СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ МУКИ Российский патент 1996 года по МПК A23K1/10 

Изобретение относится к рыбной промышленности.

Известен экстракционный способ получения кормовой муки (В.И. Зайцев, И. В. Кизеветтер и др. "Технология рыбных продуктов", стр.515, М. 1965 г.) путем сушки сырья, подготовки его к экстракции, извлечения жира растворителем, отгонки растворителя из мисцеллы и шрота, рафинации жира, сушки, измельчения и охлаждения муки.

Существенными недостатками способа являются: сложность производства, применение легковоспламеняющегося, взрывоопасного, токсичного растворителя (бензин, дихлорэтан и др.), загрязнение окружающей среды, большой расход пара, электроэнергии, металлоемкость, необходимость и сложность рекуперации растворителя и рафинации жира, невозможность использования способа на плавучих рыбомучных базах, ухудшение условий труда, техники безопасности и промсанитарии и др. Поэтому способ не получил распространение в промышленности.

В России имеется лишь один экстракционный цех по получению кормовой муки из кильки в г. Астрахани. Известен способ получения кормовой муки методом прямой сушки ("Сборник технологических инструкций по обработке рыбы", т.2, с. 271-280, М. ВНИРО, 1980 г.), заключающийся в том, что сырье сушат под небольшим вакуумом или атмосферном давлении, при перемешивании и температуре 80-90^oС до остаточного содержания влаги в сушке 7-10% затем сушенку прессуют на гидравлическом прессе.

Основные недостатки: на установках прямой сушки нельзя перерабатывать жирное сырье, они применяются лишь при переработке тощего сырья; технология прямой сушки не обеспечивает получения продукта требуемой частоты (обезжиривания), мука вырабатывается в виде крупных брикетов и не соответствует ГОСТу по тонкости помола, периодичность действия, малая производительность, большие затраты ручного труда, металлоемкость и др.

В последние десятилетия установки прямой сушки повсеместно демонтировали и заменяли установками прессово-сушильного типа.

Известен прессово-сушильный способ производства кормовой муки с использованием и без использования подпрессовых бульонов (Инструкция по приготовлению кормовой рыбной муки. "Сборник технологических инструкций по обработке рыбы", т. 2, стр. 271-280. М. ВНИРО, 1980 г. В.М. Чупахин "Оборудование рыбообрабатывающих предприятий, с. 265-309, М. Пищепромиздат, 1964 г.).

Прессово-сушильный способ с использованием подпрессовых бульонов заключается в проваривании сырья в варильнике, отжатии жир-содержащих бульонов, высушивании плотной белковой массы (жома), охлаждения и измельчения готовой кормовой муки.

Подпрессовые бульоны осветляют на виброситах или горизонтальных центрифугах, упаривают до 50% содержания плотных веществ на вакуум-выпарных установках. Упаренный бульон добавляют в жом перед его сушкой. Мука охлаждается и тонко измельчается.

Основные недостатки способа: сложность и громоздкость производства, необходимость наличия большой производственной площади, необходимость приобретения, монтажа необходимого дополнительного оборудования (вибросита, горизонтальные центрифуги, грязевые и жировые сепараторы, вакуум-выпарные установки и др.).

Кроме того, как показала практика эксплуатации современных и зарубежных прессово-сушильных установок, оснащенных одно-, двух- и трехступенчатыми вакуум-выпарными установками, они не дают необходимого эффекта при работе на соленом сырье, а также отличаются энергоемкостью и сложностью управления процессом (см. Отчет о НИР "Совершенствование способов обработки, расширение ассортимента и повышение качества рыбных продуктов", с. 9-10, М. Смоленская, 14 ВНИТИЦентр, 1988 г.).

Более того, в процессе эксплуатации эти аппараты приходится периодически останавливать с целью очистки, которая является весьма трудоемким и малоэффективным процессом.

Поэтому, практически, предприятий, работающих с полным использованием подпрессовых бульонов, у нас нет, а производство кормовой муки с частичным использованием бульонов весьма незначительно.

На протяжении последних десятилетий и в настоящее время более 80% от общего объема производства кормовой муки отечественная промышленность производит прессово-сушильным способом, без использования подпрессовых бульонов.

Этот способ и принят нами в качестве прототипа.

Производство кормовой муки прессово-сушильным способом без использования бульонов заключается в том, что сырье "проваривают" в варильнике острым и глухим паром в течение 10-20 минут до температуры 85-100^oС. Из варильника проваренную рыбную массу подают в пресс для отжатия подпрессовых бульонов и разделения рыбной массы на жирную (бульоны) и плотную часть (жом). Остаточное содержание влаги в жоме, после прессования, должно быть не более 55%
В соответствие с требованиями действующего ГОСТа, готовая кормовая мука должна иметь влажность не более 12% Поэтому жом подвергается в сушилках сушке в процессе которой влажность жома снижается с 50-55 до 10-12%
При правильном ведении процесса сушки жома, температура его во время продвижения в сушилке изменяется от 80 до 90^oС, а на выходе из сушилки составляет 60-80^oС. Тонкость помола муки предусмотрена действующим ГОСТом. Поэтому жом после сушки (сушенка) подвергается измельчению. Готовая мука охлаждается и тарируется (см. В.П. Зайцев, И.В. Кизеветтер и др. "Технология рыбных продуктов", с. 507, М. 1965 г. "Сборник технологических инструкций по обработке рыбы", т.2, с. 271-277, М. ВНИРО, 1980 г.).

