Технология переработки кости

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В последние годы на мясоперерабатывающих предприятиях значительно увеличилась доля использования блочного мяса и мясной массы для выработки продукции. Это привело к ослаблению внимания к проблеме рациональной и эффективной переработки кости, получаемой при обвалке мяса в виде полутуш.

Однако в условиях экономического спада, сокращения и удорожания сырьевых ресурсов актуальность совершенствования технологии и на этом участке производства становится очевидной.

Так, кости с высоким содержанием жира (например трубчатые) предлагается обезжиривать и вырабатывать из них костный пищевой жир. Костный жир относят к животным жирам. Он вываривается из чистых, свежих костей, освобожденных от остатков мяса, сухожилий и т.п. По внешнему виду этот продукт напоминает топленое коровье масло. Консистенция костного жира жидкая, мазеобразная или плотная. В расплавленном состоянии жир 1-го сорта прозрачный, 2-го -- мутный.

Для переработки трубчатой кости успешно применяется линия вибрационного обезжиривания Я8-ФОБ и ее модификация Я8-ФОБ-М, которая позволяет перерабатывать любые виды кости с получением костной муки жирностью менее 10 %.

Из свежей кости на этих линиях получают пищевой жир, который используется в кулинарии и при изготовлении консервов. Позвоночные, грудные, крестцовые кости крупного рогатого скота, отличающиеся наличием значительного количества прирезей мякотных тканей, рекомендуется применять для выработки мясокостных полуфабрикатов или подвергать механической дообвалке.

Получаемый при этом костный остаток целесообразно направлять на производство пищевого жира, сухого пищевого бульона, кормовой муки или белково-минерального компонента, предназначенного для изготовления продуктов питания лечебно-профилактического назначения, а мясную массу -- на производство фаршевой продукции.

Для предприятий небольшой мощности предусмотрена переработка кости с получением пищевого жира и кормовой муки, а также использование позвонков для выработки мясокостных полуфабрикатов (столового полуфабриката, супового набора, рагу из говядины, заправки борщевой, набора для бульона).

Одним из вариантов применения говяжьей кости 1-й категории (кроме лопатки, тазовой и неопиленной трубчатой кости) является выработка суповой кости, для получения которой могут быть также направлены кулаки от опиловки трубчатой кости.

При большой производственной мощности эффективным является получение мясной массы в результате механической дообвалки позвоночной, грудной, крестцовой кости и ребер. Оставшийся костный остаток может быть направлен на переработку, используя первый вариант -- с выработкой пищевого жира, кормовой муки и второй -- пищевого жира, сухого пищевого бульона или сухого белкового полуфабриката, кормовой муки или белково-минерапьного пищевого продукта.

В зависимости от конъюнктуры рынка позвонки, ребра, грудные и крестцовые кости применяют для изготовления мясокостных полуфабрикатов или в сочетании с кулаками от трубчатой кости -- суповой кости.

Необходимо отметить, что, несмотря на целесообразность выработки как из костного остатка, так из кости сухих пищевых бульонов или сухого белкового полуфабриката, в последние годы отмечается резкий спад их производства. Это обстоятельство обусловлено снижением потребительского спроса на данные пищевые продукты, вырабатываемые по безотходной технологии переработки кости. Причины этого следующие: на предприятиях мясной промышленности нет современного оборудования для фасовки указанных продуктов, а также отсутствие контактов с предприятиями пищевой промышленности. К перечисленным причинам необходимо добавить сокращение научно-исследовательских работ по совершенствованию технологии производства и использования белковых и минеральных компонентов из кости для выработки пищевой продукции и продуктов питания лечебно-профилактического назначения. В то же время возможности расширения применения белковых и минеральных компонентов из кости на пищевые цели далеко не исчерпаны.

Для осуществления эффективной переработки кости на предприятиях мощностью до 15 т мяса в смену могут быть рекомендованы линии, где за счет кратковременной обработки и умеренных температурных режимов обеспечивается высокий выход и качество получаемого пищевого жира и кормовой муки. Наиболее хорошие результаты и экологическая безопасность производства достигаются при применении линии переработки кости Я8-ФЛК. Она отличается возможностью перерабатывать все виды кости и костного остатка и обеспечивает практически полное исключение потерь при одновременном увеличении выхода высококачественного пищевого жира и биологически ценной кормовой муки.

Потребность перерабатывать все отходы убойных и колбасных цехов для производства мясокостной муки способствовала созданию линии Я8-ФОБ-МА20 с производительностью до 1 т/ч любого сырья, кроме крови, которая не успевает высохнуть в шнековых сушилках непрерывного действия. В связи с этим были разработаны модификации линии с сушилками периодического действия, позволяющие перерабатывать абсолютно любое сырье, в том числе и павших животных с гарантированной стерилизацией муки и жира: Я8-Ф05МА05П -- до 500 кг/ч сырья и Я8-Ф05-МА06П -- до 1000 кг/ч. На предприятиях малой мощности, у которых количество отходов в сутки не превышает 1--2 т, применяют мини- линии двух модификаций -- с применением пара и электрические. Так, например, на линии МЛ-А16 перерабатывают до 800 кг в смену сырья с применением пара, а на линии МЛ-А16-01 без пара. Производительность линий МЛ-А16М (рис.) и МЛ-А16М-01 -- до 1500 кг в смену, а линий МЛ-А16М2 и МЛ-А16М2-01 -- до 3000 кг в смену.

Тепловая обработка кости при производстве сухого пищевого бульона и пищевого жира может быть осуществлена в аппарате для вытопки жира из кости марки К7-ФВ2-В или в автоклавах других типов, позволяющих вести процесс дезагрегации коллагена при температуре 130-140°С.

