мощности, а в производство поступает ограниченный ассортимент сырья: свежая кость (в том числе после выварки костного жира) и свежее (или консервированное) мягкое сырье - отходы пищевых производств (сухожилия, добаши, обрезки шкуры, уши). На мясных предприятиях не применяют обезжиривания кости летучими растворителями. При необходимости ее обезжиривают горячей водой.

Подготовку  сырья начинают с сортировки, которая  в условиях мясных предприятий в основном сводится к распределению сырья па группы, для которых характерен примерно одинаковый выход продукции при одних и тех же условиях переработки.

 

1.3.2.1  Измельчение сырья

Обезжиривание, мацерация и золка сырья, а  также извлечение желатина или клея из сырья связаны с диффузионным обменом между обрабатываемым материалом и технологическим агентом (горячей водой или химическим реагентом). Процесс обменной диффузии между твердым материалом и окружающей его жидкостью складывается из трех фаз: обменной диффузии между поверхностью материала и окружающей жидкостью, диффузионно-осмотического процесса внутри материала и выравнивания концентрации диффундирующих веществ в окружающей среде.

Интенсивность переноса веществ внутри материала  наименьшая, так как он осложняется рядом побочных явлений: осмосом, адсорбцией, капиллярностью. Поэтому продолжительность диффузионных процессов внутри образца определяется его толщиной.

Интенсивность обменной диффузии между окружающей жидкостью и материалом зависит  от поверхности раздела твердой и жидкой фаз. Поэтому продолжительность процессов, связанных с внешним переносом, зависит от удельной поверхности раздела фаз, т. е. от размеров частиц.

Следовательно, чем меньше размеры образца, тем меньше продолжительность процесса. Но существующие технологические приемы обработки сырья не позволяют в полной мере реализовать это теоретическое положение вследствие ряда возникающих при этом осложнений: слеживания обрабатываемого материала, сложности отделения твердой фазы от жидкой, а отсюда потерь сырья. Кроме того, до сих пор еще неясно влияние высокой степени измельчения сырья на качество получаемой продукции. Поэтому в технологической практике сырье измельчают до размеров, которые позволяют в наибольшей степени сократить продолжительность диффузионных процессов и избежать при этом указанных осложнений. Измельчение сырья увеличивает также коэффициент использования рабочей емкости аппаратуры, а в некоторых случаях облегчает транспортировку обрабатываемого материала по трубам.

Поступающую в производство кость, исключая перешиб, решетку и роговой стержень перед обезжириванием дробят на дробильных машинах до размеров 20-50 мм. Роговой стержень распиливают дисковой пилой на куски размером до 100 мм.

Для дробления  кости пригодны дробилки различного типа: молотковые, вальцовые, гребенчатые. Наиболее подходящей является двухвальная костедробильная машина КД-0,5. В этой машине спарены две дробилки, одна из которых расположена над другой. Верхняя ломает кость, нижняя дробит ее до размеров 25-50 мм.

В табл. 1.4 приведены данные о распределении дробленой кости по размерам для двухвальной   и   молотковой  дробилок.

 

Таблица 1.4

 

Распределение дробленой кости по размерам

 

Размеры частиц	Распределение по размерам, %
	для двухвальной	для  молотковой
Более 30	55-60	70
В пределах 15-30	36-37	20
Менее 15	4-5	10

 

 

Мягкое сырье перед  измельчением иногда требует некоторой подготовки: замороженное нужно разморозить, консервированное— отмочить и промыть, сухое — размочить. Во время отмачивания и размачивания из сырья удаляются консервирующие вещества, загрязнения и часть растворимых белков (альбуминов, глобулинов, муцинов). Одновременно сырье набухает. Консервированное сырье отмачивают несколько часов, сухое размачивают в течение двух-трех суток. Отмоченное или оттаявшее сырье измельчают на волчке или дисковой резательной машине (в последнем случае отмочка не нужна). При измельчении на волчке пользуются выходной решеткой с диаметром отверстий не менее 50 мм. Очень удобен и экономичен волчок с видоизмененным режущим механизмом, состоящим из ножа ромбовидной формы в два лезвия и двух решеток, одной с большими трапециевидными отверстиями, другой с круглыми диаметром 30 до 35 мм. Нормальный размер кусков 50-80 мм.