На отдельных предприятиях бульоны не выбрасываются сразу ( после отжатия на прессе) в канализацию, а сначала на вибросите для выделения и утилизации плотных частиц. Осветленные (на вибросите и горизонтальной центрифуге) бульоны обезжиривают на грязевых и жировых сепараторах, после этого спускают в море или канализацию.

Несмотря на самое широкое распространение данного способа в отечественной промышленности, он морально устарел, безперспективен и проблема его замены более совершенным для рыбной промышленности способом весьма актуальна.

Наиболее существенные недостатки способа (прототипа) следующие:
1. Жиро-мучные предприятия являются источниками интенсивного и опасного загрязнения окружающей среды. Например, жиро-мучные предприятия только Дальнего Востока, ежегодно сбрасывают в море около 500000 тонн подпрессовых бульонов, которые реагируя с различными элементами морской вода образуют токсичные для рыб и морских животных соединения. В сравнении с пресной, морская вода значительно медленнее самоочищается (меньшая поглотительная способность).

За плавучими жиро-мучными базами на километра тянутся мутно-белые шлейфы отходов от производства кормовой муки.

В условиях, когда над человеком нависла угроза экологического кризиса, дальнейшая эксплуатация прессово-сушильных установок аморальна.

В 1992 году во дворце "Финляндия" в Хельсинки министры 12 государств и представитель Европейского общества подписали Новую конвенцию по охране окружающей среды бассейна Балтийского моря.

В сопровождающих документах названы 150 предприятий и объединений, которые являются источниками загрязнения ("горячие точки"). Основные загрязнители зафиксированы в том числе и у нас.

Министр по охране окружающей среды Дании П. Миллер при этом подчеркнул: "Главное сегодня состоит в том, чтобы совершить прорыв в деле решения технологических проблем борьбы за охрану окружающей среды". Решение технологической проблемы создания экологически чистого производства кормовой муки созвучно этому призыву и весьма актуально для сохранения чистоты и продуктивности вод Мирового океана.

2. Существующий способ не обеспечивает достижения требуемой чистоты кормовой муки.

Чистота продукта определяется главным образом степенью удаления из него жира. В соответствии с ГОСТом 13893-68; и 2116-71; 2116-82, остаточное содержание жира в кормовой рыбной муке не должно превышать 10% Однако, на практике, большая часть рыбной муки, в течение десятилетий, вырабатывается с превышением указанного показателя. Принятая на вооружение рыбной промышленности технология (прототип) не обеспечивает требуемое обезжиривание выпускаемой рыбной муки по следующим причинам:
а) с помощью "кратковременной (10-20 мин) проварки" сырья в варильнике при относительно низких температурах (85-100^oС) не представляется возможным полностью разрушить структуру жиро-содержащих клеток рыбного сырья и "выварить" из него основную массу жира;
б) из проваренной рыбной массы на прессе отжимается не весь бульон, а лишь 45-50% его (см. Инструкцию ВНИРО, приведенную выше).

Следовательно, 50-55% бульона, а также жира, содержащегося в нем,остается в жоме после прессования. При последующей сушке жома и удалении влаги жир, оставшийся в неразрушенных клетках и неотжатом из жома бульоне, остается в готовой кормовой муке.

Поэтому, не только при переработке жирного, но также и среднежирного сырья, содержание жира в получаемой кормовой муке, как правило, превышает норматив. Мука, загрязненная жиром, нестабильна при хранении и транспортировке. Она быстро окисляется, самосогревается и даже самовоспламеняется. Качество муки при этом резко снижается, а при самовозгорании, мука приходит в полную негодность. Мука с повышенным содержанием окислившегося жира непригодна для скармливания пушному зверю и т.п. В процессе окисления жира муки в трюмах транспортных судов, скапливаются и смертельные концентрации окиси и двуокиси углерода. Имели место и несчастные случаи с обслуживающим персоналом, со смертельным исходом (например, на т/х "Кулой").

Поэтому, без разработки более совершенной технологии обезжиривания рыбной муки, прогресс в данной отрасли рыбной промышленности на мыслим.

3. Принятый на вооружение рыбной промышленности способ (прототип), не обеспечивает получения высоких выходов рыбной муки, т.к. ему присущи большие потери остро-дефицитного белка, жира и др. веществ в процессе производства.

Мы уже отмечали, что только предприятиями рыбной промышленности Дальнего Востока, вырабатывающими кормовую муку, ежегодно сбрасывается в море около полумиллиона тонн подпрессовых бульонов, содержащих в своем составе, как минимум 20 тыс. тонн чистого белка, а также большое количество рыбьего жира.

