Разработка технологии двухстадийного гидролиза отходов птицеперерабатывающих производств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат технических наук Белова, Анна Владимировна

• Белова, Анна Владимировна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Белова, Анна Владимировна

Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1. Характеристика малоценных вторичных продуктов и отходов переработки птицы.

1.2. Химический состав, структура и свойства кератина.

1.3. Методы переработки перьевых отходов птицеперерабатывающей промышленности.

1.3.1. Водно-тепловой гидролиз.

1.3.2. Химический гидролиз.

1.3.3. Ферментативный гидролиз.

1.3.4. Применение перьевого гидролизата в качестве кормовой добавки в рационах сельскохозяйственных животных.

1.4. Сушка гидролизатов. Кинетические закономерности процесса сушки в псевдоожиженном слое инертных частиц.

Выводы по литературному обзору.

Цель и задачи исследования.

Глава 2 Постановка эксперимента, объект и методы исследования.

2.1. Постановка эксперимента.

2.2 Характеристика объектов исследования.

2.3. Методы исследования.

2.3.1. Методы исследования перьевого сырья.

2.3.2 Методы исследования жидкого гидролизата после проведения щелочного предгидролиза и кислотного гидролиза.

2.3.3 Методы исследования при определении кинетических зависимостей в процессе сушки перьевого гидролизата.

2.3.4 Методы исследования порошка гидролизата после высушивания.

2.4. Описание экспериментальных установок.

2.4.1. Автоклав.

2.4.2. Сушильная установка со встречно-закрученными потоками инертных тел (СВЗП)

Глава 3 Теоретическая часть.

3.1. Выбор технологического режима обработки перьевого сырья.

3.1.1. Обоснование выбора технологического режима переработки перьевого сырья.

3.1.2. Выбор основных технологических параметров предгидролиза.

3.1.3. Выбор режима кислотного гидролиза.

3.2. Тепломассоперенос в реакторе с турбулизаторами.

Глава 4 Результаты эксперимента и их обсуждение.

4.1. Влияние технологических режимов на протекание предгидролиза.

4.1.1 Влияние жидкостного коэффициента.

4.1.2. Влияние температуры.

4.1.3. Влияние концентрации щелочного раствора при предгидролизе.

4.1.4. Влияние продолжительности предгидролиза.

4.2 Влияние различных технологических режимов на протекание кислотного гидролиза.

4.3 Кинетика процесса сушки.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии двухстадийного гидролиза отходов птицеперерабатывающих производств»

В настоящее время одной из важнейших задач птицеперерабатывающей промышленности является повышение эффективности переработки вторичных продуктов и отходов производства. Применяемые технологии для переработки такого сырья на кормовые цели не всегда позволяют получить продукцию высокого качества. Особые трудности возникают при переработке перьевых отходов, составляющих 7,5 % от живого веса обрабатываемого сырья. Такое сырье отличается высоким содержанием белка кератина, что обуславливает ценность данного продукта.

Среди различных способов переработки отходов весьма перспективным является химический гидролиз. Преимуществами данного метода являются высокие скорость и степень гидролиза. Однако, известные в настоящее время способы химического гидролиза не находят применения для переработки перьевых отходов. Кислотный гидролиз кератинсодержащего сырья достаточно длителен, а при обработке щелочью сильно снижается качество готового продукта. В данной работе проведены исследования, направленные на изучение кинетики химического гидролиза кератинсодержащего сырья, разработку технологии гидролитической переработки перьевых отходов.

Одним из недостатков химического гидролиза является подгорание гидролизуемой массы на внутренних стенках реактора, что приводит к снижению качества готового продукта и затрудняет теплообмен между стенками реактора и жидкостью. В связи с этим работы, направленные на усовершенствование конструктивного оформления реакторов, являются достаточно актуальными.

Для обеспечения длительного хранения готового белкового гидролизата необходимо его высушить. Однако, большинство известных сушильных аппаратов не подходят для сушки гидролизатов, что обусловлено особыми свойствами белковых растворов.

Одной из перспективных сушильных установок является агрегат со. встречно закрученными потоками инертных тел, позволяющий получить качественный сухой белковый продукт. Для эффективного применения такого аппарата в производственных условиях нужно подробно изучить кинетику сушки перьевого гидролизата, что позволит определить продолжительность процесса и выбрать наиболее рациональное заполнение агрегата инертом, обеспечивающее эффективную работу оборудования и получение продукта высокого качества.