Сушку получаемого бульона целесообразно производить на сушильных установках марок А1-ФМУ, А1-ФМЯ, А1-ФМБ с виброкипящим слоем инертного материала, для монтажа которых требуется небольшая производственная площадь в одноэтажном помещении, а для эксплуатации -- пар с давлением 0,4 МПа. Для механической дообвалки кости могут быть использованы прессы периодического и непрерывного действия отечественного и зарубежного производства (К25-046, фирм «Село», «Протекон» (Голландия), «Ласка» (Австрия), «Бихайв» (США) и др.). Сушку кости-паренки и обезжиренного костного остатка, а также выработку кормовой муки из кости можно осуществить в вакуумных котлах (КВМ-4.6М и Ж4-ФПА) отечественного или зарубежного производства. Трубчатые и тазовые свиные кости в отличие от аналогичных костей крупного рогатого скота могут быть использованы как сырье для выработки суповой кости. Значительное количество свиных ребер с межреберным мясом направляют на производство свиных копченых ребер. Из свиных позвонков (шейные и крестцовые) изготавливают свиное рагу или получают мясную массу в результате механической дообвалки. Костный остаток направляют на производство сухих пищевых бульонов или сухого белкового полуфабриката, пищевого жира и кормовой муки. Свиная лопатка отличается низким содержанием прирезей мякотных тканей (до 7 %), и по этой причине ее не используют для механической дообвалки. Она в основном служит для производства пищевого жира и кормовой муки, учитывая, что содержание жира в ней соответственно 11,1-14,1 % и белка -- 21,5-26,6 %. Переработка кости позволяет наиболее эффективно использовать ее с учетом конъюнктуры рынка и технических возможностей конкретного предприятия. Кроме экономических соображений рекомендуемые технологии направлены на улучшение экологической безопасности производства.

Описание сырья

технология переработка кость

Кость

Важным источником сырья для получения пищевых животных жиров является кость убойных животных. О значимости данного сырья свидетельствуют объемы его получения при обвалке мяса на мясоперерабатывающих предприятиях, а также высокое наличие в нем жира. Выход кости зависит от упитанности и вида мяса, а также от пола, возраста и породы скота. Ориентировочные нормы выхода кости (в %) при обвалке говядины, баранины и свинины приведены в табл. 11 и 12, из которых видно, что кость составляет от 9,4 до 40,5% массы туши животного в зависимости от его вида и упитанности. С увеличением массы туши выход кости при обвалке мяса снижается. Кроме мясоперерабатывающих предприятий кость получают при убое и разделке скота на мясокомбинатах. При этом средний выход кости (в % живой массы) при обработке голов крупного рогатого скота составляет 1,72,, свиней -- 2, мелкого рогатого скота, -- 2,65 и цевки крупного рогатого скота -- 0,5%. В зависимости от анатомического строения и внешнего вида кости убойных животных могут быть дифференцированы на следующие группы: трубчатые -- предплечье, плюсневая, пястная,, бедренная, бердовая (в производственной терминологии кости плюсневые и пястные принято называть цевками); кости широкие, плоские, несколько изогнутые: лопатка, тазовая, ребра без позвонков, головная; кости сложного профиля: кости позвоночника.

Независимо от анатомического строения сырая кость скелета от всех видов скота, полученная при обвалке парного, остывшего, охлажденного и размороженного мяса и субпродуктов на мясоперерабатывающих заводах и мясокомбинатах, относится к кости первой категории, а обезжиренная (обработанная) -- к кости второй категории. На производство пищевого жира могут быть использованы кости первой категории. В зависимости от последующего использования существуют определенные требования к применению кости как жиросодержащего сырья с точки зрения подготовки к переработке и режимам извлечения жира.

Строение, химический состав и физические показатели кости

Кость состоит из костной ткани, костного мозга и надкостницы. Наиболее важными структурными элементами кости являются костная ткань я костный мозг, имеющие промышленное значение.

Костная ткань -- твердая опорно-трофическая соединительная ткань, составляющая основу скелета животного, она выполняет механическую, опорную функцию, но участвует также в трофических и обменных процессах организма. Кроме того, костная ткань выполняет важную роль в минеральном обмене, способствуя удержанию кальция и фосфора в крови и других тканях животного организма.

Костная ткань состоит из клеточных элементов и межклеточного вещества, которое включает межуточное бесструктурное вещество, коллагеновые волокна и неорганические соли. В межклеточном веществе костной ткани имеются костные полости, в которых расположены костные клетки -- остеоциты. Величина костных клеток от 15 до 20 мкм. Форма остеоцитов вытянутая, овальная или веретенообразная со множеством длинных ветвящихся отростков. Тела остеоцитов располагаются в костных полостях, соединенных друг с другом с помощью костных канальцев. Клетки и костные отростки всегда окружены тонкой капсулой, отличающейся по свойствам от остального межклеточного вещества тем, что не содержит коллагеновые волокна. Ядро костных клеток имеет округлую или овальную форму. В межуточном веществе содержится остеомукоид, обволакивающий коллагеновые волокна. Остальные белки (альбумины и глобулины) встречаются в незначительном количестве. Кроме белков содержатся липиды (0,177--0,195% лецитина), в трубчатой кости обнаружен гликоген. Минеральные соли составляют основную массу (65-- 70%) сухой кости и входят в состав межуточного (межклеточного) вещества. Наличае минеральных солей способствует созданию определенной твердости и прочности-кости. В процессе старения количество неорганических солей в кости, животных увеличивается, что обусловливает их повышенную хрупкость.

В зависимости от характера расположения коллаге-новых волокон в основном веществе различают два типа костей: грубоволокнистые и тонковолокнистые или пластинчатые.

В грубоволокнистых костях коллагеновые волокна располагаются беспорядочно. Грубоволокнистая кость встречается в месте прикрепления сухожилий к кости.

Все остальные кости взрослых животных пластинчатые. В пластинчатых костях коллагеновые волокна расположены упорядочение в отдельных тонких костных пластинках. Толщина таких пластинок 4--11 мкм. Из совокупности костных пластинок составляется толща кости, при этом коллагеновые волокна в каждых двух соседних пластинках расположены разнонаправленно, что создает систему прочную на разлом.

Костные пластинки в трубчатых костях имеют вид тонкостенных цилиндров, которые как бы вложены один в другой. Часть коллагеновых фибрилл переходит из одной пластинки в другие, соседние, благодаря чему обеспечивается прочная и плотная связь между пластинками кости.

В каждой кости различают компактное и губчатое вещество.