Из-за огромных потерь животного белка рыбоперерабатывающие предприятия получают очень низкие выходы дефицитной кормовой муки.

Отсюда вытекает высокая себестоимость производства рыбной муки и трудности в удовлетворении в этой продукции сельского хозяйства и пушного звероводства.

В среднем, выход кормовой рыбной муки на предприятиях Дальнего Востока составляет 16-17% (от сырца, направленного на переработки). Т.е. при производстве кормовой муки, уже подорванные промыслом биологические ресурсы Мирового океана, используются крайне нерационально, безответственно. Россия демонстрирует злостную расточительность ресурсов Мирового океана.

Поэтому, острой проблемой сегодняшнего дня, является разработка ресурсосберегающей, безотходной технологии получения кормовой рыбной муки.

4. Существующий способ производства не обеспечивает высокого качества вырабатываемой кормовой муки. Наиболее важным (основным) показателем, определяющим качество кормовой муки является содержание в ней животного белка протеина.

Содержание белка протеина в кормовой муке должно быть не менее 48% (см. ГОСТ 2116-82). Однако, этот невысокий показатель промышленность порою не достигает из-за больших потерь белка с отходящими бульонами (до 30-40%). При этом следует подчеркнуть, с подпрессовыми бульонами в море сбрасывается наиболее ценная, легкоусваиваемая группа (фракция) водорастворимых белков - альбуминов. А в жоме, после отжатия бульонов, остаются менее ценные белки глобулины и др. (солерастворимые, кислорастворимые и т.п.).

Поэтому после сушки жома, готовая кормовая мука имеет невысокое качество, не только из-за низкого содержания протеина, но так-же из-за обеднения оставшегося в продукте белка наиболее ценной фракцией альбуминами.

Кроме того, с бульонами безвозвратно теряются водорастворимые витамины, жирорастворимые витамины А и Д и др.

5. Неэффективность и противоречивость результатов технологических операций сушки жома и измельчения готовой кормовой муки.

Мы выше отмечали, что жом после отжатия бульона содержит 50-55% влаги. Готовая же мука, в соответствии с ГОСТом, должна иметь влаги не более 12%
Поэтому в прототипе, жом подвергают сушке (для удаления излишней влаги) до остаточной влажности 10-12%
Однако, по мере удаления (испарения) влаги, содержание жира в высушиваемом материале увеличивается и при влажности 10-12% содержание жира в муке повышается (в сравнении с жомом) в 1,5-2,0 раза.

Следовательно, добиваясь выпуска муки стандартной по влажности, мы увеличиваем загрязненность ее жиром, а порою вырабатываем продукт,не отвечающий требованиям того же стандарта, но по содержанию жира (не выше 10%). Каких же либо дополнительных операций по обезжириванию готовой муки существующий способ не предусматривает.

Сам процесс сушки жома связан с большим расходом пара и электроэнергии.

Подобная ситуация имеет место при измельчении муки. Мука по тонкости помола должна соответствовать действующему ГОСТу.

Однако, в процессе измельчения резко увеличивается общая поверхность частиц муки, что облегчает интенсивное протекание окислительных процессов в пленках жира на широкоразветвленной поверхности помола.

Окисление жира сопровождается процессом самосогревания и самовоспламенения муки и интенсивным снижением ее качества. Продукт становится нестабильным при хранении и транспортировке.

Задача, решаемая изобретением, создание экологически чистого, ресурсосберегающего, безотходного способа получения кормовой муки из рыб и нерыбных объектов промысла; обеспечение получения высоких выходов, качества и чистоты производимого продукта.

Сущность изобретения заключается в следующем: грубоизмельченное или неизмельченное сырье сушат до остаточной влажности 7-9% охлаждают до 20-30^oС и измельчают до состояния муки; при этом степень помола должна быть такова, что совокупность всех фракций с диаметром части до 3 мм должна составлять не менее 40% от общего объема помола; помол увлажняют до 9-13% перемешивают для кондиционирования по влажности, а затем подвергают тепловой обработке глухим паром при перемешивании доводя температуру материала до 90-100^oС, а влажность до 3,5-9,0% после чего прессуют под давлением 250-400 кг/см² с одновременным гранулированием продукта.

Необходимость указанной последовательности в проведении первых трех технологических операций заключается в следующем. Не прибегая к разварке, более глубокое разрушение клеточной структуры сырья (без образования бульонов) может быть достигнуто путем механического измельчения его. Однако, рыбный сырец содержит до 20% животного белка (сырого протеина) и до 70% влаги. Благодаря этому сырец обладает высокими пластическими свойствами.

Добиться глубокого разрушения структуры жиросодержащих клеток, высокопластичных белковых тел не представляется возможным, т.к. в процессе измельчения материал будет комковаться, агрегироваться, а клеточная структура его будет лишь деформироваться, но не разрушаться.

Поэтому, в рекомендованном техническом решении первой технологической операцией является не варка, а сушка исходного сырья.