При необходимости мягкое сырье после отмачивания и  измельчения промывают в мездромойках, моечных барабанах или чанах. Промывку ведут до тех пор, пока в отходящей воде не будет загрязнений.

1.3.2.2  Обезжиривание кости

Жир, содержащийся в кости, является цепным техническим продуктом. Кроме того, оставаясь в сырье, он затрудняет проведение ряда технологических операций и снижает качество готовой продукции. В частности, являясь гидрофобным веществом, жир замедляет диффузионные процессы в водной среде, уменьшает клеящую способность клея и способность желатина к застудневанию. Поэтому чем меньше жира остается в кости, тем лучше. Обезжирить кость водой можно тремя способами: в кипящей воде, импульсным, напорно-скоростным.

Обезжиривание в кипящей воде. Кость в течение 5-6 ч обрабатывают водой при слабом кипении. Обезжирить кость горячей водой можно в открытых котлах любой конструкции, снабженных ложным днищем и обогреваемых острым паром. Наиболее удобны котлы с выемкой корзиной, снабженные устройством для верхнего слива жира. Количество воды, заливаемой в котел, должно быть достаточным, чтобы покрыть кость. Обезжиренную кость промывают (полируют) в барабанах периодического или непрерывного действия. Жир очищают от примесей обычными способами.

Импульсный  способ обезжиривания. Гидромеханические импульсы в виде больших переменных давлений, достаточных для разрушения мягких и твердых животных тканей, могут быть возбуждены быстрым движением рабочего органа машины в жидкой среде. При очень высоких скоростях движения рабочего тела относительно среды могут возникать кавитационные явления. Этот принцип возбуждения и использования гидромеханических импульсов нашел применение в аппаратах для извлечения жира из кости.

Эффект действия импульсов  зависит от прочности материала и величины и числа импульсов. Величина импульсов в свою очередь зависит от кинетической энергии движущегося тела, а число импульсов - от частоты повторности движения тела в единицу времени. В аппаратах для извлечения жира импульсы возбуждаются вращательным движением стальных бил, расположенных внутри кожуха, и через воду передаются кости. В кожух подается кость и вода. В таком аппарате величина импульсов определяется окружной скоростью и массой вращающихся бил, а число импульсов - числом бил и числом их оборотов в единицу времени. Необходимое для обезжиривания кости число импульсов - около 2000 в 1 сек. Оно достигается в аппарате с числом бил 50 при числе оборотов ротора до 3000 в минуту. Окружная скорость достигает 60-70 м/сек.

Кроме числа и мощности импульсов, на степень обезжиривания влияет продолжительность воздействия импульсов на сырье, т. е. время пребывания сырья в аппарате. Оно зависит от начальных размеров образцов и от величины отверстий решетки, через которую обезжиренное сырье выводится с водой из аппарата. Начальный размер образцов кости - до 50 мм.

Количество воды, подаваемой в аппарат, должно быть в 3-4 раза больше массы сырья, иначе затрудняется разгрузка аппарата.

Достоинства импульсного  метода — простота конструкции, возможность непрерывнопоточной организации производства, а также извлечения жира при низких температурах, что сказывается па качестве самого жира и кости как сырья для клея. Степень обезжиривания кости 83-87 % (с учетом промывки ее от жира). Остаток жира 3-6 % на сухое вещество.

Недостаток способа - сложность отделения жира от водно-жировой массы, сильно засоренной белками и остатками кости. Около 30-40 % обезжиренной кости разрушается до размеров менее 5 мм. При производстве желатина значительная часть мелкой кости теряется в процессах мацерации и промывки. Небольшие размеры кусочков кости затрудняют выварку желатина и клея.

 

1.3.2.3  Полировка кости

Полировка-это удаление остатков мягких тканей (мяса, хрящей и пр.) с поверхности обезжиренной кости вследствие трения кусков кости один о другой и о стенки барабана.

Кость, обезжиренную вываркой в кипящей воде, полируют в промывных барабанах (число оборотов 30-35 в 1 мин) с подачей сильной струи горячей воды. Кость, обезжиренную методом гидродинамического напора, можно очистить после высушивания в полировочных барабанах. Полировка в перфорированных барабанах невозможна из-за больших потерь мелкой кости через его отверстия.