Компактное, или плотное, вещество всегда расположено снаружи и особенно сильно развито в стенках трубчатых костей. Оно построено из серии костных пластинок, сильно спрессованных между собой.

Губчатое вещество кости состоит из костных пластинок, расположенных в строгом соответствии с законами механики, что обеспечивает этой части кости большую сопротивляемость на разлом и значительную легкость. В ячейках между перекладинами губчатой кости располагаются костный мозг и кровеносные сосуды.

Компактное вещество преобладает в плоских костях и диафизах трубчатых костей, а губчатое в суставных головках-эпифизах, по профессиональной терминологии называемых кулаками, в теле позвонков и костях черепной коробки.

Снаружи кость окружена надкостницей, которая прочно связана с костью с помощью коллагеновых волокон, которые из надкостницы проходят глубоко в костную ткань. Наиболее крупные коллагеновые пучки, называемые шарпеевскими волокнами, находятся в местах прикрепления сухожилий.

Непосредственно под надкостницей в диафизе трубчатых костей располагается компактное вещество, которое имеет четыре системы пластинок: наружную общую, внутреннюю общую, систему гаверсовых пластинок и систему вставочных пластинок.

Основой костного мозга является сетчатая ретикулярная ткань, в которой расположены разнообразные клеточные элементы: эритроциты, эритробласты, лимфоциты, лейкопласты, кровяные клетки. Главенствующее место в костном мозге занимают жировые клетки.

Костный мозг бывает красным, желтым и серым. Наиболее богат жиром желтый костный мозг. Красный мозг имеется у очень молодых животных во всех костях и в полостях губчатых костей взрослого скота. Он образуется путем превращения соединительнотканных клеток в жировые. Переход красного костного мозга в желтый можно наблюдать на позвонках. Он начинается в хвостовых позвонках и продолжается по направлению к голове. У упитанного крупного рогатого скота, начиная с двух лет, желтый костный мозг содержится во всех хвостовых, крестцовых и частично грудных позвонках. У свиней красный костный мозг становится желтым о возрасте старше 1,5 лет.

Основными физическими характеристиками кости, которые учитывают в процессе конструирования аппаратуры для ее переработки, являются плотность и насыпная масса, прочностные показатели, теплопроводность, теплоемкость и электропроводность.

Плотность кости зависит от химического состава, температуры и пористости. Плотность сухой обезжиренной кости составляет 1700--1900 кг/м³, а плотность компактного вещества 1290--2000 кг/м³.

Максимальное напряжение среза цевки сырой кости крупного рогатого скота 74,3--86 МПа, а сухой -- 50-- 70 МПа.

Максимальное напряжение изгиба у свежей цевки крупного рогатого скота 255 МПа, напряжение при разрыве -- 232 МПа, модуль упругости 166 МПа. Данные характеристики имеют определяющее значение при разработке оборудования для отделения кулаков от трубчатой кости.

Прочностные характеристики снижаются в результате тепловой обработки и тем больше, чем выше температура и продолжительность термического воздействия.

Теплоемкость свежей кости при содержании влаги 51% равна 2,76 кДж/(кг-К), а сухой кости -- 1,3 кДж/(кг-К). Теплопроводность кости определяется ее составом и температурой.

Теплопроводность губчатой кости крупного рогатого скота равна 5,17 Вт/(м - К).

Электропроводность кости при температуре 20°С и частоте тока 1000 МГц равна 150 Ом-см, а диэлектрическая проницаемость при тех же условиях 8 ф/м.

Костный остаток

Костный остаток представляет собой жиросодержащее сырье, получаемое в результате отделения мышечной ткани из остатков прирезей мякотных тканей, содержащихся на кости, методом прессования. По внешнему виду костный остаток -- масса в виде цилиндров, блоков, рассыпных измельченных частиц, включающая костную, соединительную, частично мышечную, хрящевую и жировую ткань.

Костный остаток можно получить в результате механической дообвалки тощей баранины и козлятины без бедренной части и почек в остывшем, охлажденном, мороженой, а также переохлажденном состоянии.

В зависимости от метода механической дообвалки и применяемого оборудования выход костного остатка колеблется незначительно и при использовании дообвалочного комплекса К25.046 составляет: для костя крупного рогатого скота 77,8--81,8%, для кости свиной 77,8-- 82,8%, для кости мелкого рогатого скота 77,8--79,8% массы исходной кости. По морфологическому составу костный остаток существенно отличается от исходной кости, что вызвано отделением в процессе прессования главным образом мышечной ткани, входящей в состав прирезей.

Костный остаток отличается еще сравнительно высоким уровнем остаточного содержания жира, а также белка и минеральных солей. Все это позволяет рассматривать костный остаток как ценный вид не только жирового, но и пищевого сырья в целом.

Бульон

Бульон -- это отвар, полученный при варке в воде костей, мяса, птицы, рыбы, грибов (грибной отвар). Свежий бульон часто применяют как питание при болезнях, когда рекомендуется жидкое питание, например, при отравлениях и расстройствах пищеварительной системы.

В зависимости от вида используемых продуктов различают бульоны: костные, мясо-костные, из птицы, рыбные, грибные. Бульон только из мякоти мяса специально для супов варят очень редко. В бульон из продуктов переходят экстрактивные вещества, белки, жиры, минеральные элементы.

Экстрактивные вещества придают вкус, аромат и цвет бульону. Различают две группы экстрактивных веществ -- азотистые и безазотистые.

К азотистым экстрактивным веществам относятся свободные аминокислоты, содержание которых в мышечной ткани крупного и мелкого рогатого скота составляет до 1% ее массы, дипептиды, производные гуанидина (креатин, креатинин и др.), карбамид (мочевина), пуриновые основания и др.

К безазотистым экстрактивным веществам относятся гликоген, глюкоза, фруктоза, инозит, кислоты (молочная, муравьиная, уксусная, масляная) и др.

На вкусовые качества бульона значительное влияние оказывает количество коллагена, перешедшего в глютин, а также вытапливающийся при варке жир.