По результатам проведенных исследований предложена технология получения белкового гидролизата из отходов птицеперерабатывающих производств, разработан проект технических условий «Добавки кормовые белковые». В работе предложено оригинальное решение проблемы подгорания продукта к стенкам реактора в процессе гидролиза и разработана методика расчета продолжительности нагрева гидролизуемой массы до требуемой температуры гидролиза.

На разработанный способ получения белкового гидролизата из кератинсодержащего сырья получен патент РФ.

Результаты проведенной работы использовались на птицеперерабатывающем предприятии ООО «Кук и Кок».

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Белова, Анна Владимировна

Выводы

1) Предложен метод переработки отходов птицеперерабатывающей промышленности, включающий 2 стадии обработки: на 1 этапе - щелочной предгидролиз, на 2-м - кислотный гидролиз.

2) На основании экспериментальных исследований кинетики процесса гидролиза перьевых отходов птицеперерабатывающей промышленности установлено, что при проведении предгидролиза сырья щелочью (выдержки сырья в щелочном растворе) перед кислотным гидролизом суммарное время гидролиза сокращается.

3) В результате проведенных исследований по влиянию режимов предгидролиза на интенсивность гидролитических реакций, протекающих при взаимодействии перьевого сырья со щелочью, установлен рациональный режим предгидролиза: выдержка перьевого сырья в растворе гидроксида натрия концентрацией 0,4-0,5 % при жидкостном коэффициенте 1:4 при Т = 20 -50 °С течение 30-40 мин.

4) Экспериментально выбран и теоретически обоснован технологический режим кислотного гидролиза, позволяющий получить продукт с высокой степенью усвояемости. Предлагается проводить гидролиз в растворе кислоты концентрацией 2,5 % при жидкостном коэффициенте сырье : раствор кислоты -1:5, при 120 °С в течение 4 ч.

5) Для проведения гидролиза предложено использовать реактор с установленными на стенках пластинами, выполняющими функцию турбулизаторов для предотвращения подгорания продукта на внутренней поверхности стенок реактора.

6) Предложена методика расчета продолжительности нагрева реактора до требуемой температуры (выдержки) в зависимости от геометрических размеров агрегата.

7) На основании проведенных экспериментов по изучению кинетики сушки перьевого гидролизата получена зависимость удельного объемного заполнения агрегата продуктом в зависимости от режима сушки. Полученные данные позволяют определить рациональное заполнение агрегата инертом при сушке перьевого гидролизата.

8) Определены изопиестические характеристики перьевого гидролизата, что позволяет определить продолжительность сушки данного продукта на агрегате СВЗП.

9) Проанализированы основные характеристики полученного продукта (содержание белка, минеральных веществ, влаги, перевариваемость). Показано, что перьевой гидролизат превосходит по своим характеристикам перьевую муку - основной продукт переработки перьевых отходов, производимый в настоящее время на птицеперерабатывающих производствах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Белова, Анна Владимировна, 2004 год

1. Александер П. А. Химия и физика шерсти. М.: Гизлегпром, 1958. - 381с.

2. Антипова JI. В. Основы рационального использования вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности. Воронеж: 1997. -247 с.

3. Антипова JI. В., Глотова И. А. Методы исследования мяса и мясных продуктов. М.: Колос, 2001. - 570 с.

4. Ю.Архипов А. В., Топорова JI. В. Протеиновое и аминокислотное питание птицы. -М.: Колос, 1984.- 175 с.

5. П.Владимирова А. Использование кератинов в рационах сельскохозяйственной птицы // Новости сельскохозяйственной науки и практики. 1970. № 12-С. 12.

6. Водолажченко С. А. Рекомендации по приготовлению и использованию сухих белковых кормов из отходов птицеводства. Симферополь: Крым, 1969. -38с.

7. Н.Волик В. Г., Долгих Т. В. Производство пищевых и кормовых гидролизатов из продуктов переработки птицы в СССР и за рубежом. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1985.-20с.

8. Гаевой Е. В. и др. Биологическая ценность кератиновой муки в опытах на сельскохозяйственных животных // Мясная индустрия СССР. 1974. № 4. — С. 38-39.

9. Гаевой Е. В. и др. Биологическая ценность кератиновой муки полученной по новой технологии // Мясная индустрия СССР. 1974. № 5. С. 38-39.

10. Гаевой Е. В. Переработка перопухового сырья. М.: Пищевая промышленность, 1978.- 126 с.

11. Гаевой Е. В., Сницарь А. И. Технология производства и эффективность скармливания кератиновой муки в рационах животных. Обзорная информация. М.: ВНИИТЭИСХ, 1976.- 59 с.

