Способ производства сычужного фермента и технологическая линия для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК C12N9/64 

Изобретение относится к производству сычужного фермента из сычугов телят, поросят, ягнят и козлят молочников и может быть использовано в пищевой фармацевтической и микробиологической промышленности.

Известен способ производства сычужного фермента (патент РФ №2425878 С1, МПК C12N 9/64(2006.01), заявлено 24.02.2010 г, опубликовано 10.08.2011 г.), предусматривающий измельчение сычугов экстракцию фермента раствором хлористого натрия в течении 3…3,5 часов при температуре 35…40°С, внесение консерванта бензоата натрия в количестве 0,1…0,5% для предотвращения бактериального роста, отделение жидкой фазы, фильтрование с использованием перлита фильтровального в количестве 1…2% веса экстракта и активацию фермента в кислой среде.

К недостаткам прототипа относится значительная продолжительность проведения процесса экстрагирования в течении 3…3,5 часов, требующая непрерывного подвода энергии для поддержания постоянной температуры в диапазоне 35…40°С и постоянного перемешивания.

Экстрагирование, основанное с физической точки зрения, на использование только перколяционного эффекта, не позволяет максимально полно выделить из твердой структуры измельченных сычугов ферментного вещества.

Под воздействием ультразвука частицы твердой и жидкой фазы в среде колеблются, и ускоряется за счет энергетического потенциала поля, в результате чего растворяемое вещество интенсивно переходит из твердой фазы в растворитель. Кроме того, повышение эффективности экстрагирования растворенных веществ напрямую связано с распространением ультразвуковой волны давления внутри самого растворителя, кавитацией, а также сопровождающимися тепловыми и механическими эффектами. Резкое схлопывание кавитационных пузырьков газа и пара инициирует микротурбулентность, высокоскоростные столкновения частиц внутри среды и возмущение в микроскопических порах биомассы, что в результате ускоряет эффекты внутренней диффузии.

Из-за ограниченного пространства большая часть пузырьков газа и пара при расширении схлопывается симметрично, а это приводит к интенсивной турбулентности усиления циркуляции потока жидкости.

Кавитация также вызывает разрушение поверхности клеточных стенок, разрыв частиц на эродированных новообразованиях.

Также отсутствие в технологическом процессе возможностей многократного использования низко потенциальной энергии за счет рекуперации теплоты не в полной мере обеспечивает получение сычужного фермента по энергосберегающему режиму.

Технической задачей, достигаемой при осуществлении предлагаемого изобретения, является интенсификация технологических режимов процесса получения сычужного фермента для достижения максимальной его активности, экономия затрат энергии.

Указанная техническая задача достигается тем что в способе производства сычужного фермента и технологической линии для его получения, включающем размораживание, измельчение размороженных сычугов, экстракционное выделение фермента раствором хлористого натрия, отделение жидкой фазы, согласно изобретению размороженные сычуги измельчают до размера частиц 1…3 мм, процесс экстрагирования ведут в течение 25…40 минут при температуре 25…40°С, непрерывном перемешивании и ультразвуковом воздействии на смесь с частотой колебаний 21…40 кГц и интенсивностью 200…350 Вт/см², смесь впоследствии подвергают осветлению, центрифугированию и активации фермента в течение 8…15 часов при температуре 25…30°С в кислой среде с рН 4,6…5,6, с последующим отделением от осадка фильтрованием, и розливом полученного жидкого сычужного фермента в герметичные баночки, направляемые на хранение при температуре 4…8°С.

Предложенная линия для получения сычужного фермента включающая дозатор, просеиватель, весы для сухого хлорида натрия, насос-дозатор для воды, емкость для смешивания воды и сухого хлорида натрия, дефростер, транспортеры, измельчитель для сычугов, теплообменник, разделитель потоков, ультразвуковой экстрактор с тихоходной мешалкой и водяной рубашкой, выполненный с возможностью обеспечения температуры 20… 40°С, а также создания в нем частоты колебаний ультразвуковой волны 21… 40 кГц и интенсивности 200… 350 Вт/см², центрифугу, насос-дозатор для соляной кислоты, емкость для активации фермента с водяной рубашкой, фильтр-пресс, фасовочный автомат, выполненный с возможностью розлива полученного жидкого сычужного фермента в герметичные баночки, холодильную камеру, тепловой насос, состоящий из компрессора, конденсатора, испарителя, терморегулирующего вентиля, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, в котором в качестве рабочего вещества используют фреон R134a или R407C, при этом за счет компрессионного сжатия фреона он конденсируется в конденсаторе и посредством рекуперативного теплообмена нагревается вода до температуры 75…80°С, направляемая в теплообменник для нагрева воздуха до температуры 60…65°С, используемый для размораживания сычугов в дефростере, после чего отработанный воздух подается в испаритель, где фреон после дросселирования в терморегулирующем вентиле кипит и за счет теплопередачи через поверхность теплообмена испарителя охлаждает отработанный воздух до температуры 0…4°С, используемый для поддержания температуры 4…8°С хранения в камере охлаждения жидкого сычужного фермента в герметичных баночках и далее возвращается в теплообменник с образованием контура рециркуляции, нагретая вода после теплообменника делится на два потока, один из которых направляется в водяную рубашку ультразвукового экстрактора для обеспечения в нем температуры 25…40°С, а другой в водяную рубашку емкости для активации фермента для поддержания в ней температуры 25…35°С, после чего отработанная вода из водяной рубашки экстрактора и емкости для активации фермента возвращается в конденсатор теплового насоса с образованием контура рециркуляции.