При варке в костный бульон переходит глютин (он составляет 77% сухого остатка бульона), незначительная (по сравнению с содержанием в мясе) часть минеральных веществ и жир. Большая часть жира собирается на поверхности и механически удаляется, однако некоторая часть его эмульгируется, распределяясь в бульоне. Эмульгированный жир придает бульону мутность и ухудшает его органолептические показатели. Экстрактивных веществ в костном бульоне практически нет.

Костный бульон. Для его приготовления используют пищевые кости. К пищевым относятся кости: говяжьи -- суставные головки трубчатых костей, грудные, позвоночные и крестцовые; свиные и бараньи -- позвоночные, грудные, тазовые, трубчатые и крестцовые. Из реберных и лопаточных костей говяжьих туш бульоны не приготовляют, их сдают на техническую переработку. Позвоночные кости используют для приготовления соусов.

Костный бульон можно готовить концентрированным. Костный бульон -- слегка мутноватый; допускается небольшой осадок белков. На поверхности бульона могут быть блестки бесцветного или светло-желтого жира. Вкус и запах -- свойственные бульону и добавленным кореньям.

Бульон костный концентрированный из костей говядины или из костей говядины и свинины готовят в соответствии с ТУ 28-24-84. Технология его существенно не отличается от традиционной. Для получения 100 кг готового бульона берут 190 кг костей. Готовый бульон разливают в функциональные емкости и интенсивно охлаждают. Охлажденный бульон имеет желеобразную консистенцию. Срок хранения его 48 ч при температуре 4--8°С.

Подготовка костного сырья к переработке

Подготовка кости к переработке предусматривает комплекс операций, способствующих максимальному извлечению жира высокого качества. Она включает следующие процессы: промывку загрязненной кости, измельчение.

Промывка. При необходимости кость промывают в моечном барабане непрерывного действия, который состоит из металлического каркаса с собственно перфорированным барабаном из нержавеющей стали. Барабан своими обечайками опирается на четыре ролика, смонтированных на каркасе, и свободно вращается, С двух торцевых сторон барабан открыт для загрузки я выгрузки. К внутренним стенкам барабана вдоль его продольной оси приварены ребра, обеспечив лучшую промывку кости.

Измельчение. Костное сырье измельчают для того, чтобы вскрыть губчатую часть костной ткани, в которой преимущественно содержатся жировые клетки, и увеличить реагирующую поверхность обрабатываемого сырья, что в свою очередь интенсифицирует процесс обезжиривания. Помимо этого измельченное сырье дает возможность эффективнее использовать оборудование. Для промывки кость загружают во вращающийся барабан. Благодаря уклону барабана ока постепенно продвигается к разгрузочному отверстию, переворачиваясь и поднимаясь, что способствует лучшей ее промывке. Кость можно промывать в чане проточной водой в течение 30 мин. или в котле, в котором вытапливают жир.

Извлечение жира является важнейшей стадией технологического процесса производства пищевых животных жиров, влияющей как на количественную, так и качественную характеристику метода переработки жира-сырца. Возможны различные технологические приемы, позволяющие воздействовать на жировую ткань таким образом, чтобы выделить из жировых клеток содержащийся в них жир. Можно было бы выпрессовывать жир из жира-сырца под действием прилагаемого извне давления. Однако этот метод достаточно сложен в аппаратурном отношении и, кроме того, не исключает ухудшение качества жира в период накопления жира-сырца вследствие автолитических изменений. Помимо этого требуется предварительно выдерживать жир-сырец в целях создания условий для кристаллизации жира, приобретения сырьем требуемой консистенции.

Другой метод извлечения жира предусматривает обработку сырья гидрофобными растворителями. Он отличается многостадийностью. Процесс включает тепловую обработку, так как для большей эффективности экстракции сырье целесообразно предварительно обезводить. Помимо этого требуется отделить жир от растворителя и очистить его перед последующим использованием. Выработка жира таким способом оправдана при значительном накоплении жира-сырца. Однако процесс характеризуется пожароопасностью и отрицательно влияет на окружающую среду.

Наибольшее распространение получил тепловой метод извлечения жира из жира-сырца -- вытопка, которая осуществляется мокрым и сухим способами.

Мокрый способ вытопки жира-сырца заключается в том, что в процессе переработки жир-сырец находится в непосредственном соприкосновении с водой или острым паром, применяемыми для нагрева сырья. В результате нагрева белки жировой ткани денатурируют, коллаген сваривается, подвергается гидротермнческой дезагрегации и гидролизу, образуя глютин. Это приводит к разрыву оболочек жировых клеток, благодаря чему жир в расплавленном состоянии имеет возможность мигрировать из разрушенных клеток. В результате такой обработки получают трехфазную систему, включающую жир, бульон и шквару. В зависимости от продолжительности обработки и применяемых температур концентрация бульона может быть различной и свидетельствовать о величине перехода в него белковых веществ. Сухой способ вытопки предусматривает кондуктивный нагрев жира-сырца за счет контакта с греющей поверхностью. Влага, содержащаяся в жире-сырце, в процессе вытопки испаряется в окружающую среду или удаляется под разрежением. При этом белки жировой ткани дегидратируют, оболочки жировых клеток становятся хрупкими и разрушаются. Жир, содержащийся в клетках, расплавляется, выделяется из них и частично задерживается за счет адсорбции на поверхности сухих белковых частиц. После вытопки получается двухфазная система, состоящая из сухой жирной шквары и жира. Окончательное отделение жира из шквары осуществляется физическими методами: прессованием или центрифугированием. Преимуществом этого способа является возможность безотходной переработки жира-сырца. К недостаткам следует отнести большие энергозатраты и возможность снижения органолептических показателей вытопленного жира; вкуса, запаха и цвета.

Сущность процесса извлечения жира из кости. Извлечение жира из кости и костного остатка требует выполнения технологических операций, предусматривающих создание условий для выделения жировых клеток костного мозга целиком из губчатого вещества костной ткани или их предварительное разрушение с последующим удалением из них жира. Исходя из этих общих подходов, предложены различные методы извлечения жира из кости. Наиболее широкое распространение получили тепловые способы, базирующиеся на разрушении жировых клеток костного мозга и изменении агрегатного состояния содержащегося в них жира. Независимо от используемого способа тепловой обработки кости (костного остатка) процесс обезжиривания должен создавать условия для безотходной переработки данного сырья. Мокрый способ тепловой обработки костного сырья предусматривает постоянный контакт его с теплоносителем -- водой или острым паром -- в течение всего периода обработки. При сухом способе отсутствует непосредственный контакт сырья и теплоносителя. Перенос тепла осуществляется через контактную поверхность. Таким образом, в этом случае имеет место нагрев кости (костного остатка) кондуктивным методом.