12. Гасанова 3. Г. Товароведение и технология перопухового сырья. — М.: МГАВМиБ, 1998. 19 с.

13. Георгиевский В. И. Минеральное питание животных. М.: Колос, 1979. -471 с.

14. Голубев А., Беляев И. Микробиологические исследования перопухового сырья // Мясная индустрия СССР. 1974. № 1. С. 22-23.

15. Гоноцкий В. А. Механическая обвалка мяса птицы. Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1982. - 28 с.

16. Горизонтова Е. А. Переработка пера и отходов потрошения птицы на корм в США // Пищевая промышленность. 1963. № 9. С. 19-22.

17. Горяев М. И., Быкова JI. Н. Биологическая ценность пептона, полученного из кератинсодержащего сырья // Прикладная биохимия и микробиология. 1981. т. 17. вып. 2. С. 273-277.

18. ГОСТ 13496.3-92 (ИСО 6496-83) «Комбикорма, комбикормовое сырье», Метод определения влаги. М.: Госстандарт России.

19. ГОСТ 13496.7-97 «Зерно фуражное, продукты его переработки, комбикорма, комбикорма», Методы определения токсичности. М.: Госстандарт России.

20. ГОСТ 17536-82 Мука кормовая животного происхождения. Технические условия. М.: Госстандарт России.

21. ГОСТ 26226-95 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье», Методы определения сырой золы. М.: Госстандарт России.

22. ГОСТ Р 51417-99 (ИСО 5983-97) «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье», Определение массовой доли азота и расчет массовой доли сырого протеина. Метод Къельдаля. М.: Госстандарт России.

23. ГОСТ Р 51423-99 (ИСО 6655-97) «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье», Метод определения массовой доли растворимого азота после обработки пепсином в разведенной соляной кислоте. М.: Госстандарт России.

24. Градусов Ю. Н. Усвояемость аминокислот. М.: Колос, 1979. - 400 с.

25. Григорьев Н. Г., Волков Н. П., Воробьев Е. С. Биологическая полноценность кормов. М.: Агропромиздат, 1989. - 287 с.

26. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. Т. 1.: Пер. с англ./ Под ред. Р. Сопера. М.: Мир, 1993.-368 с.

27. Гуляев В. И., Пономарев Г. С. Белковые гидролизаты в производстве пищевых концентратов и консервов. М.: ЦИНТИпищпром, 1966. - 48с.

28. Гуменюк Г. Д. Использование отходов промышленности и сельского хозяйства в животноводстве. Киев: Урожай, 1983. - 192с.

29. Гуревич М. И. Теория струй идеальной жидкости. М.: Наука, 1979. - 536 с.

30. Досон Р., Д. Эллиот, У. Эллиот, К. Джонс Справочник биохимика. М.: Мир, 1991.-543 с.

31. Ершов Ю. А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М.: Высшая школа, 1993; - 559с.

32. Карпова В. П., Кракова В. 3., Эдельман Г. И. Получение кормового гидролизата из кератинового сырья методом ферментативного гидролиза // Мясная индустрия СССР. 1977. № 12. С. 39-40.

33. Ковбасенко В. М. Отходы мясокомбинатов и их использование в животноводстве. — М.: Агропромиздат, 1989. 266 с.

34. Кормление птицы: справочник. Под ред. Агеева В. Н., Егорова И. А. М.: Агропромиздат, 1987. - 192 с.

35. Кретов И. Т. Технологическое оборудование предприятий пищеконцентратной промышленности. Воронеж: ВГУ, 1996. - 446 с.

36. Куцакова В. Е., Белова А. В. Отходы переработки птицы — новый источник пищевых добавок // Тез. докл. Междунар. Науч.-технич. конф. Спб.: СПГУНиПТ, С. 100-101.

37. Куцакова В. Е., Белова А. В. Получение и использование белкового гидролизата из отходов переработки птицы. // Тез. докл. Междунар. науч.-технич. конф. посвященная 70-летию СПГУНиПТ. Спб.: СПГУНиПТ, 2001. С. 316.

38. Куцакова В. Е., Богатырев А. Н. Интенсификация тепло- и массообмена при сушке пищевых продуктов. М.: Агропромиздат, 1987.-236 с.

39. Куцакова В. Е., Ишевский А. Л., Леваков В. В., Поляков К. Ю., Белова А. В. Кинетика гидролиза белоксодержащих отходов гидробионтов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2002. № 12. — С. 31-33.