На фиг. 1 представлена схема технологической линии для производства сычужного фермента, реализующая предлагаемый способ.

Схема содержит дозатор 1 соли хлорида натрия, просеиватель 2, весы 3, насосы-дозаторы 4 и 23, емкость 5 для смешивания воды и сухой соли хлорида натрия, ультразвуковой экстрактор 6 с водяной рубашкой и тихоходной мешалкой, дефростер 7, транспортеры 8 и 10, измельчитель 9, центрифугу 11, емкость 12 для активации фермента, фильтр-пресс 13, фасовочный автомат 14, компрессор 15, конденсатор 16, терморегулирующий вентиль 17, испаритель 18, теплообменник 19, разделитель 20 потоков, вентилятор 21, циркуляционный насос 22 и камеру 24 охлаждения.

Реализация способа работы линии осуществляется следующим образом.

Замороженные сычуги подают в дефростер 7, где они подвергаются размораживанию посредством теплообмена с воздухом, непрерывно отводимым из камеры 24 охлаждения и подогреваемым до температуры 60…65°С в теплообменнике 19.

Размороженные сычуги, посредством транспортера 8 направляются в измельчитель 9, где осуществляется их измельчение до размера 1…3 мм, после чего измельченная масса при помощи транспортера 10 поступает в ультразвуковой экстрактор 6 оснащенный теплообменной рубашкой и тихоходной механической мешалкой.

Дозатор 1 сухой соли хлорида натрия осуществляет подачу и порционное отмеривание заданного количества сухой соли загружаемой сначала в просеиватель 2 для удаления комков и механических примесей, а затем на весы 3 для уточнения массы перед подачей в емкость 5 с мешалкой для смешивания с заданным количеством подготовленной питьевой воды, дозируемой насосом-дозатором 4 целью получения водно-солевого раствора, подаваемого в ультразвуковой экстрактор 6, оснащенный теплообменной рубашкой и тихоходной мешалкой для смешивания с предварительно измельченной массой сычугов в соотношении 1:10…1:20.

Извлечение сычужного фермента осуществляют в течение 25…40 минут при ультразвуковом воздействии на смесь с частотой колебаний ультразвуковой волны 21…40 кГц и интенсивностью 200…350 Вт/см², непрерывным механическим перемешиванием при температуре 25…40°С, за счет подачи воды, предварительно нагретой в теплообменнике 19 до температуры 75…80°С, часть потока которой посредством разделителя потоков 20 направляется в теплообменную рубашку ультразвукового экстрактора 6, а вторая часть потока подается в теплообменную рубашку емкости 12 для активации фермента. При этом циркуляционный насос 22 обеспечивает отвод воды, отдавшей свою теплоту теплообменной поверхности водяного конденсатора 16 теплового насоса для повышения ее температуры до 75…80°С за счет конденсации паров фреона R134a или R407c, нагнетаемого в конденсатор 16, после прохождения компрессора 15, обеспечивающего адиабатное сжатие фреона с повышением его температуры.

В испаритель 18 холодильной машины подается влажный воздух из дефростера 7, освобождается от влаги посредством конденсации на теплообменной поверхности испарителя 18, охлаждается и вентилятором 21 нагнетается в камеру 24 охлаждения баночек с жидким сычужным ферментом, предварительно упакованным на фасовочном автомате 14, а воздух, воспринимающий теплоту от охлаждаемых баночек направляется в теплообменник 19 для повышения температуры до 60…65°С перед поступлением в дефростер 7.

После завершения экстракционного извлечения сычужного фермента отключают перемешивание и воздействие ультразвука в ультразвуковом экстракторе 6, смесь оставляют в покое для осаждения, после чего твердая фаза удаляется, а жидкая подвергается центробежному разделению в центрифуге 11, для освобождения жидкости от взвеси твердой фазы, после чего направляется в емкость 12 для активации в течение 8…15 часов в присутствии соляной кислоты, подаваемой насосом-дозатором 23 для достижения рН 4,6…5,6 и температуре 25…30°С, создаваемой посредством подачи воды из разделителя 20 потоков воды.

Активированный подобным образом сычужный фермент, проходит фильтр пресс 13, в который подается фильтровальный перлит, где освобождается от частиц осадка, после чего немедленно направляется на расфасовку и упаковку в стерильные баночки, подаваемые в фасовочный автомат 14.