В результате нагрева изменяются все структурные элементы костного сырья -- белки, жиры, витамины и др. При этом решающее значение имеют изменения белков и жиров, от которых зависит полнота обезжиривания сырья и качественные показатели получаемой продукции. Для того, чтобы тепловую обработку кости сделать более эффективной, ее дополняют воздействием на сырье физических факторов: электроимпульсами, вибрационными и ультразвуковыми колебаниями.

Непрерывное извлечение жира из кости и костного остатка мокрым способом. Существуют различные методы непрерывного извлечения жира из кости мокрым способом. Однако все они основываются на явлении диффузии расплавленного жира (жидкости) из твердого тела (кости). Интенсификация межфазного взаимодействия в системах жидкость -- твердое тело и усиление воздействия на пограничный жидкостный слой, мешающий массопередаче, достигается турбулизацией жидкости. В целях воздействия на пограничные жидкостные пленки применяют различные методы: циркуляция жидкости, перемешивание обрабатываемого твердого материала в жидкости, обработка в центробежном поле. Использование этих методов позволяет ускорить процесс благодаря уменьшению толщины жидкостных пленок на поверхности частиц обрабатываемого вещества. Другим эффективным средством могут быть колебания. Важную роль в процессе переноса вещества играют турбулентные пульсации жидкости. Энергия давления, появившаяся вследствие турбулентного движения жидкости, способствует эффективному воздействию на пограничные пленки и, по-видимому, разрыву стенок жировых клеток, находящихся в костном мозге. Такие движения, в частности, в жидкости могут быть созданы при вибрации, ультразвуковом и электроимпульсном воздействии. Согласно современным представлениям механизм извлечения жира из кости в водной среде состоит из двух этапов: извлечение жира из внутренней пористой структуры кости на поверхность; переход жира с поверхности кости в основную массу воды с образованием жиро-водной эмульсии. Для осуществления первого этапа извлечения жира из кости оправдано кратковременное нагревание обрабатываемой смеси. В этом случае происходят те же явления, которые характерны для сухого способа при кондуктивном нагреве. Под действием нагрева изменяются реологические характеристики жира -- вязкость и поверхностное натяжение. Жир становится текучим, меняет агрегатное состояние -- переходит из твердого в жидкое. Дополнительные колебания массы расплавленного жира, возникающие под действием инерционных сил внутри капилляра, способствуют ускоренной миграции жира к границе раздела фаз из центра к периферии. При обратном движении остатков жира внутрь частиц проникают свежая жидкость и пароводяная смесь, способствуя прогреву кости и образованию жиро-водной эмульсии. Наиболее медленно протекает процесс перехода жиpa с поверхности кости в основную массу воды, которая одновременно замедляет и внутрикапиллярные процессы, создавая значительное диффузионное сопротивление на границе раздела фаз. При использовании мокрого способа извлечения жира из кости интенсификация тепло- и массообменных процессов может быть достигнута за счет наложения механического (перемешивание), колебательного, термического и химического (добавление поверхностно активных веществ) воздействия, приводящего к разрушению жировых клеток измельченной кости.

Выработка костного жира сухим способом в аппаратах периодического действия. Процесс извлечения жира сухим способом на оборудовании периодического действия предусматривает тепловую обработку измельченной кости при разрежении и дополнительное обезжиривание нагретой сухой кости в центробежном поле. Использование сухого способа тепловой обработки кости устраняет потери сухих веществ и благодаря этому обеспечивает высокий выход кормовой муки -- 47% массы исходного сырья. Выход пищевого жира равен 12% массы кости, остаточное содержание жира в обезжиренной кости составляет 12% при влажности 5%.

В зависимости от объема перерабатываемой кости можно применять вакуумные котлы различной вместимости и в разном количестве, а также центрифуги, рассчитанные на корзины вместимостью 100--500 кг. При сухом способе обезжиривания в высушенном продукте содержание белка значительно выше.

Электроимпульсные методы обезжиривания кости. Использование электроимпульсных воздействий для обезжиривания кости было впервые в мировой практике предложено отечественными учеными. Так, в МТИММП был разработан электроимпульсный метод обезжиривания кости для производства желатина. В установке ток низкого напряжения (127--220 В) преобразуется в ток высокого напряжения (50--90 кВ и более), затем выпрямляется, накапливается в конденсаторах и мгновенно отдается в виде разрядов. При этом электрическая энергия переходит в энергию взрыва, пробивающего толщу жидкости в межэлектродном пространстве устройства для обезжиривания. В жидкости возникает сверхвысокое давление, достаточное для разрыва сплошной среды и создания кавитациоиного режима. Эти явления обеспечивают условия для извлечения жира из кости, причем основной его части в первый период обработки при числе импульсов 100--120, во второй период процесс замедляется.

Охлаждение жиров.Эта стадия процесса производства пищевых животных жиров преследует две цели: предотвращение развития окислительных изменений тригляцеридов, так как скорость окисления жиров зависит от температуры, и достижение таких структурных и пластических характеристик, которые обеспечили бы хорошие товароведческие показатели жира. В зависимости от вида жира, его назначения и характера применяемой тары животные жиры подвергают одностадийному или двухстадииному охлаждению. . При упаковывании в крупную тару (бочки) жиры проходят одну стадию охлаждения. При использовании мелкой тары, а также при фасовании в потребительскую тару (пачки, коробки, батончики) жиры охлаждают в две стадии, причем вторую стадию обычно называют переохлаждением. Для охлаждения жиров применяют специальные аппараты -- охладители непрерывного действия, в которых жир не соприкасается с воздухом и тепловые потери незначительны. При отсутствии специальных охладителей жиры можно охлаждать в двустенных котлах, в рубашку которых подают холодную воду.

