СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ИЛИ УДОБРЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК A23K10/38 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а конкретнее к производству комбикормов и удобрений из отходов рыбоперерабатывающих предприятий и отходов спиртового и пивоваренного производства.

Известен способ получения кормовой белково-минеральной муки (RU 2262861, МПК7 А23К 1/10, опубл. 27.10.2005 г.), в котором чешую смешивают с рыбной кожей, промывают водопроводной водой, подпрессовывают с целью удаления излишков воды, далее измельчают и высушивают.

Описанный способ не обеспечивает хорошего обезжиривания сырья, что увеличивает продолжительность последующей сушки ввиду высокой адгезии (липкости) чешуи, а также ухудшает биологическую ценность продукта ввиду быстрого окисления жира на поверхности чешуи.

За ближайший аналог принят способ получения кормовой добавки или удобрения из гидробионтов (RU 2528458, МПК А23K 1/00, опубл. 20.09.2014 г.), включающий промывку чешуи водой и ее высушивание, перемешивание высушенной чешуи с рыбными отходами и водорослями, измельчение и высушивание до остаточной влажности не более 10%. Причем перемешивание, измельчение и сушка происходят одновременно в одном аппарате благодаря скоростному вращению ножей, которое обеспечивает термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха, а пары органических веществ, выделяющихся при сушке, отводят в фильтр, в качестве которого используют водоросли.

Основными недостатками способа являются длительность технологического процесса получения кормовой добавки или удобрения из-за необходимости предварительной промывки рыбной чешуи. При промывке 1500 кг сырой чешуи в рыбомоечном барабане вертикального типа и последующей выдержке для стекания жидкости с использованием перфорированного вибрационного стола с конечным содержанием влаги в промытой чешуе около 70% на данную технологическую операцию затрачивается 11,25 часов и 37,5 м³ пресной холодной воды. Кроме того, промывка чешуи приводит к весовым потерям рыбного сырья и снижает количество ценных кормовых компонентов (белки, жиры и др.) животного происхождения. С целью качественного обезжиривания сырья необходимо использовать нагрев значительных объемов пресной воды в данном процессе. В случае промывки только холодной водой (соотношение сырье/пресная вода не менее 1:10) рыбный жир практически остается на чешуе и при последующей ее сушке быстро окисляется, что приводит к ухудшению качества конечного продукта (повышенное кислотное и перекисное числа жира), резкий, неприятный запах прогорклого рыбного жира, непривлекательный внешний вид - "ржавая чешуя". Необходимость промывки чешуи связана с наличием слизи, выделяемой кожей рыбы, и посторонних примесей (кусочки кожи, мяса, плавников, костей, внутренностей, жира), образующихся при разделке рыбы на чешуесъемных машинах. Количество данных примесей может достигать 50% от массы полученной чешуи, особенно при снятии чешуи с обезглавленной рыбы, имеющей нежную или ослабленную консистенцию, или в случае неправильно настроенного режима работы дефростационного (перегрев поверхностного слоя рыбы) или чешуесъемного оборудования. Слизь рыбы состоит в основном из сложных белков (муцина и нуклеопротеидов) и является идеальной питательной средой для развития микроорганизмов. Поэтому с целью сохранения качества рыбного сырья (чешуи) необходимо, как можно раньше после снятия чешуи с рыбы, очистить ее от слизи и посторонних примесей. Задержка промывки чешуи приводит к образованию неприятных запахов (летучие продукты жизнедеятельности микроорганизмов в сырье), что сильно ухудшает условия работы на предприятии. При промывке чешуи водопроводной водой потери составляют в среднем 20-25% от начальной массы чешуи. Кроме того, слизь и примеси, находящиеся в чешуе полученной партии, которые после промывки водой удаляются, являются ценными пищевыми компонентами животного происхождения и могут быть использованы для получения комбикормов в качестве белковых составляющих животного происхождения. Значительное количество используемой промывной воды существенно усиливает нагрузку на очистные сооружения. Необходимо также отметить, что наличие в сырой чешуе кусочков мяса, кожи и внутренностей с повышенным содержанием жира, которые не удаляются при промывке, увеличивает время последующей сушки чешуи вследствие образования комков-катышей (чешуя с мясом, кожей и внутренностями) в процессе высушивания и, соответственно, энергозатраты производства. Кроме того, промытая чешуя с содержанием влаги 60-70%, в случае задержки с обработкой, начинает снова быстро обсеменяться (микробиальная порча) и является источником неприятных запахов на предприятии. Кислотное число кормовой добавки, полученной описанным способом, составляет 30-50 мгКОН/г, а срок ее хранения, как правило, не превышает 1-3 месяцев, в конце срока хранения кислотное число достигает величины предельной (55 мгКОН/г) по ГОСТ 2116-2000 для рыбной муки.