В итоге высушивания достигается двойной эффект: во-первых за счет удаления влаги снижается пластичность сырья, во-вторых в процессе высушивания сырья, имеющего высокую влажность ( до 70%), происходит тепловое разрушение непроницаемых для жира клеточных оболочек материала под влиянием тепла, пара (влаги) и механических воздействий мешалки.

Но на выходе из сушилки температура материала составляет 70-80^oС. Чтобы снизить и этот фактор пластичности, сушенку необходимо охладить. В процессе второй технологической операции температура сушенки снижается до 20-30^oС.

Благодаря осуществлению первых двух операций сырец приобретает новую совокупность свойств (признаков): хрупкость, пониженная пластичность, частичное разрушение клеток, и др.

Появление новой совокупности свойств позволяет успешно провести третью технологическую операцию механическое разрушение клеточной структуры путем измельчения сырья на мельнице или дезинтеграторе. Эффект разрушения усиливается также за счет сочетания теплового и механического методов вскрытия клеточной структуры материала. Сушат сырье обычно в паровых, барабанных сушилках, оснащенных паровыми рубашками и механическими мешалками. Возможна подача глухого пара в ротор мешалки. Во время продвижения в сушилке температура рыбной массы колеблется от 80 до 100^oС. Остаточная влажность составляет 7-9% Охлаждение сушенки осуществляется в охладительных барабанах, в зарубашечное пространство которых подается холодная морская вода.

По тонкости помола можно судить о степени вскрытия клеточной структуры сырья. Тонкость помола (диаметр частиц измельченной сушки) определяют ситовым методом, а количество вскрытых клеток методом моментального взбалтывания помола с эфиром (по Ржехину).

У измельченной сушенки, совокупность фракций с диаметром частиц не более 3 мм должна составлять не менее 40% от общего объема (веса) помола.

Внешние и внутренние свойства объектов, полученных по существующему способу (прототип) и новому техническому решению, имеют существенные отличия.

Внешние отличия: в прототипе, выходящая из варильника масса, имеет полужидкую текучую консистенцию. Объем разваренной рыбной массы превосходит вес исходного сырья в 1,5-2,0 раза. В заявленном техническом решении, тонко измельченная сушенка, внешне выглядит как готовая кормовая мука: относительно однородная масса, консистенция твердая, рассыпчатая, низкое содержание влаги, объем полуфабриката в два раза меньше, чем у исходного сырца и т.д.

Внутренние свойства объектов также существенно различны.

В прототипе масса после варки состоит из двух фаз жидкой и твердой. Поэтому ценные ингридиенты исходного сырья (белки, жиры, витамины и др.) находятся как в жидкой (бульон), так и твердой (жом) фазах. Для производства кормовой муки в прототипе используют плотную часть проваренной массы, которая содержит лишь часть питательных веществ, находящихся в исходном сырье. Бульоны обладают свойствами жидкостей, а плотная часть свойствами мазеобразных белковых веществ (высокая влажность, пластичность и др.). Температура, выходящей из варильника массы, составляет 80-90^oС. В заявленном техническом решении, охлажденная и тонко измельченная сушенка представляет собой как бы концентрат всех полезных (питательных) ингридиентов, содержащихся в исходном сырье (рыбе и др.).

Т. е. весь белок, макро- и микроэлементы; витамины и другие биологически активные вещества полностью и без потерь переходят в состав тонко-измельченной сушенки, из которой и предполагается, после обезжиривания, получить по безотходной технологии полноценную кормовую муку. Измельченная сушенка имеет низкую температуру (20-30^oС), низкую влажность (7-9%) и невысокую пластичность.

Специально поставленными опытами доказано, что путем измельчения на электромельнице предварительно высушенного и охлажденного криля и мавроликуса представляется возможным на 70-80% разрушить клеточную структуру их ткани.

Т. е. благодаря новой технологии разрушения клеточной структуры сырья, в заявленном техническом решении получен первичный эффект. Достигнуто глубокое разрушение жиросодержащих клеток, предотвращено образование бульонов, заложены основы безотходного ресурсосберегающего способа производства. В измельченную сушенку переведены, без потерь, все полезные ингридиенты сырья. Однако, полноценная мука должна быть по возможности полно освобождена от жира.

Достичь же почти количественного отжатия из сушенки жира, освобожденного от непроницаемых для него клеточных оболочек, прессованием, еще не представляется возможным, т. к. пленки, выделившегося из разрушенных клеток жира, удерживаются на ее широко разветвленной (внешней и внутренней) поверхностях силовым и молекулярным полем.

Поэтому вводится влаго-тепловая обработка измельченной сушенки.

Для этого, полуфабрикат кормовой муки в специальном аппарате обрабатывается теплом и влагой при непрерывном перемешивании.

Цель этой операции вызвать определенные физико-химические изменения структуры частиц, приводящие к ослаблению связанности жира с поверхностями каждой частицы и создать оптимальные структурно-механические свойства для эффективного отжатия жира во время прессования материала.

Влаго-тепловая обработка состоит из двух этапов. Первый этап: увлажнение до 9-13% и быстрый прогрев сушенки до 40-60^oC (паровой вспрыск).