Фасование жиров. Фасование представляет собой один из важных процессов, обеспечивающих доведение пищевых животных жиров до потребителя без потерь в привлекательном и удобном для использования виде. Помимо этого фасование жира предохраняет его от воздействия света и кислорода воздуха, что в свою очередь удлиняет сроки хранения данного продукта. Наибольшее распространение получило фасование свиного жира. Но в практике работы предприятий мясной промышленности в фасованном виде выпускают также говяжий и костный жиры. На предприятиях мясной промышленности пищевые животные жиры расфасовывают в пачки массой 200 и 250 г, а также в коробки из поливинилхлоридной или полистирольной ленты. Для дозирования и фасования жиров в пачки используют пергамент и каптированную алюминиевую фольгу.

Упаковывание жиров. Пищевые животные топленые жиры упаковывают в деревянные заливные бочки, в фанерно-штампованные бочки или в картонные навивные барабаны. Для этих же целей используют ящики дощатые, фанерные, а также из гофрированного картона. Перед заполнением жира в бочки, ящики, картонные навивные барабаны в них вкладывают мешки-вкладыши из полимерных пленочных материалов или выкладывают их с внутренней стороны пергаментом или полимерными материалами, разрешенными к применению органами здравоохранения. Перед укладыванием в тару мешки-вкладыши выворачивают целлофановым слоем внутрь мешка, проверяя при этом целостность пленки и шва. Мешки-вкладыши расправляют по внутренней поверхности и дну бочки или барабана, отгибая на края тары выступающие концы мешка-вкладыша, после чего заливают жир. Затем концы мешка собирают в пучок и закрывают полиэтиленовым замком или завязывают, после чего бочки и картонно-навивные барабаны закрывают крышкой. Перед сливом жира в картонные ящики заготовку ящика расправляют, придавая ей форму «прямоугольника» закрывают сначала торцевые, а затем продольные клапаны. Жиры, фасованные в потребительскую тару в виде пачек и коробок, упаковывают в картонные ящики, а стеклянные и металлические байки -- в дощатые ящики или ящики из гофрированного картона. Каждый ряд коробок перекладывают в ящике вкладышами из гофрированного картона. Внутренние перегородки из плотного или гофрированного картона используют при упаковывании стеклянных банок с жиром в ящики. По торцам ящики должны быть обтянуты стальной упаковочной лентой. Допускается склеивание швов картонных ящиков, образованных продольными клапанами, клеевой лентой на бумажной основе.

Маркирование тары. Каждую бочку и ящик с жиром маркируют при помощи трафарета из листовой стали с просветом для нанесения краской данных, предусмотренных действующим стандартом, или с помощью ярлыка с указанием тех же данных.

Картонные навивные барабаны маркируют, наклеивая на боковую поверхность этикетки с указанием данных, предусмотренных стандартом на пищевые животные топленые жиры.

На потребительской таре также указывают сведения, предусмотренные стандартом.

Описание конструкции в аппарате

Поточно-механизированная линия РЗ-ФВТ-1

Поточно-механизированная линия РЗ-ФВТ-1 предназначена для вытопки пищевых жиров из жира-сырца (кроме мездрового жира и шейных зарезов) и используется в жировых цехах мясокомбинатов.

Комплект оборудования линии включает систему трубопроводов для пара и воды, шкаф управления, щиток приборов, конденсатор, машину для вытопки жира РЗ-АВЖ-245, бачки, указатель уровня, контрольную емкость, центрифугу шнекового типа, центробежные машины, отстойники жира, охладитель жира, электрическую таль.

Технологический процесс производства пищевых животных жиров на данной линии состоит из следующих основных операций: измельчения и вытопки жира на машине РЗ-АВЖ-245, разделения жиромассы на центрифуге шнекового типа, очистки жира на сепараторах, охлаждения жира и передачи его на упаковывание или бестарное хранение, приема шквары из центрифуги шнекового типа.

Поточно-механизированная линия РЗ-ФВТ-1 показана на рис. 9.

Рис. 9. Схема линии РЗ-ФВТ-1 для вытопки пищевых жиров: 1 --система трубопроводов пара и воды; 2 -- шкаф управления; 3- конденсатор; 4 --щит приборов; 5 -- центробежная машина АВЖ-245; 6 --бачок указателя уровня; 7 -- контрольная емкость; 8 -- шнековая центрифуга ОГШ-321К-0; 9 --сепаратор; 10 --центробежная машина; 11 -- охладитель жира Д5-ФОП; 12-- отстойник жира; 13 --таль электрическая

Рис. 10. Схема машины РЗ-АВЖ-245 1 -- станина; 2 -- бункер; 3 -- корпус; 4 -- перфорированный барабан; 5 -- сальник; 6 -- электродвигатель; 7, 10 -- гайки регулировки неподвижных ножей; 8 -- неподвижный нож; 9 -- подвижный нож

Машина РЗ-АВЖ-245 (рис. 10) предназначена для измельчения жира-сырца, вытопки жира, передачи полученной жировой массы на последующие операции. Она состоит из станины, бункера, корпуса, вращающегося перфорированного барабана, являющегося основным рабочим органом машины. На цилиндрической поверхности барабана расположены 152 отверстия диаметром 6 мм. В центре барабана укреплен подвижный нож для первичного измельчения жира-сырца и отбрасывания его на стенку перфорированного барабана. Внутри расположены два неподвижных ножа для подрезания попавших и оставшихся в отверстиях барабана частичек жира-сырца. Их крепят к корпусу машины и с помощью гаек регулируют зазор между внутренней стенкой барабана и ножами. Перфорированный барабан с подвижным ножом приводится во вращение электродвигателем. Барабан заключен в корпус с патрубками для подвода пара и выгрузки жиромассы. Сальник на валу барабана препятствует вытеканию содержимого барабана в процессе работы машины.