Изобретение решает задачу уменьшения длительности технологического процесса, исключения весовых потерь рыбного сырья в результате предварительной обработки чешуи, удлинения срока хранения конечных продуктов и улучшения условий труда на производстве за счет изменения способа предварительной очистки рыбной чешуи, улучшающего степень обезжиривания чешуи, применения при очистке растительного компонента, входящего в состав конечного продукта, и выбора растительного компонента с низким содержанием NaCl и приятным запахом.

Для получения необходимого технического результата в способе получения кормовой добавки или удобрения, включающем использование рыбной чешуи, коллагенсодержащих рыбных отходов и растительного компонента, предварительную очистку рыбной чешуи с последующим ее высушиванием до остаточной массовой доли влаги не более 10%, одновременное перемешивание, измельчение, термообработку и сушку смеси компонентов в емкости с вращающимися ножами с использованием высокоскоростного режима вращения ножей, обеспечивающего термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха до остаточной массовой доли влаги не более 10%, отвод паров органических веществ, выделяющихся при сушке, в фильтр, предлагается для предварительной очистки рыбной чешуи применять растительный компонент, в качестве которого использовать отходы спиртового и пивоваренного производства в виде сухой барды, которую брать в равном соотношении по весу с чешуей, и смесь обрабатывать в емкости с вращающимися ножами до остаточной массовой доли влаги в чешуе не более 30-35%, после чего обработанную смесь фракционировать, а барду, обогащенную после очистки чешуи белковыми составляющими рыбного происхождения, использовать для получения кормовой добавки или удобрения.

В предлагаемом способе в качестве растительного компонента используют отходы спиртового и пивоваренного производства в виде сухой барды. Сухая барда является массовым побочным продуктом, образующимся при производстве пищевого спирта, и отличается своей гигроскопичностью. Сухая барда при перемешивании с сырой чешуей в емкости с вращающимися ножами при использовании высокоскоростного режима вращения ножей выполняет роль водоотнимающего агента, а также щетки, механически очищающей поверхность чешуи. Барда (по сравнению с растительным компонентом в ближайшем аналоге - водорослями фурцеллярии, содержащими - 14,9 золы и более 1% NaCl) содержит гораздо меньше минеральных солей (содержание золы - 2,4%), особенно NaCl (сотые доли процента), что позволяет избежать засоления почв при применении в качестве удобрения. Кроме того, повышенное содержание солей (которые являются катализаторами окисления жира) в конечном продукте способствует увеличению кислотного числа в процессе хранения, что сокращает срок его использования. Засоление почв приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и выводу сельхозугодий из севооборота.

Барда, а также композиции на ее основе используются в качестве натурального органического удобрения под картофель, рапс, кукурузу, ячмень, рожь, виноград, многолетние травы, используется в качестве компоста при производстве грибов (вешенка) и других сельскохозяйственных культур. Недостатком данного удобрения является повышенная кислотность. Полученная после очистки чешуи обогащенная барда является более ценным органическим удобрением по сравнению с исходной, так как отличается повышенным содержанием фосфора, азота, кальция и имеет более широкий набор микроэлементов морского происхождения, также известно, что использование рыбных отходов в качестве удобрений (рыбная мука, рыбный бульон и др.) способствует понижению кислотности почв.

Кроме того, после быстрой очистки поставленной партии чешуи с использованием барды неприятный запах на предприятии практически полностью исчезал за счет предотвращения бактериальной порчи, а также за счет адсорбирующих свойств барды и наличия собственного приятного запаха (бражный, хлебный) барды, что улучшает условия труда работающих.

