Способ переработки сырья с содержанием кератина в легко усвояемый белковый концентрат - кормовую добавку Российский патент 2022 года по МПК A23K10/26 A23K10/12 

Описание патента на изобретение RU2765381C1

Изобретение относится к технологии получения белкового продукта из перопухового и иного кератинсодержащего сырья (КСС).

Заявляемый способ может быть использован на животноводческих предприятиях для получения важной для животноводства кормовой добавки - легкоусвояемого аминокислотного комплекса. Известно, что кератины отличаются высоким массовым процентом и балансом незаменимых аминокислот для различных хозяйственных животных, что по соотношению аналогично мясу. Однако животные не могут переварить кератины из-за их нерастворимости водой и желудочным соком, что делает необходимым применение способов их переработки до непосредственного потребления.

Из уровня техники известны различные способы переработки КСС, например, перьев и пуха птиц, рогов, копыт, а также негодной для выделки кожи и шерсти сельскохозяйственных животных на основе существующих типов гидролиза: химического, гидротермического и ферментативного, (см., например, Антипова Л.В., Шамханов Ч.Ю. Биоконверсия кератина пера под действием различных ферментных препаратов // Известия ВУЗов. Пищевая технология, №2-3, 2004, стр. 33-35).

Известен способ переработки КСС на корм животным с помощью химического гидролиза, см. патент SU 459209 А1, публ. 05.02.1975, в котором сырье разваривают в воде, сушат и измельчают в муку, затем обрабатывают раствором щелочи в две стадии, без подогрева при температуре 15-25°С в течение 1-5 суток и с подогревом до температуры 90-95°С в течение 6-10 часов, а полученную массу нейтрализуют кислотой. Недостатками известного способа являются его ограниченность применения только переработкой рогов и копыт, долгое время переработки, использование при переработке опасной щелочи и кислоты.

Иной вариант химического гидролиза кератина при температуре от 133 до 152°С используется в способе получения полноценных по аминокислотному составу белковых гидролизатов из кератинового и другого белкового сырья, см. патент SU 294828 А2, публ. 04.02.1971. В предлагаемом способе используется техническая соляная кислота (в среднем 0,5 кг на 1 кг выходного продукта), что делает переработку опасной и неэкологичной. Другим недостатком является сравнительно большая длительность процесса гидролиза от 6 до 10 часов без учета времени на подготовку сырья.

Способ переработки КСС с помощью гидротермического гидролиза, см. патент SU 1757580 А1, публ. 30.08.1992, исключает использование опасных веществ и обеспечивает быструю переработку сырья при помощи водно-тепловой обработки при 120-140°С в течение 20-40 мин, с последующим экструдированием при массовой доле влаги смеси 15-19%, давлении 4-5 МПа в течение 15-30 с. Однако выходной продукт отличается сравнительно низкой усвояемостью (перевариванием) от 67,3% до 76,1%) в приведенных примерах применения.

В более современном способе переработки перопухового КСС с помощью гидротермического гидролиза, см. патент RU 2683560 С1, публ. 28.03.2019, из входного сырья первоначально удаляют влагу путем отжима с помощью его пропускания через спаренные шнеки, затем отжатое сырье с процентом влаги не более 45% прессуют под давлением от 1 до 20 МПа прокручиванием между спаренных шнеков с подачей сырья на уплотняющие конусы, уплотненное сырье затем разрыхляют шнеками и нагревают до температуры от 180 до 260°С, подвергают гидролизу, полученную массу охлаждают путем выгрузки в приемную проветриваемую камеру, далее сушат до достижения 8-12% влажности. Получаемый белковый продукт обладает хорошим процентом усвояемости -не ниже 85%), что удовлетворяет современным требованиям для кормовых добавок. Недостаток указанного способа - высокие затраты энергии на переработку сырья, что вытекает из необходимости воздействия на него высоких температур от 180 до 260°С и давлений от 1 до 20 МПа. Другой недостаток - жесткий высокотемпературный гидролиз, приводящий к разрушению части полезных аминокислот, (см., например, Корочанская С.П., Сторожук П.Г., Быков И.М. Учебно-методическое пособие по биологической химии. - Краснодар: 2015, стр. 12), что негативно сказывается на качестве белкового продукта.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу, является способ переработки КСС, см. патент SU 1397018 А1, публ. 23.05.1988, использующий ферментативный (мягкий) гидролиз при температурах от 37 до 45°С. В указанном способе сырье загружают в варочный котел, заливают водой в соотношении 1:3 и выдерживают при 80-90°С в течение 2-4 ч. Затем гомогенизируют всю массу до однородного состояния и охлаждают до 37-45°С. Добавляют в нее смесь отходов производства препаратов пепсина и гидролизина в соотношении компонентов 7:1:2, доводят рН среды до 1,9-2,2 и в течение 3-6 часов выдерживают. Полученный белковый продукт нейтрализуют едким натром до рН 6,7-7,2. Достигаемая усвояемость белкового продукта от 83,5 до 85%). Недостатком прототипа является необходимость коррекции рН среды с применением опасного едкого натра.