При сухой полировке кость очищают в медленно вращающихся полировочных барабанах. В процессе полировки примеси, загрязнения, мелкая кость и кусочки кости, отламывающиеся во время полировки, проходят сквозь решетку стенки барабана, образуя так называемый азотистый отход. Его используют в качестве удобрения.

Полировочные  барабаны могут быть как периодического, так и непрерывного действия. Продолжительность полировки в непрерывно действующих барабанах около 2-3 ч, коэффициент заполнения 0,6-0,7 объема барабана. Их производительность выше производительности барабанов периодического действия, расход электроэнергии меньше, но качество полировки хуже.

Продолжительность полировки в барабанах периодического действия также 2-3 ч, но коэффициент заполнения выше. Поэтому и качество полировки высокое.

 

1.3.2.4  Калибровка и повторное дробление кости

Размеры кости, направляемой на выварку клея и желатина не должны превышать оптимальных пределов. При размерах, не превышающих 25 мм, получается более концентрированные бульоны, более высокие выхода и достигается экономия пара, расходуемого на обесклеивание кости и упаривание бульонов. Поэтому полированный шрот целесообразно калибровать, т.е. разделять на партии по размерам, а кость, размеры которой превышают 25 мм, повторно дробить. При калибровке кость (исключая роговой стержень), разделяют по размерам на три категории: более 25 мм, от 13 до 25 мм и 12 мм и менее. Первую после повторного дробления снова калибруют, последнюю освобождают от мелочи (размером до 3 мм) на грохоте. Разделение кости на партии размерами до 12 и до 25 мм позволяет работать с более однородным материалом и подбирать наиболее благоприятный режим для каждой из них.

Кость калибруют  в агрегате, работающем по принципу замкнутого цикла. В его состав входит: калибровочный барабан, грохот, дробилка и транспортные устройства для передачи кости (обычно элеватор или шнек и элеватор). Кость вначале подают в калибровочный барабан, откуда куски до 12 и до 25 мм, проходя через соответствующие отверстия в стенках барабана, попадают в бункер, а размером более 25 мм — в дробилку. После повторного дробления кость транспортными устройствами подают снова в калибровочный барабан.

 

1.3.2.5  Обводнение кости

В процессе выварки желатина и клея происходит гидротермический распад коллагена и выход продуктов его распада в бульон. Скорость распада зависит от прочности связей, удерживающих полипептидные цепи в структуре коллагена. В обезвоженном коллагене они удерживаются наиболее прочно, а в полностью обводненном до равновесного состояния - наименее прочно.

Обводнение  в воде. Обводнение в воде имеет то преимущество, что после него не требуется удаление химического агента. Это не только устраняет дополнительный процесс промывки, но делает возможным производить обводнение в котле (диффузоре) перед вываркой клея. В этом случае время обводнения учитывается графиком работы батареи диффузоров.

Продолжительность   обводнения   кости   после   повторного дробления около 24 ч (хотя вполне удовлетворительный результат достигается и к 12 ч). При повышенной температуре в этот период возможно развитие гнилостной микрофлоры. Во  избежание этого обводнение лучше вести при возможно более низкой температуре и в проточной воде. Однако снижение температуры несколько уменьшает скорость обводнения, но зато, увеличивает влагоемкость коллагена.

Обводнение  в кислой среде. Желательный сдвиг рН среды в кислую сторону от изоэлектрической точки коллагена, может быть, достигнут применением слабой кислоты либо соли сильной кислоты и слабого основания. В обоих случаях целесообразно, чтобы химический реагент обладал антисептическим и отбеливающим действием. Этими свойствами обладают сернистая кислота и соли цинка и сильных кислот.

Для обводнения употребляют водный раствор сернистого ангидрида с концентрацией 0,25-0,50 %.

По окончании обводнения сернистый ангидрид, адсорбированный костью, удаляют промывкой в холодной воде до тех пор, пока в промывной воде перестанет обнаруживаться сернистая кислота, (конец определяют добавлением в пробу 2-3 капель раствора марганцовокислого калия, который не должен обесцвечиваться).

Промывку  можно вести в чанах проточной  водой, либо в моечных барабанах. Последнее лучше, так как облегчается разгрузка, процесс идет интенсивнее, одновременно кость очищается от остатков мягких тканей.