Время очистки (обработка барды и чешуи в установке и последующее фракционирование смеси) 1500 кг сырой непромытой чешуи составляет 2,5 час, при этом выход очищенной чешуи составляет 648,75 кг. Предлагаемый способ предварительной очистки чешуи сокращает время обработки по сравнению с мойкой чешуи (в ближайшем аналоге) в 4,5 раза и составляет 2,5 час.

После осуществления процесса предварительной очистки чешуи влажность полученной очищенной чешуи должна быть не более 30-35%. При более высокой влажности увеличивается вероятность большего налипания частичек барды на чешую, что ухудшает качество очистки чешуи (при фракционировании количество оставшейся барды в высушенной чешуе может достигать 15-30%). При содержании влаги в чешуе менее 30% начинает проявляться ломкость чешуи, увеличивается количество мелких иголочек чешуи в смеси, которые при фракционировании во вращающемся сетчатом барабане попадают во фракцию барды. В дальнейшем фракцию чешуи отдельно досушивают на любой сушильной установке до остаточной массовой доли влаги не более 10%.

Дополнительным эффектом предлагаемой очистки чешуи, является также то, что примеси (кусочки мяса, кожи, внутренностей) в процессе данной обработки измельчаются и переходят в барду при последующем фракционировании, что улучшает условия и способствует более быстрому высушиванию (из-за отсутствия образования комков-катышей) очищенной чешуи. Надо отметить, что очищенная данным способом чешуя с влажностью 30-35% хранится значительно дольше без признаков порчи и имеет тенденцию к уменьшению влажности (самовысыхание) в процессе хранения до последующего использования за счет некоторого скручивания чешуи (сокращение белка-коллагена в результате термообработки и потери влаги) и образования соответственно воздушных пустот между отдельными чешуйками (отсутствие адгезии), в отличие от промытой чешуи с влажностью 60-70%, обладающей хорошей адгезией друг к другу.

Быстро очищенная данным способом чешуя имеет меньшее содержание жира и пониженные кислотное и перекисное числа, а также меньшее содержание влаги (30-35%), степень обсемененности и адгезию, что значительно сокращает время последующей ее сушки до влажности 10% (по сравнению с сушкой промытой водой чешуи с влажностью 60-70%). Так, при осуществлении сушки чешуи по способу, описанному в ближайшем аналоге, 1500 кг сырой чешуи, промытой холодной водой, высушивают при помощи теплого воздуха (30-40°С) в сушильном барабане до остаточной влажности не более 10% за 60 часов (выход готового полуфабриката - 467 кг). После предварительной очистки 1500 кг сырой чешуи с применением сухой барды выход очищенной чешуи составил 645 кг. Последующее досушивание очищенной чешуи теплым воздухом (30-40°С) составляет 7 часов (выход готового полуфабриката-чешуи - 490 кг). Таким образом, при использовании предлагаемого способа получается увеличение выхода полуфабриката-чешуи на 23 кг (490 кг - 467 кг).

Процесс очистки чешуи и ее последующей сушки значительно сокращает и энергозатраты всего технологического цикла получения кормовой добавки или удобрения и способствует повышению качества конечного продукта рыбной кормовой добавки или удобрения за счет улучшения степени обезжиривания очищенной чешуи, а следовательно, и конечного продукта (пониженное кислотное и перекисное числа жира), что способствует увеличению его сроков хранения. Опытным путем установлено, что кормовые добавки, полученные с использованием промывки чешуи холодной водой (как в ближайшем аналоге), имели кислотные числа, как правило, от 30 до 50 мгКОН/г, срок хранения таких кормовых добавок составляет до 3 месяцев; предлагаемый способ позволяет получить кормовые добавки, в которых кислотные числа находятся в диапазоне 15-35 мгКОН/г, это позволяет увеличить срок хранения кормовых добавок до 6 месяцев.

Пример осуществления способа.

Предварительную очистку рыбной чешуи проводят в емкости, оснащенной вращающимися ножами, например можно применить установку для переработки рыбных отходов на протеиновую смесь УПС-01, производства Нежинского механического завода, г. Нежин (Украина).