По мнению специалистов, см., например, Антипова Л. В., Шамханов Ч. Ю. Биоконверсия кератина пера под действием различных ферментных препаратов // Известия ВУЗов. Пищевая технология, №2-3, 2004, стр. 33, ферментативный гидролиз обладает рядом преимуществ, прежде всего связанных с получением обессоленных гидролизатов и с мягкими режимами переработки, максимально сохраняющими набор аминокислот природных кератинов. Тем самым, ферментативный «мягкий» гидролиз позволяет получить из КСС наиболее полезный белковый кормовой продукт с наиболее богатым комплексом аминокислот и максимальным его усвоением животными при экологической чистоте производственного процесса (переработка сырья требует только воду и фермент) и низких затратах энергии за счет переработки сырья при низких температурах и давлениях относительно химического и гидротермического вариантов гидролиза.

Задача изобретения заключается в быстрой, дешевой, экологически чистой и полностью безопасной переработке КСС с использованием серийно выпускаемого оборудования в легкоусвояемый белковый продукт (аминокислотный комплекс), идущий в качестве полезной кормовой добавки.

Технический результат изобретения заключается в повышении времени переработки КСС в среднем в 2 раза по сравнению с прототипом, в получении более богатого комплекса аминокислот в результирующем белковом продукте и обеспечении его усвояемости на уровне не менее 85% при экологической чистой и низко затратной переработке сырья.

Техническое решение поставленной задачи и технический результат обеспечивается за счет использования операции грубого помола КСС до размера частиц не более 5 мм, дальнейшего тонкого помола сырья до размера частиц не более 0,2 мм, гомогенизации тонкого помола путем его перемешивания и нагрева в диапазоне температур от 30 до 60°С с добавлением воды и последующей ферментации нагретой массы ферментом, содержащим расщепляющие кератин протеазы, сепарации ферментированной массы на жидкую и твердую фракции. Жидкая фракция представляет собой водный раствор аминокислотного комплекса, твердый нерастворимый осадок подвергается повторно в указанном выше цикле тонкому помолу, гомогенизации, ферментации и сепарации до полной его ферментации.

Сущность изобретения заключается в том, что грубо измельчают содержащее кератин сырье, в качестве которого используют птичье перо и пух, шерсть и щетину, до размера частиц не более 5 мм. затем его тонко измельчают до размера частиц не более 0.2 мм, помол гомогенизируют путем перемешивания и нагрева в диапазоне температур от 30 до 60°С с добавлением воды, нагретую массу ферментируют ферментом, содержащим расщепляющие кератин протеазы, ферментированную массу сепарируют на жидкую и твердую фракции, твердый нерастворимый осадок повторно подвергают в указанном цикле тонкому помолу, гомогенизации, ферментации и сепарации до полной его ферментации. Блок-схема заявляемого способа представлена на фиг. 1.