40. Куцакова В. Е., Леваков В. В., Белова А. В. Кинетика гидролиза белоксодержащих продуктов животного происхождения // Мясная индустрия. 2002; № 12. С. 43-45.

41. Ленинджер А. Л. Основы биохимии: в 3 т. М.: Мир, 1985. - 1051 с.

42. Лернер И. Г. Использование отходов мясной и птицеперерабатывающей промышленности (Техническая информация). М.: ЦИНТИпищпром, 1964.- 17 с.

43. Либерман С., Файвишевский М. Л. Эффективный способ использования второстепенных видов сырья для производства нового кормового продукта // Мясная индустрия СССР. 1974. № 12. С. 34-35.

44. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978. - 736 с.

45. Мдинарадзе Т. Д. Переработка побочного сырья животного происхождения. М.: Агропромиздат, 1987. - 239с.

46. Мендельсон Д. А. Химия облагораживания, отбеливания и крашения меха. М.: Легкая индустрия, 1965. - 314с.

47. Месхи А. И. Биохимия мяса и птицепродуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. 280с.

48. Митрофанов Н. С., Плясов Ю. А. Переработка птицы. М.: Агропромиздат, 1990. - 303 с.

49. Мымрин И. А. Бройлерное птицеводство. М.: Россельхозиздат, 1985. -223 с.

50. Неклюдов А. Д., Бердутина А. В. Определение кинетических констант гидролиза кератинсодержащего сырья // Прикладная биохимия и микробиология. 1999. т. 35. № 1.-С. 45-49.

51. Неклюдов А. Д., Навашин С. М. Получение белковых гидролизатов с заданными свойствами // Прикладная биохимия и микробиология. 1985. т. 21. № 1.-С. 3-7.

52. Никитин Б. И., Бельченко Н. Б. Переработка птицы и кроликов и производство птицепродуктов. М.: Колос, 1994. - 318с.

53. Павленко В. И., Бабанов F. К., Мазуренко А. Г., Федоров В. Г. Теплофизические характеристики крови и продуктов ее переработки // Мясная индустрия СССР. 1983. № 7. С. 32-34.

54. Павлов С. А., Шестакова И. С. Химия и физика высокомолекулярных соединений в производстве искусственной кожи, кожи и меха. М.: Легкая индустрия, 1976. - 485 с.

55. Патент РФ 1521431 МПК7А23 К 1/10 . Способ получения кормовой муки / Сницарь А. И., Стекольников А. И.; ВНИиКИмяспром. № 4331492/3015; Заявл. 20.11.87; Опубл. 02.90, вып. 5, № 2 // Изобретения стран мира. 1990.-вып. 5. №2.

56. Патент США 4269865 МПК7 А 23 J 23/00 Способ производства белковых гидролизатов из перьев / Retrum Rowland.; Ralsen Rurina Co. № 19790084345, Заявл. 12.10.79.; Опубл. 26.05.81 // Изобретения стран мира. -1981-вып. 15.-№4.

57. Патент США 4818520 Preparation of keratin hydrolyzates and cosmetics conteining them / Fleischner A. M., Westwood N. J. № 918885 Filed 15.10.86 Published 04.04.89 // Изобретения стран мира. - 1990 - вып. 15. -№3.

58. Патент США № 4232123. МПК7 А 23 J 3/00. Method for making water-soluble hydrolyzates of keratinaceous material / Eckmayer Z., Berg A., Monsheimer R. № 19790055963 Filed 09.07.79 Published .04.11.80 // Изобретения стран мира. - 1980 - вып. 15. - № 3.

59. Полянских С. В. Получение пищевых добавок и биополимеров из вторичного сырья птицеперерабатывающей промышленности. Автореферат на соискание кандидатской степени. М.: Воронежская Государственная Технологическая Академия, 1996. 18 с.

60. Портнова М., Мулярчук М. Сухой белковый корм из кератинового сырья // Мясная индустрия СССР. 1971. № 4. С. 28-30.

61. Практикум по биохимии: учебное пособие для университетов. Под ред. Северина С. Е. М: МГУ, 1989. - 508 с.

62. Разведение, содержание и кормление птицы. Под ред. Копыловской Г. Я. -М.: Колос, 1972.-501 с.

63. Резник Ф. Я. Техника изопиестического определения пара растворов электролитов. В кн.: Вопросы физической химии электролитов. Под ред. Микулина Г. И. - JI.: Химия, 1968. - 418 с.