Процесс протекает при перемешивании в течение 8-10 мин. По окончании паро-водяного вспрыска массу перемешивают еще в течение 5-7 мин.

Первый этап представляет собой как бы кондиционирование измельченной сушенки по влажности и обеспечивает единообразное протекание изменений свойств материала на втором этапе.

Второй этап обработка увлажненного материала теплом (глухим паром) подаваемым в зарубашечное пространство аппарата, в определенном по высоте слое и перемешивании механической мешалкой с доведением влажности его до оптимальных при прессовании величин (влажность 3,5-9%) температура (90-110^oС). Время влаго-тепловой обработки составляет 60-90 минут.

Обработка тонко-измельченной сушенки водой и теплом протекает в специальных аппаратах и специфических условиях, связанных с конструктивной обстановкой процесса характером нагревания через стенки паровой рубашки, перемешиванием материала при механических воздействиях мешалки, с особенностями сушки, протекающей при сравнительно большой высоте (200-400 мм) и явлениях "самопропаривания".

Сущность влаго-тепловой обработки и основные физико-химические изменения протекающие во время проведения данной технологической операции.

Высушенная и тонко-измельченная сушенка представляет собой дисперсную систему, состоящую из двух частей: гелевой гидрофильной, белковой части и жидкой гидрофильной части -жира, находящейся на широко развитой внутренней и внешней поверхности части измельченного материала.

Свойства измельченной рыбной сушенки близки к свойствам белковых веществ, которые составляют большую долю гелевой части. К этим свойствам относится способность частиц склеиваться при увлажнении, поглощать влагу, набухать, соединяться друг с другом при механической обработке (перемешивании мешалкой) в большие частицы агрегаты, в которых уже нельзя отличить первичные частицы и др.

При незначительном прибавлении воды к измельченной сушенке происходит набухание гелевой части ее, вызывающей ряд существенных изменений:
а) изменение пластичности гелевой части;
б) агрегирование частиц друг с другом;
в) химические и биохимические изменения в сушенке.

При набухании нарушается микроскопически гомогенное состояние жира и он выделяется в виде мелких, а затем и более крупных капелек. Чем больше прибавлено воды, тем до известных пределов больше выделение жира, что объясняется следующим явлением. Жир может выделяться вследствие избирательного смачивания внешних и внутренних поверхностей частиц водой и вследствие выжимания жира силами набухания из каналов (полостей), в которых он находится, причем оба эти процесса очень тесно связаны. Иначе говоря, при прибавлении воды происходит связывание молекул воды силовым молекулярным полем с освобождением соответствующих участков от находящихся на них молекул жира. Чем больше прибавлено воды, тем большая часть силового молекулярного поля занимается водой; тем меньшая его част остается занятой жиром; тем большее количество молекул жира остается вне действий силового молекулярного поля; тем ниже (слабее) становится связанность жира сушенкой.

При растекании воды на внешней поверхности каждой частицы, помимо гидратации поверхностных мисцелл, одновременно происходит поглощение воды - объемное набухание частиц, при которой вода, проникает в ее толщу и смачивает всю ее широко развитую внутреннюю поверхность, вытесняя жир, как на внешней, так и на внутренней поверхности частиц.

Поэтому в результате увлажнения измельченной сушенки всегда происходит обогащение поверхностных слоев ее жиром. Кроме того, в результате увлажнения происходит склеивание части сушенки, (агрегирование), что приводит к уменьшению свободной поверхности, т. к. в местах контакта и склеивания частиц поверхность связывается, что обеспечивает вытеснение жира с этой части поверхности.

Следовательно, благодаря увлажнению (до 9-13%) измельченной сушенки достигается вытеснение жира с внешней и внутренней поверхностей и ослабляется связь жира с каждой частицей обрабатываемого материала.

Однако, увлажненную сушенку еще нельзя подвергать прессованию, т.к. она обладает высокой пластичностью и при незначительных давлениях будет выползать из пресса без отделения жира.

Во втором этапе влаго-тепловой обработки, в результате нагревания (глухим паром), высушивания и механического воздействия мешалок происходит дезагрегирование (распад) агрегатов, образовавшихся на первом этапе, с одновременным уплотнением частиц. Меняется и внутренняя структура отдельных части, входящих в агрегаты.

Происходит разрыв некоторой части тех ценных клеток сушенки, которые сохранились при измельчении.

Разрыв клеток во время влаго-тепловой обработки происходит под механическим воздействием мешалок, вследствие снижения прочности клеточных оболочек под действием воды и тепла. Наиболее сильно действует вода, т.к. при большем увлажнении разрыв клеток увеличивается. Значительное уплотнение частиц на втором этапе происходит вследствие а) снижения влажности; б) тепловой денатурации белковых веществ; в) некоторого отделения жира с выделением его на поверхность частиц. Происходит изменение первичной структуры сушенки с образованием вторичной структуры материала (укрупнение частиц, разрыв клеток, уплотнение частиц, снижение пластичности и др.).