Сухую барду загружают в работающую установку УПС-01, в которую сразу же добавляют свежую сырую (непромытую) чешую, где смесь перемешивается и нагревается. Используют высокоскоростной режим вращения ножей, при проведении испытаний скорость вращения ножей составляла 1380 об/мин. Необходимость загрузки вначале сухой барды в установку УПС-01 связана с необходимостью создания в емкости аэродинамического потока (вращения), выполняющего роль механической щетки, за счет скоростного соударения (трения) о сырую чешую после ее загрузки в емкость с вращающимися ножами, а также как влагоотнимающего (у чешуи) агента. Опытным путем было установлено, что оптимальным соотношением барды и чешуи в смеси является соотношение 1:1 по весу. Такое весовое соотношение компонентов обеспечивает хорошую очистку чешуи за короткий промежуток времени, исключающий пересушивание смеси, что приводит к ломкости чешуи в смеси. Влажность чешуи после очистки должна составлять 30-35%. Время обработки смеси должно обеспечивать получение очищенной чешуи с влажностью 30-35%. Поэтому время обработки предварительно устанавливают опытным путем, принимая во внимание влажность и количество примесей рыбного происхождения в поступившей партии чешуи. Как показали опытные испытания, время обработки смеси не превышает 30 сек (даже при максимальном количестве примесей и большой влажности рыбной чешуи). Оптимальный период времени очистки чешуи при применении указанных параметров обработки на данной установке составляет 20-30 сек.

Обработанную смесь с температурой около 30°С выгружают из установки. При необходимости ускорения процесса смесь охлаждают воздухом и фракционируют, например, при помощи вращающегося сетчатого барабана на две фракции - очищенную чешую и обогащенную барду. Далее полученную фракцию чешуи досушивают, например, в сушильном барабане горячим воздухом до остаточной влажности не более 10%. Высушенную чешую используют для получения кормовой добавки или удобрения по предлагаемому способу. Полученная после фракционирования обогащенная ценными белковыми составляющими рыбного происхождения барда увеличивает свой вес примерно на 50-60% и применяется в качестве растительного компонента при получении кормовой добавки или удобрения. Содержание барды в кормовой добавке или удобрении может изменяться в зависимости от необходимого процента клетчатки в кормах (ограничительный фактор), применяемых для кормления различных видов животных, а также необходимости использования различного соотношения макроэлементов NPK (азот, фосфор, калий) при использовании в качестве удобрения на различных сельскохозяйственных культурах растений.

Конкретный пример осуществления способа.

Пример 1. Сухую барду - 9 кг загружали в УПС-1, сразу же добавляли сырую непромытую чешую (смесь сардины, сардинопса) - 9 кг, смесь обрабатывали в течение 30 секунд и выгружали из установки. Полученную смесь в количестве 17,8 кг с температурой 30°С для ускорения процесса направляли на линию охлаждения воздухом, после чего фракционировали во вращающемся сетчатом барабане. Фракционированную чешую - 4 кг направляли на досушку теплым воздухом во вращающемся барабане до остаточной влажности не более 10%, вес после сушки составлял - 2,7 кг. Цикл повторяли несколько раз. Далее, высушенную чешую в количестве 17 кг загружали в установку УПС-1, затем туда добавляли сырую рыбную кожу трески - 14 кг. Полученную смесь высушивали при одновременном перемешивании и измельчении при температуре, достигающей 150°С, в течение 44 минут до остаточной влажности не более 10%. Выход готовой продукции составил - 21,7 кг.

Химический состав полученной рыбной кормовой добавки или удобрения:

влага - 10,0%, протеин - 53,2%, жир - 0,8%, зола - 36,0%, кислотное число - 20 мгКОН/г. Полученный продукт в зависимости от свежести исходного рыбного сырья можно использовать или в качестве кормовой добавки, или как удобрение, где содержание NPK - 8,7:5,8:0,16.

Полученную после чистки чешуи барду в количестве - 13,7 кг использовали как компонент при изготовлении кормовой добавки или удобрения, либо высушивали с целью хранения и дальнейшего использования, вес ее составлял 9,8 кг. Как видно из примера, масса сухой барды увеличилась на 0,8 кг, после очистки чешуи, что составляет - 8,9% от исходной сырой чешуи (9 кг) или 33,3% от высушенной чешуи (2,4 кг). Таким образом, обогащенная барда сохраняет ценные компоненты рыбного происхождения, которые удаляются в способе, описанном в ближайшем аналоге. Предлагаемая технология является безотходной.