64. Ристич М., Сакач М., Филиппович С. Определение срока хранения сырья для производства муки из гидролизованного пера // Хранение и переработка сельхозсырья. 1999. № 2. С. 25.

65. Свидетельство РФ на полезную модель № 14648 МПК7 F 26 В 17/10 "Устройство для сушки жидких материалов" /Куцакова В.Е., Фролов С.В., Мереминский Г.И.; СПГУНиПТ. № 99127624/20; Заявл. 23.12.99 // Изобретения. Полезные модели. - 2000. - № 22(2).

66. Слесарев В. И. Химия: основы химии живого. СПб.: Химиздат, 2001. -784 с.

67. Степчков К. А. Белковые гидролизаты. Технология получения и пути использования. В кн.: Проблемы парентерального питания. Рига: Зинатне, 1969. - С. 55-59.

68. Страйер JI. Биохимия: в 3 т. М.: Мир, 1984.

69. Сузонова Е. В. Газовая хроматография аминокислот. М.: Химия, 1976. -241 с.

70. Тараканова В. П. Разработка способа производства кормового белкового гидролизата из отходов переработки птицы. Автореферат. М.: ВНИиКИМП, 1988. - 24 с.

71. Телишевская Л. Я. Белковые гидролизаты: получение, состав, применение. М.: Журн. «Аграрная наука», 2000. - 295с.

72. Торчинский Ю. М. Сера в белках. М.: Наука, 1977. - 262с.

73. Тырсин Ю. А. Влияние режимов кислотного гидролиза кератина на эффективность выделения очищенных аминокислот // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. 2000. № 9. С. 15-18.

74. Файвишевский М. Л. Переработка непищевых отходов мясоперерабатывающих предприятий. СПб.: ГИОРД, 2000. - 249с.

75. Химия и технология кожи и меха: учебник для вузов. Под ред. Страхова И. П., Шестакова И. С. М.: Легпромбытиздат, 1985. - 496 с.

76. Цариков Н. Н. Активность пищеварительных процессов у кур // Пищевая промышленность. М.: ЦИНТИ, 1963. - № 9. - С. 10-11.

77. Чернов Н. В. Химия кожевенного и мехового производства. М: Гизлегпром, 1957. - 456 с.

78. Чирукба Т. Производство кормовой муки из малоценного пера // Мясная индустрия СССР. 1973. № 7. С. 31-32.

79. Шевкунов К. Ф., Либерман С. Г., Файвишевский М. А. Переработка кератинсодержащего сырья. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1979. - 30 с.

80. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1979. - 743 с.

81. Яцишин А. П., Щербаков А. Л. Аминокислотный состав кератинового гидролизата // Мясная индустрия. 1970. № 3. С. 36.

82. Eggum В. Evaluation of Protein Quality of feather meal under diffrent treatments // Acta Agr. Scand. 1970. Bd. 20. № 4. p. 230-235.

83. Ellman G. L. Tissue sulfhydryl groups // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1959. Vol 82. p. 70-77.

84. E1-Sherbirg Gatal A., Risk Shaker S. Cooked poultry by-product meal // The journal of food science. 1980. Vol. 8. № 1-2. p. 69-73.

85. Harms R. H., Goff О. E. Feather meal in hen nutrition // Poultry science. 1957. Vol. 36.-p.358-361.96.1shii Yasuhiro, Shirai Kunio. Наука и технология утилизации волос и перьев. // Sciance and industry. 2000. Vol. 74. № 2. p. 69-74.

86. Moore S., Stein W. H. // The journal of biological chemistry. 1948. - V 270. -№52.98.0ckerman H. W., Hansen C. L. Animal by-product processing. Chichester (England): Horwood, 1988. - 350 p.

87. Petroweka I. Disposal of poultry by-products processing // Food industry and environment. 1982. № 9-11. p. 339-345.

88. Portsmouth J. A. Feather hats and all that // Poultry World. 1970. Vol. 41. №7.-p. 42-43.

89. Sibbald I. R., Slinger S. J. The utilisation of hydrolazed feather meal by growung chicks // Poultry science. 1962.Vol. 41. № 3. p. 844-849.

90. Summers J. D., Sliger S. J., Ashton G. C. Evaluation of meat meal and feather meal for the growing chicken // Canadian journal of animal science. 1965. H. 45. №2.-p. 63-70.

91. Wesels J. P. A study of the protein quality of different feather meals // Poultry science. 1972. Vol. 51. № 2. p. 537-541.

92. Wilder О. H. M. The use of renderes products in cattle feeds / Feedstuffs. 1967. Vol. 42. p. 11-12.