При достижении влажности 3,5-9% и температуры 90-110^oС, достигается нужная нам, оптимальная пластичность материала. Прессование материала, обладающего оптимальной пластичностью и необходимыми структурно-механическими свойствами осуществляется при высоких давлениях (200-400 кг/см²), которое обеспечивает глубокий отжим жира (83-97%).

При температуре 90-110^oС происходит резкое снижение вязкости жира и его поверхностного натяжения, что также облегчает отжим последнего. Связанность жира силовым молекулярным полем поверхностей частиц при влаго-тепловой обработке снижается, во-первых, вследствие ослабления межмолекулярных сил при нагревании и, во-вторых, вследствие снижения поверхности частиц при их укрупнении.

Без выполнения необходимых технологических операций не представляется возможным почти количественное отжатие жира и получения высоких выходов муки, обогащенной протеином и биологически активными веществами.

Влажность, температура и структура подготовленного материала являются тремя факторами, решающими глубину отжатия жира прессованием. Отклонение от оптимальной влажности в сторону повышения (более 9%) вызывает выползание материала из пресса, при пересушивании материала ( ниже 3,5%) затруднены глубокий отжим жира и получение плотных брикетов муки. Оптимальная влажность должна быть ниже влажности, при которой наблюдается выползание материала из пресса, и при той, при которой получается рассыпчатые брикеты муки (материал не прессуется).

В нашем случае, при повышении температура прессуемого материала выше 110^oС и снижении влажности ниже 3,5% повышается рассыпчатость брикетов муки, ухудшаются условия отжатия жира, понижаются выходы жира и ухудшается качество муки (повышение содержания жира в муке, глубокая денатурация белковых веществ). При повышении влажности прессуемого материала выше 9% и снижении температуры ниже 90^oС, имеет место выползание материала из пресса, снижение давления отжатия. В результате понижаются выходы муки и жира и повышается содержание жира в готовом продукте.

Последней, завершающей технологической операцией, рекомендуемого способа, является процесс удаления из объекта рыбьего жира.

В нашем технологическом решении обезжиривание материала происходит не в начале производственного цикла, а на последнем, завершающем этапе его в процессе прессования.

Все же технологические операции, предшествующие прессованию, направлены на создание оптимальных условий для глубокого обезжиривания продукта. Операции сушки, охлаждения и измельчения сырья обусловливают разрушение основной массы жиросодержащих клеток, снижается связанность жира силовым молекулярным полем и обеспечиваются оптимальные пластические и структурные механические свойства материала, поступающего на прессование.

Соблюдение указанной последовательности при выполнении технологических операций, позволяет достигнуть не только основных, но и побочных целей, т.е. получить дополнительный или побочный эффект.

Например, в прототипе, жом сильно обводнен, т.к. содержит 50-55% влаги. Поэтому, для получения стандартной по влажности 10-12% муки, в известном решении, введена энергоемкая и противоречивая операция по сушке жома.

В заявленном техническом решении, на втором этапе влаго-тепловой обработки влажность снижается с 13 до 3,5-9% а после отжатия жира, содержание влаги в муке составляет 7-12% т.е. находится в пределах требований действующего ГОСТа.

Т. е. наряду с созданием у материала оптимальных свойств для глубокого отжима жира, мы одновременно, в процессе влаго-тепловой обработки обеспечиваем достижение стандартной влажности муки и операция по сушке жома (материала) при новом техническом решении становится ненужной.

Благодаря достижению дополнительного эффекта от прессования материала (при высоком давлении) стало возможным, в новом техническом решении, из производственного цикла исключить вторую противоречивую операцию: измельчение сушенки из жома.

Единственной целью этой операции, в прототипе, является получение кормовой муки, по тонкости помола соответствующей требованиям ГОСТа. Однако, при измельчении жома резко возрастает внешняя и внутренняя поверхность частиц продукта. Это приводит к повышению его лабильности к окислению. В процессе хранения и транспортировки жир оказывается на широко-разветвленной поверхности продукта, легко и быстро окисляется. В процессе окисления выделяется огромное количество тепла и мука подвергается самосогреванию и даже самовоспламенению. Указанные процессы систематически имеют место в работе жиромучных предприятий.

При этом, качество муки быстро снижается, а при воспламенении мука приходит в полную негодность.

Чтобы сделать кормовую муку более стабильной при хранении и сохранить до потребителя ее высокое качество, на передовых зарубежных предприятиях кормовую муку, полученную прессово-сушильным способом подвергают гранулированию. Т.е. мука выпускается не россыпью, а в виде гранул.

В процессе гранулирования, на поверхности каждой из гранул образуется плотная, плохо-проницаемая для кислорода воздуха пленка, что делает продукт более стойким при хранении. Более того, насыпной вес гранул, превышает таковой у обычной муки (россыпью) в 1,3-1,4 раза. Повышение насыпного веса позволяет более рационально использовать грузовые трюмы и снизить себестоимость транспортировки муки. Кроме того, гранулированием муки обеспечиваются создание необходимых для обслуживающего персонала условий техники безопасности (см. описание прототипа). На китобазе "Советская Россия" в 60-70 годах китовая кормовая мука частично выпускалась в гранулированном виде. Для гранулирования муки были приобретены и установлены импортные пресса-грануляторы типа "Matador". Однако, выпуск всей муки в гранулированном виде обеспечен не был из-за отсутствия свободной производственной площадки и нехватки пресс-грануляторов.