Попав в машину для вытопки жира РЗ-АВЖ-245, жир-сырец измельчается, отбрасывается центробежной силой к стенкам барабана, вдавливается в перфорированные отверстия, подрезается неподвижными ножами и попадает в пространство, образованное внутренней - стенкой корпуса и вращающимся барабаном, куда подается острый пар давлением не менее 0,15 МПа. Наряду с паром в бункер машины РЗ-АВЖ-245 подают горячую воду температурой 90--95°С из расчета 300 дм³ на 1 т жира-сырца,

Кусочки жира в зоне воздействия острого пара быстро нагреваются - жир переходит из твердого агрегатного состояния в жидкое, белки оболочек жировых клеток денатурируют. Через разрушенные оболочки нагретый жир вытекает и вместе со шкваром в виде жиромассы под напором, создаваемым вращающимся, барабаном, по трубопроводу подается в указатель уровня, откуда с помощью центробежной машины АВЖ-130 нагнетается в центрифугу шнекового типа ОГШ-321К-01, где происходит отделение шквары (твердая фаза) от жидкой фракции (жир, вода и мелкие частицы шквары). Твердая фракция через разгрузочные окна ротора центрифуги попадает в приемный отсек кожуха, а из него в напольную тележку. Температура жиромассы из машины вытопки жира должна быть не ниже 80°С.

Жидкая фракция из центрифуги по трубопроводу сливается в контрольную емкость, откуда самотеком поступает в центробежную машину АВЖ-130 и нагнетается в бачок указателя уровня первого сепаратора. Указатели уровня установлены перед каждым сепаратором и предназначены для подогрева жиро-водной эмульсии до температуры 95 °С,

Из бачка указателя уровня жиро-водная эмульсия поступает в барабан первого сепаратора, куда также подается горячая вода. В сепараторе происходит отделение жира от воды и мелких частиц шквары. Жир из первого сепаратора, предназначенного для грубой очистки жиро-водной эмульсии, подается центрабежной машиной последовательно во второй и третий сепараторы для окончательной (тонкой) очистки. Очищенный жир из третьего сепаратора поступает в отстойник, а затем в охладитель.

Для контроля давления пара предусмотрена сигнализация при понижении его ниже 0,15 МПа, для чего на магистральном паропроводе установлен электроконтактный манометр. Аналогичный прибор целесообразно устанавливать на магистральной линии водопровода, чтобы контролировать давление холодной воды и сигнализировать при ее понижении ниже 0,16 МПа. Для контроля за температурой горячей воды и жира на трубопроводе и на жиропроводе перед сепараторами устанавливают электроконтактные термометры. Пуск и остановку электрооборудования осуществляют со шкафа управления.

В целях снижения загрязнения окружающей среды отсепарированную воду перед спуском в канализацию целесообразно направлять в жироуловитель. Пары, выделившиеся из жировой массы и жиро-водной эмульсии, направляются в конденсатор, где охлаждаются холодной водой и в виде конденсата сливаются в канализацию. Фузу следует собирать в сборнике или передувочном баке и направлять в цех кормовых и технических продуктов на дальнейшую переработку. Качество очистки жира на данной линии определяют визуально. При поступлении из третьего сепаратора мутноватого жира по обратной линии его направляют на повторное сепарирование.

Для разделения Жиромассы на твердую и жидкую фракции в составе поточно-механизированной линии РЗ-ФВТ-1 предусмотрена шнековая горизонтальная центрифуга отстойного типа ОГШ-321К-01. Она состоит из станины, ротора, внутри которого помещен шнек с планетарным редуктором, получающим вращение непосредственно от ротора (цапфы последнего находятся в двух опорах). Основным узлом центрифуги является ротор цилиндрической формы, расположенный горизонтально на двух опорах-подшипниках (правой и левой). С торца ротор закрыт цапфами-крышками, которыми он опирается на подшипники (рис. 11).

Рис. 11. Схема центрифуга ОГШ-321К-01: 1-- станина; 2 -- пружина; 3, 12 -- кожухи, ограждения; 4 -- планетарный редуктор; 5, 10 -- опоры-подшипники; 6,11 -- опорные подшипники; 7 -- ротор; 8 -- кожух ротора; 9 -- шнек

Пуск центрифуги в работу начинают после проверки смазки в редукторе и подшипниках. Затем на непродолжительный период включают электродвигатель и проверяют правильность его включения -- вращение ротора должно быть по часовой стрелке, если смотреть со стороны подачи жиромассы. При достижении центрифугой установленной частоты вращения подают жиромассу.

В процессе работы центрифуги периодически следят за нагревом масла в редукторе, температурой коренных подшипников. Так, температура масла в подшипниках не должна превышать 60--65 °С. Работать на машине можно только при закрытой крышке, которая должна быть плотно прижата к кожуху.

В состав поточно-механизированной линии для вытопки жиров РЗ-ФВТ-1 входят три сепаратора марки РТОМ-4.6М. Он представляет собой разделитель тарельчатого типа с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка (рис. 12).

Рис. 12. Схема сепаратора РТОМ 4.6М I -- станина; 2 -- вертикальный вал; 3 -- нижняя камера; 4 -- крышка; 5 -- тарелкодержатель; -6 -- стакан; 7 -- пакет тарелок; 8 -- верхняя камера; 9 -- основание барабана; 10 -- подводящая магистраль буферной жидкости; 11 -- отводная магистраль буферной жидкости; 12 -- винтовая шестерня; 13 -- горизонтальный вал

Барабан -- основной рабочий орган сепаратора -- состоит из основания, тарелкодержателя с пакетом тарелок и крышки.

Приемио-выводное устройство для подачи в барабан сепарируемого жира, вывода из барабана осветленного жира, воды и осадка, а также подачи, улавливания и отвода отработанной буферной жидкости состоит из верхней и нижней камер, стакана, подводящей и отводящей магистрали буферной жидкости.

Во вращающийся барабан после предварительного прогрева горячей водой через фильтр подается животный жир температурой выше 90 °С. Обработка его в барабане сепаратора происходит далее следующим образом. Через центральную трубку по каналам тарелкодержателя он поступает в сепараторную камеру барабана, заполняя пространство между тарелками. Под действием центробежной силы жир, как более легкая фракция, направляется по поверхности конических тарелок к оси вращения барабана и под давлением новых порций, поднимаясь по каналу, выводится через отверстия в верхней гайке разделительной тарелки в верхнюю камеру приемной посуды.