При этом химический состав исходной барды:

влага - 9,8%, протеин - 27,5%, жир - 6,5%, зола - 8,8%, БЭВ - 47,6% (включая клетчатку 9,6%). Содержание NPK (%) - 4,4:0,4:0,2.

Химический состав высушенной барды после очистки чешуи:

влага - 9,6%, протеин - 30,0%, жир - 6,7%, зола - 10,1%, БЭВ - 43,6% (включая клетчатку - 8,8%).Содержание NPK (%) - 4,8:0,5:0,2.

Пример 2. Способ, аналогичный примеру 1, отличающийся тем, что полученную после нескольких циклов предварительной очистки чешуи и фракционирования барду, в количестве 13 кг, загружали в работающую установку УПС-01, а затем добавляли отходы судака - 9 кг и некондиционную кильку - 4 кг. Полученную смесь высушивали в установке при одновременном перемешивании и измельчении при температуре, достигающей 150°С, в течение 28 минут. Выход готовой продукции составил - 12,8 кг.

Химический состав полученной рыборастительной кормовой добавки или удобрения:

влага - 9,3%, протеин - 35,0%, жир - 9,7%, зола - 13,1%, БЭВ - 32,9% (включая клетчатку 6,6%), кислотное число - 15 мгКОН/г. Полученный продукт в зависимости от свежести исходного рыбного сырья и барды можно использовать в качестве кормовой добавки или удобрения, где NPK (%) - 5,6:1,0:0,2.

После хранения полученного продукта в течение 3-х месяцев кислотное число составляло 36 мгКОН/г, а после хранения в течение 6 месяцев - 55 мгКОН/г.

Таким образом, срок хранения кормовой добавки, полученной по предлагаемому способу (по сравнению со способом ближайшего аналога), увеличился примерно на 3 месяца и достигает 6 месяцев. Длительность технологического процесса обработки (1500 кг исходного сырья) сократилась на операции предварительной очистки чешуи до 2,5 часов (вместо ее мойки и последующего стекания жидкости - 11,25 часов) в 4,5 раза и последующего досушивания чешуи в течение 7 часов (вместо сушки промытой чешуи - 60 часов) в 8,6 раз, при практическом отсутствии весовых потерь исходного сырья.

Кроме того, после быстрой предварительной очистки поставленной партии чешуи с использованием барды совсем исчезал очень сильный неприятный запах рыбных отходов на производстве, что улучшало условия труда работающих.

Способ включает использование рыбной чешуи, коллагенсодержащих рыбных отходов и растительного компонента. Производят перемешивание, измельчение, термообработку и сушку смеси в емкости с вращающимися ножами и отвод паров органических веществ, выделяющихся при сушке в фильтр. В качестве растительного компонента используют отходы спиртового и пивоваренного производства в виде сухой барды, которую берут в равном соотношении по весу с чешуей. Смесь обрабатывают в емкости с вращающимися ножами до остаточной массовой доли влаги в чешуе не более 30-35%. Обработанную смесь фракционируют. Барду, обогащенную после очистки чешуи белковыми составляющими рыбного происхождения, используют для получения кормовой добавки или удобрения. Изобретение обеспечивает сокращение длительности технологического процесса при увеличении срока хранения конечных продуктов. 2 пр.

Способ получения кормовой добавки или удобрения, включающий использование рыбной чешуи, коллагенсодержащих рыбных отходов и растительного компонента, предварительную очистку рыбной чешуи с последующим ее высушиванием до остаточной массовой доли влаги не более 10%, одновременное перемешивание, измельчение, термообработку и сушку смеси компонентов в емкости с вращающимися ножами с использованием высокоскоростного режима вращения ножей, обеспечивающего термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха до остаточной массовой доли влаги не более 10%, отвод паров органических веществ, выделяющихся при сушке, в фильтр, отличающийся тем, что для предварительной очистки рыбной чешуи применяют растительный компонент, в качестве которого используют отходы спиртового и пивоваренного производства в виде сухой барды, которую берут в равном соотношении по весу с чешуей, и смесь обрабатывают в емкости с вращающимися ножами до остаточной массовой доли влаги в чешуе не более 30-35%, после чего обработанную смесь фракционируют, а барду, обогащенную после очистки чешуи белковыми составляющими рыбного происхождения, используют для получения кормовой добавки или удобрения.