Таким образом, предлагаемый способ производства сычужного фермента и технологическая линия для его осуществления имеют следующие преимущества по сравнению с прототипом:

-сокращение продолжительности выделения растворимых веществ из твердых частицы измельченных сычугов;

- более полное извлечение ферментного вещества, содержащего преимущественно реннин и пепсин за счет знакопеременного изменения давления внутри клеточной структуры и частичного кавитационного разрушения клеточных стенок мышечной ткани измельченных сычугов под воздействием энергии ультразвука;

- снижение затрат энергии за счет неоднократной рекуперации теплоты, используемой для размораживания сычугов, ультразвукового экстрагирования, активации фермента и охлаждения жидкого сычужного фермента в баночках посредством теплонасосной установки;

- снижение потерь растворимых соединений содержащих ферментные вещества.

Изобретение относится к пищевой и микробиологической промышленности и касается производства сычужного фермента. Способ производства сычужного фермента реализуется на технологической линии, включающей дозатор, просеиватель, весы для сухого хлорида натрия, насос- дозатор для воды, ёмкость для смешивания воды и сухого хлорида натрия, дефростер, измельчитель для сычугов, теплообменник, ультразвуковой экстрактор с тихоходной мешалкой и водяной рубашкой, центрифугу, насос-дозатор для соляной кислоты, ёмкость для активации фермента с водяной рубашкой, фильтр-пресс, фасовочный автомат, холодильную камеру, тепловой насос, состоящий из компрессора, конденсатора, испарителя, терморегулирующего вентиля, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, в котором в качестве рабочего вещества используют фреон. В тепловом насосе за счёт компрессионного сжатия фреона осуществляется его конденсация в конденсаторе и посредством рекуперативного теплообмена нагревается вода, используемая для нагрева воздуха, подаваемого в дефростер для размораживания сычугов и обогрева теплообменной рубашки ультразвукового экстрактора и емкости для активации фермента. В испарителе теплового насоса за счет конденсации при охлаждении воздух из дефростера освобождается от влаги, после чего используется для охлаждения баночек с расфасованным в них жидким сычужным ферментом. Изобретение позволяет интенсифицировать технологические режимы процесса получения сычужного фермента для достижения максимальной его активности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ производства сычужного фермента, включающий измельчение до размера частиц 1…3 мм предварительно размороженных сычугов, экстракционное выделение растворимых веществ 5…10% раствором хлористого натрия, отделение жидкой фазы, фильтрование, отличающийся тем, что процесс экстрагирования ведут в течение 25…40 минут при температуре 25…40°С, непрерывном перемешивании и ультразвуковом воздействии на смесь с частотой колебаний 21…40 кГц и интенсивностью 200…350 Вт/см², смесь впоследствии подвергают осветлению, центрифугированию и активации фермента в течение 8…15 часов при температуре 25…30°С в кислой среде с рН 4,6…5,6 с последующим отделением от осадка фильтрованием и розливом полученного жидкого сычужного фермента в герметичные баночки, направляемые на хранение при температуре 4…8°С.

2. Технологическая линия для получения сычужного фермента по п. 1, включающая дозатор, просеиватель, весы для сухого хлорида натрия, насос-дозатор для воды, емкость для смешивания воды и сухого хлорида натрия, дефростер, транспортеры, измельчитель для сычугов, теплообменник, разделитель потоков, ультразвуковой экстрактор с тихоходной мешалкой и водяной рубашкой, выполненный с возможностью обеспечения температуры 20…40°С, а также создания в нем частоты колебаний ультразвуковой волны 21…40 кГц и интенсивности 200…350 Вт/см², центрифугу, насос-дозатор для соляной кислоты, емкость для активации фермента с водяной рубашкой, фильтр-пресс, фасовочный автомат, выполненный с возможностью розлива полученного жидкого сычужного фермента в герметичные баночки, холодильную камеру, тепловой насос, состоящий из компрессора, конденсатора, испарителя, терморегулирующего вентиля, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, в котором в качестве рабочего вещества используют фреон R134a или R407C, причем за счет компрессионного сжатия фреона он конденсируется в конденсаторе и посредством рекуперативного теплообмена нагревается вода до температуры 75… 80°С, направляемая в теплообменник для нагрева воздуха до температуры 60…65°С, используемого для размораживания сычугов в дефростере, после чего отработанный воздух подается в испаритель, где фреон после дросселирования в терморегулирующем вентиле кипит и за счет теплопередачи через поверхность теплообмена испарителя охлаждает отработанный воздух до температуры 0…4°С, используемый для поддержания температуры 4…8°С хранения в камере охлаждения жидкого сычужного фермента в герметичных баночках, и далее возвращается в теплообменник с образованием контура рециркуляции, нагретая вода после теплообменника делится на два потока, один из которых направляется в водяную рубашку ультразвукового экстрактора для обеспечения в нем температуры 25…40°С, а другой в водяную рубашку емкости для активации фермента для поддержания в ней температуры 25…35°С, после чего отработанная вода из водяной рубашки экстрактора и емкости для активации фермента возвращается в конденсатор теплового насоса с образованием контура рециркуляции.