Вода, отделенная от жира, проходит вверх по каналам разделительной тарелки и через нижнее отверстие в верхней гайке поступает в верхнюю часть нижней камеры приемной посуды. Осадок, находящийся в жире, под действием центробежной силы отбрасывается к периферии барабана и скапливается в специальном грязевом пространстве

Применяемый в линии РЗ-ФВТ-1 для охлаждения очищенного жира охладитель Д5-ФОП представляет собой теплообменный агрегат (рис. 13), принцип, действия которого заключается в следующем. Из сборника жира (отстойника) предназначенный для охлаждения жир поступает к насосу, приводимому в действие от электродвигателя с помощью клиноременной передачи, и через трубопровод направляется в первый, а затем во второй теплообменники. Теплообменники состоят из цилиндров изоляции и охлаждения, вытеснительных барабанов и торцов крышек. Вытеснительные барабаны и многоконтактные скребковые устройства при вращении барабанов благодаря центральной силе прижимаются к поверхности цилиндра охлаждения и снимают кристаллизованный слой жира. Перемешиваясь с остальной массой, кристаллизованный жир производит перенос тепла, и благодаря этому температура массы снижается.

Рис. 13. Схема охладителя Д5-ФОП: 1 --станина; 2 --привод; 3, 7 -- трубопровод для подвода и отвода жира; 4, 6 --теплообменник; 5, 8 --трубопроводы для подвода и отвода хладоносителя; 9 - разливной трубопровод

Отстойник жира, входящий в состав комплекта оборудования линии РЗ-ФВТ-1, представляет собой открытый, вертикально установленный цилиндрический сосуд с пароводяной рубашкой, образованной двумя полыми цилиндрическими сосудами (цилиндрами) (рис. 14). В междустенное пространство поступает горячая вода или острый пар давлением до 0,07 МПа. К полым цилиндрическим сосудам приварены конические днища; к днищам -- труба диаметром 80 мм с вентилем для спуска отстоя и труба диаметром 25 мм с вентилем для слива воды из рубашки. В рубашку воду и пар подают через соответствующие вентили.

Пар, поступивший в рубашку, подогревает воду, конденсируется, и лишняя вода выходит через патрубок переливной трубы, а в случае засорения переливного трубопровода -- через предохранительный патрубок.

После отстаивания жир сливается через шарнирную трубу. В составе линии отстойник выполняет функцию сборника, поэтому шарнирную трубу не применяют, а жир сливают через сливной кран в нижней части конического днища.

На корпусе отстойника жира имеется термометр для контроля температуры. Снаружи к отстойнику приварены четыре опорные лапы. Сверху отстойник закрывают решеткой, В комплект оборудования линии РЗ-ФВТ-1 входит отстойник жира ОЖ-0,85 вместимостью 0,85 м³.

Рис. 14. Отстойник жира 1 -- термометр; 2 -- опорная лапа; 3 -- труба для слива жира; 4 -- труба для спуска фузы; 5 -- пробковый кран; 6 -- вентиль; 7 -- труба для слива воды; 8 -- решетка; 9 -- предохранительный патрубок; 10 -- патрубок переливной трубы; 11 -- вентиль подачи воды; 12 - вентиль подачи пара; 13 -- шарнирная труда; 14, 15 -- цилиндрические сосуды; 16 -- коническое днище

Практика эксплуатации поточно-механизированной линии РЗ-ФВТ-1 показала возможность получения на ней высококачественного пищевого животного жира, отличающегося устойчивостью при хранении, что обусловлено выполнением технологического процесса кратковременно, исключением длительного контакта жира с воздухом, так как процесс протекает в основном в закрытой системе и предусматривает немедленное охлаждение готового продукта, благодаря чему тормозятся окислительные деструктивные явления.

К недостаткам данной линии следует отнести то, что на ней нельзя перерабатывать в потоке все виды жирового сырья. Так, для переработки мездрового жира необходимо его предварительно измельчить на волчке и вытопить в открытом котле в течение 40--60 мин. при температуре 80--90 °С. Таким образом, обработка данного сырья в две ступени влечет за собой дополнительные энергозатраты, использование не входящего в линию оборудования, повышение трудоемкости, разрыв непрерывности производственного процесса.

Другим недостатком является то, что в линии отсутствует механизированная подача жира-сырца в машину для вытопки жира РЗ-АВЖ-245. Поэтому операторы вынуждены загружать эту машину вручную, что снижает производительность, ухудшает условия труда и приводит к неравномерной нагрузке на электродвигатель. Кроме того, конструкция машины РЗ-АВЖ-245 не исключает проникновение конденсата и жиро-водной эмульсии через сальник в статор электродвигателя, в результате чего происходит его преждевременный выход из строя.

Существенным недостатком технологии, используемой в данной линии, является достаточно высокое остаточное содержание жира в шкваре, что отрицательно влияет на степень использования исходного сырья. Поэтому одним из реальных путей организации малоотходного производства пищевых животных жиров является применение методов и оборудования для вытопки жира, снижающих уровень остаточного содержания жира в шкваре.

Кроме того, недостатком данной линии является также ее укомплектованность тремя сепараторами, что повышает энерго- и металлоемкость, увеличивает потребность в производственной площади, приводит к дополнительным потерям жира с отходящей водой. Отсюда разработка и оснащение линии новым сепаратором, обладающим соответствующей производительностью и обеспечивающим меньшее остаточное содержание жира в отходящей воде, является актуальной задачей производства пищевых животных жиров, так как его внедрение позволит повысить выход товарной продукции и снизить загрязнение сточных вод.

Линия обезжиривания кости Я8-Ф0Б

Линия обезжиривания кости Я8-Ф0Б, разработанная ВНИИМПом, предназначена для извлечения жира из кости и костного остатка путем контакта сырья с водой, в которую барботирует пар, а также воздействия вибрационных колебаний с одновременным перемешиванием. Использование вибрации направлено на интенсификацию мокрого способа тепловой обработки костного сырья с целью извлечения жира. Под действием вибрации снижается тормозящее действие внешне диффузионных микро- и макрофакторов, что способствует повышению коэффициентов тепломассообмена.