В экспериментальном примере практической реализации заявляемого способа в качестве исходного сырья использовалось 100 кг куриного пера и пуха, которое в течении 10 минут (с учетом загрузки/выгрузки) первично измельчалось до максимального размера частиц в 5 мм с помощью измельчителя пера «ИП-1М» с производительностью 1 т/ч с постановкой фильеры в 10 мм, затем измельченные перо и пух вторично измельчались до максимального размера частиц в 0,2 мм в течении 2 минут на том же измельчителе «ИП-1М», но с постановкой фильеры с отверстиями 2 мм. Полученный помол загружался с добавлением 500 л воды в диспергатор «РДН-2» с производительностью 3 м3/ч, где производился процесс гомогенизации в течении 30 минут, затем полученная масса загружалась в емкость для ферментации «ЦКТ-0,6» объемом 600 л с добавлением 0,06 кг фермента «Протосубтилин», ферментация проходила в течении 200 минут при температуре массы от 30 до 60°С, после чего ферментированная масса подвергалась сепарации в центрифуге «BR-145» на жидкую и твердую фракции в течении 15 минут. В результате было получено 75 кг сухого вещества в 15% водном растворе легкоусвояемого аминокислотного комплекса с достигаемой степенью усвоения продукта в 90% и 25 кг твердого нерастворимого осадка, который также может быть подвергнут переработке до полного завершения ферментации. Тем самым, весь технологический процесс по заявляемому способу является экологически чистым, не требующим специальных разрешений и условий труда. При этом процесс получения белкового продукта из 100 кг сырья по заявляемому способу в конкретном примере занял 4 часа 5 минут при фактических затратах 8 кВт*ч электроэнергии. Указанный результат в 2 раза в среднем быстрее способа-прототипа, который занимает от 5 до 10 часов рабочего времени и экономичнее примерно в 3 раза по затратам электроэнергии, что полностью отвечает заявленному техническому результату. Описанный пример реализации наглядно представлен на фиг. 2.

Похожие патенты RU2765381C1

название год авторы номер документа
Способ комплексной переработки боенских отходов в белково-пептидный концентрат и костную муку - кормовые добавки 2021
  • Быков Евгений Александрович
  • Мыльцин Василий Анатольевич
  • Мыльцин Олег Александрович
RU2760741C1
Способ получения глюкозного сиропа и гидролизного лигнина из целлюлозосодержащего сырья 2020
  • Бондаренко Максим Андреевич
  • Быков Евгений Александрович
  • Мыльцин Василий Анатольевич
  • Мыльцин Олег Александрович
RU2783913C2
Способ производства кормовой белковой муки из перо-пухового и кератинсодержащего сырья 2018
  • Тюрюков Александр Борисович
  • Волик Виктор Григорьевич
  • Мазур Валентин Митрофанович
  • Медведев Сергей Александрович
RU2684773C1
Способ получения перьевой муки и устройство для его осуществления 2017
  • Плитман Вячеслав Леонидович
  • Антон Владимир Степанович
RU2633779C1
Способ переработки перо-пухового и кератинсодержащего сырья 2018
  • Тюрюков Александр Борисович
  • Волик Виктор Григорьевич
  • Мазур Валентин Митрофанович
  • Медведев Сергей Александрович
RU2683560C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВОЙ БЕЛКОВОЙ ДОБАВКИ С ВЫСОКОЙ УСВАИВАЕМОСТЬЮ ИЗ ПЕРО-ПУХОВОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ НА ОСНОВЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ 2009
  • Бреннер Валерий Владимирович
  • Волик Виктор Григорьевич
  • Исмаилова Диларам Юлдашевна
  • Петровичев Владимир Алексеевич
  • Попов Владимир Олегович
  • Мазур Валентин Митрофанович
  • Черноусов Владимир Иванович
RU2413422C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ИЗ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 2004
  • Бреннер Валерий Владимирович
  • Петровичев Владимир Алексеевич
  • Волик Виктор Григорьевич
  • Мазур Валентин Митрофанович
  • Черноусов Владимир Иванович
RU2279810C2
ЛИНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКВАКОРМОВ НА ОСНОВЕ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПТИЦЕВОДСТВА 2023
  • Василенко Виталий Николаевич
  • Фролова Лариса Николаевна
  • Дорохин Роман Владимирович
  • Кочкин Илья Юрьевич
  • Еремин Илья Денисович
RU2822098C1
СПОСОБ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗА ОТХОДОВ ПОТРОШЕНИЯ ПТИЦЫ 2017
  • Волков Анатолий Павлович
  • Просеков Александр Юрьевич
  • Дышлюк Любовь Сергеевна
  • Асякина Людмила Константиновна
  • Гармашов Сергей Юрьевич
RU2651590C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ 2016
  • Волков Анатолий Павлович
  • Просеков Александр Юрьевич
  • Дышлюк Любовь Сергеевна
  • Милентьева Ирина Сергеевна
  • Сухих Станислав Алексеевич
RU2649896C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 765 381 C1