В новом технологическом решении, для реализации вышеуказанной проблемы дополнительные производственные площади и оборудование не нужны. Для этого на шнековом прессе монтируется узел гранулирования и процесс обезжиривания муки протекает параллельно с ее гранулирование.

Отечественная промышленность выпускает также специальные пресс-грануляционные агрегаты Г-24, которые имеют следующие достоинства: выработка строго калиброванных гранул заданной формы и величины; создание однородной структуры муки; конструкция шнекового вала и узла гранулирования обеспечивают дополнительное повышение давления в прессе, что положительно сказывается на степени отжима жира и увеличении производительности пресса.

Таким образом, при реализации нового технического решения отпадает необходимость в технической операции измельчения кормовой муки и обеспечивает выпуск ее в гранулированном виде без дополнительного оборудования и занятия дополнительной производственной площади.

ПРИМЕР 1
Минтай, содержащий 7% жира и 70% влаги, в количестве 2 кг грубо измельчили и подвергли сушке. В процессе высушивания температура сырья изменилась от 80 до 90^oС. На выходе из сушилки сырец имел влажность 9% и температуру 80^oС.

Сушенку охладили до 30^oС и направили на измельчение на электромельницу (20 минут). От помола отобрали среднюю пробу весом 200 г. С помощью сита диаметром отверстий 3 мм из пробы выделили фракции помола с диметром части менее 3 мм (проход через сито) общий вес этих фракций составил 100 г (или 50% от общего веса помола).

Методом моментального взбалтывания пробы материала с эфиром (по Ржехину) установили, что в итоге сушки, охлаждения и измельчения, было вскрыто 83% жиросодержащих клеток сырья.

Помол, при перемешивании увлажнили и прогрели с помощью пароводяного вспрыска (8 минут), а затем еще 5 мин. перемешивали для равномерного распределения в материале влаги (кондиционирование по влажности). Помол после увлажнения имел температуру 60^oС и влажность 13% Далее материал подвергли тепловой обработке глухим паром (прогрев через паровую рубашку) при перемешивании в слое высотой 25 см, в течение 60 минут.

После тепловой обработки (перед прессованием) содержание влаги в материале снизилось до 9% а температура повысилась до 90^oС.

Полуфабрикат подвергли прессованию под давлением 250 кг/см². В итоге прессования был достигнут высокий выход (400 г или 20%) высококачественной цельной кормовой муки (содержание протеина 70% жира 6% влажность 10%).

Выход жира составил 116 г. или 83% от исходного его содержания в сырье.

ПРИМЕР 2
Минтай, содержащий 7% жира и 70% влаги, в количестве 2 кг грубо измельчили и подвергли сушке. В процессе сушки, температура сырья изменилась от 85 до 90^oС, а на выходе из сушилки составила 60^oС. Сушенка содержала 7% влаги.

Сушенку охладили до 20^oС и подвергли, в течение 20 минут измельчению в электромельнице. Ситовым методом было установлено, что общий вес помола с диаметром частиц менее 3 мм составил 55% от общего веса помола.

Количество вскрытых клеток (по Ржехину) составило 85%
Помол увлажнили при помощи паро-водяного вспрыска и кондиционировали по влажности. При этом, влажность помола повысилась до 9% а температура до 50^oС. Затем материал подвергли тепловой обработке в слое высотой 20 см, в течение 20 минут, при непрерывном перемешивании. Перед прессованием материал содержал 3,5% влаги, а температура его достигла 110^oC.

Отжатие жира осуществили под давлением 400 кг/см². В итоге прессования достигнут высокий выход (440 г или 22%) высококачественной кормовой муки (содержание протеина 74% жира 7%). Выход жира составил 110 г или 80%
ПРИМЕР 3
На сушку направили 2 кг неизмельченного мавроликуса (содержание жира 14,8, влаги 67% ). В процессе сушки температура сырья колебалась от 82 до 89^oС, а на выходе из сушки составила 60^oС. Время сушки 85 минут. Сушенка содержала 7% влаги. Сушенку охладили до 20^oС и подвергли измельчению на электромельнице в течение 20 минут. От помола была отобрана средняя проба.

Ситовым способом установлено, что вес фракций помола с диаметром частиц менее 3 мм (проход через сито) составил 60% от веса помола; методом моментального взбалтывания пробы с эфиром (по Ржехину), установлено, что в итоге сушки, охлаждения и измельчения было разрушено 70% жиросодержащих клеток.

Помол при перемешивании прогрели и увлажнили с помощью паро-водяного вспрыска и кондиционировали по влажности. Влажность помола достигла 9% а температура 60^oС. Затем материал подвергли тепловой обработке в течение 90 минут (высота слоя 30 см). Перед прессованием влажность материала составляла 3,5% а температура 90^oС.

Прессование протекало под давлением 250 кг/см². В результате проведения указанных операций был достигнут высокий выход высококачественной муки (420 г или 21%). Цельная кормовая мука содержала 72% протеина. Выход жира составил 257 г или 87% Содержание жира в муке было низким (9%); продукт соответствовал требованиям ГОСТа.

ПРИМЕР 4
Криль, содержащий 2,2% жира и 71% влаги, в количестве 2 кг направили на сушку.

В процессе сушки температура сырья снизилась от 80 до 90^oС. На выходе из сушилки крилевая сушенка имела температуру 75^oС и содержала 8% влаги.

Сушенку охладили до 25^oС и подвергли измельчению на электромельнице. В итоге измельчения совокупность фракций помола с частицами менее 3 мм составила 59% от общей массы помола, а количество вскрытых клеток достигло 85% Помол подвергли паро-водяному вспрыску и кондиционированию по влажности. В результате влажность помола достигла 10% а температура поднялась до 55^oС.

Увлажненный и прогретый помол подвергли тепловой обработке в течение 70 минут глухим паром в слое высотой 25 см.

Перед прессованием полуфабрикат имел температуру 100^oС и содержал 5% влаги. Прессование осуществили под давлением 220 кг/см².

В результате прессования было получено 430 г кормовой муки. Т.е. выход ее был высоким 21,5%
Мука отличалась большим содержанием протеина 70%
Кроме того, было получено 30,8 г жира (70%). Содержание жира в готовом продукте составило 4%
Таким образом в ТИНРО разработана новая, прогрессивная, ресурсосберегающая технология позволяющая комплексно и безотходно перерабатывать все виды сырья водного происхождения с получением высококачественной цельной кормовой муки и рыбьего жира.

В результате исследований, проведенных в лабораторных и полупроизводственных условиях установлено, что предлагаемый способ лишен всех вышеперечисленных недостатков присущих прототипу.

При работе по новой технологии предотвращается загрязнение окружающей среды, достигается максимально высокий выход продукции.

Например, выход муки из мавроликуса составляет 20-25% вместо 10-14% при работе по прессово-сушильному способу.

Т. е. благодаря новой технологии выпуск муки из данного вида сырья увеличивается в сравнении с прототипом в 1,5-2,0 раза, а расход сырья на тонну муки снижается соответственно с 7,14-10,0 (прототип) до 4,54-5,0 тонн.

При переработке традиционных видов сырья (отходы от разделки, криль и т. п.) за счет исключения потерь водорастворимых белков, выход муки по разработанной технологии возрастает до 22% вместо 16-17% (прототип).

Внедрение разработанной технологии позволит только на предприятиях рыбной промышленности Дальнего Востока дополнительно выработать около 50000 тонн в год высококачественной кормовой муки, без дополнительного расхода сырья.

Наряду с кормовой мукой будет вырабатываться рыбий жир, выход которого достигает 87-95% от исходного его содержания в сырье, вместо 15-20% получаемых промышленностью в настоящее время. Благодаря сохранению наиболее ценных водорастворимых белков, содержание протеина в кормовой муке повышается с 45-60 до 70 и более а обеспечение глубокого обезжиривания сырца обусловливает снижение содержания липидов в готовой кормовой муке до 7-10% Имеется возможность выпуска кормовой муки в гранулированном виде, повышается стабильность кормовой муки, улучшаются условия техники безопасности и промсанитарии на жиро-мучных предприятиях.

Технологическая схема предлагаемого способа проста, состоит всего лишь из пяти основных технологических операций. Для монтажа установки не требуются большие производственные площади. Практически все оборудование для новой линии может быть изготовлено на отечественных заводах. Производственные линии могут быть выполнены как в судовом, так и в береговом вариантах.

Результаты исследований заслушаны и одобрены Ученым Советом ТИНРО, Техсоветом ВРПО "Дальрыба", конференцией специалистов отечественной рыбной промышленности.

Использование: получение кормовой муки. Сущность изобретения: сушат грубоизмельченное или неизмельченное сырье из водных организмов до остаточной влажности 7-9 проц. Охлаждают его до 20-30 град., измельчают до содержания не менее 40 проц. от общего помола фракций диаметром до 3 мм. Увлажняют до 9-13 град. и перемешивают. Проводят тепловую обработку массы при перемешивании до влажности 3,5-9 проц. при температуре 90-110 град., после него проводят прессование под давлением 250-400 кг/см с одновременным гранулированием.

Способ получения кормовой муки, предусматривающий тепловую обработку, прессование, сушку и измельчение сырья из водных организмов, отличающийся тем, что сушку грубоизмельченного или неизмельченного сырья проводят до остаточной влажности 7-9% затем охлаждают его до 20-30^oС, измельчают до содержания не менее 40% от общего помола фракций диаметром до 3 мм, увлажняют до 9-13% и перемешивают, а тепловую обработку массы ведут при перемешивании до влажности 3,5-9% при 90-110^oС, после чего проводят прессование под давлением 250-400 кг/см² с одновременным гранулированием.