Реферат патента 2022 года Способ переработки сырья с содержанием кератина в легко усвояемый белковый концентрат - кормовую добавку

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ переработки сырья с содержанием кератина в легко усвояемый белковый концентрат – кормовую добавку характеризуется тем, что грубо измельчают содержащее кератин сырье, в качестве которого используют птичье перо и пух, шерсть и щетину, до размера частиц не более 5 мм, затем его тонко измельчают до размера частиц не более 0,2 мм, помол гомогенизируют путем перемешивания и нагрева в диапазоне температур от 30 до 60oС с добавлением воды, нагретую массу ферментируют ферментом, содержащим расщепляющие кератин протеазы, ферментированную массу сепарируют на жидкую и твердую фракции, твердый нерастворимый осадок повторно подвергают в указанном цикле тонкому помолу, гомогенизации, ферментации и сепарации до полной его ферментации. Изобретение позволяет повысить время переработки содержащего кератин сырья, получить богатый комплекс аминокислот в результирующем белковом продукте и обеспечить его усвояемость на уровне не менее 85% при экологической чистоте и низких затратах энергии. 2 ил., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 765 381 C1

Способ переработки сырья с содержанием кератина в легко усвояемый белковый концентрат – кормовую добавку, характеризующийся тем, что грубо измельчают содержащее кератин сырье, в качестве которого используют птичье перо и пух, шерсть и щетину, до размера частиц не более 5 мм, затем его тонко измельчают до размера частиц не более 0,2 мм, помол гомогенизируют путем перемешивания и нагрева в диапазоне температур от 30 до 60oС с добавлением воды, нагретую массу ферментируют ферментом, содержащим расщепляющие кератин протеазы, ферментированную массу сепарируют на жидкую и твердую фракции, твердый нерастворимый осадок повторно подвергают в указанном цикле тонкому помолу, гомогенизации, ферментации и сепарации до полной его ферментации.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2765381C1

Способ переработки кератинсодержащего сырья на корм животным 1986
  • Стекольников Леонид Ильич
  • Сницарь Анатолий Иванович
  • Чернуха Ирина Михайловна
  • Купов Хасан Абдурахманович
  • Стаценко Наталья Николаевна
  • Бойко Сергей Алексеевич
  • Иманов Галиб Октай Оглы
SU1397018A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ "ВИТАПЕПТИД", КОРМОВАЯ ДОБАВКА "ВИТАПЕПТИД" 1997
  • Телишевская Л.Я.
  • Демидович С.С.
  • Богаутдинов З.Ф.
RU2133097C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗОВАННОГО КЕРАТИНСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ПЕРЕВАРИВАЕМОСТИ 2017
  • Фийер Ромен
  • Бельманс Марк
  • Рогирс Жори
  • Дельмот Матьё
  • Луссуарн Винсент
RU2736156C2
CA 2853290 A1, 16.05.2013
МИТРОХИН П
В
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕРОПУХОВОГО СЫРЬЯ В КОРМА ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
Автореферат
Кемерово, 2015, с.1-20
С.В
ВОСТРИКОВ, М.В
БОДНАРЬ
Печь-кухня, могущая работать, как самостоятельно, так и в комбинации с разного рода нагревательными приборами 1921
  • Богач В.И.
SU10A1

RU 2 765 381 C1

Авторы

Быков Евгений Александрович

Мыльцин Василий Анатольевич

Мыльцин Олег Александрович

Даты

2022-01-28Публикация

2021-02-08Подача