Текст книги "Общая технология отрасли"

Ни один из существующих способов вытопки жира в аппаратах периодического и непрерывного действия не обеспечивает полного извлечения жира из жиросырья, и некоторая часть его остается в шкваре. Поэтому возникает необходимость в дополнительном извлечении жира из шквары различными способами. При этом получают жиры ниже сортом, чем выделенные из жира – сырца.

Влажную шквару, полученную в открытых котлах, обезжиривают в воде при атмосферном или избыточном давлении. Выварку шквары в открытых котлах проводят при 100 °С в течение 2 5 ч, в автоклавах – 2 ч при давлении 0,2 – 0,25 мПа. По окончании процесса к содержимому котла добавляют поваренную соль и производят отстаивание. Вываренную шквару, содержащую до 5 % жира, после высушивания под вакуумом при 0,08 мПа и температуре 75 °С в течение 3,5 – 4 ч до влажности 6 – 8 % направляют на производство сухих кормов.

Сухую шквару, полученную в горизонтальных вакуумных котлах, после отцеживания жира при 75 – 80 °С в течение 4 ч обезжиривают прессованием на шнековых прессах непрерывного действия или гидравлических – периодического действия. Остаточное содержание жира в отпрессованной шкваре не должно превышать 12 %. Прессованную шквару после охлаждения направляют на производство кормовой муки.

Достаточной степени обезжиривания шквары можно достигнуть, отжимая из нее жир в фильтрующих центрифугах ТВ и ТН-800. При обезжиривании шквары с содержанием влаги 15 – 40 % в центрифуге содержание в ней жира можно довести до 10 – 44 %. Обезжиренную шквару для выработки кормовой муки направляют на досушивание в горизонтальные вакуумные котлы. Применение центрифуги для обезжиривания шквары позволяет получать жир более высокого качества, чем после прессования.

Жиры, полученные в результате извлечения из жиросырья и кости, от выварки и прессования шквары, могут содержать значительное количество примесей – воды, частиц шквары и кости, минеральных солей и др., которые снижают качество жира. Жиры, вытопленные в открытых двустенных котлах, содержат 0,6 – 1,6 % влаги, 0,15 – 0,5 % примесей. Жиры, вытопленные в горизонтальных вакуумных котлах, соответственно 0,1 – 0,3 и 0,3 – 0,5 %. Особенно загрязнен примесями жир, получаемый при прессовании шквары.

Вытопленные жиры очищают от влаги и примесей посредством отстаивания, фильтрования и сепарирования.

Отстаивание основано на разности плотностей жира и содержащихся в нем примесей, которые тяжелее жира. Вследствие небольшой разницы в плотности жира и взвешенных частиц скорость оседания примесей при отстаивании невелика. Кроме того, качество жира при отстаивании несколько ухудшается, так как жир длительное время контактирует с воздухом. Для увеличения скорости осаждения взвешенных белковых частиц и разрушения водно-жировой эмульсии в процессе отстаивания жир отсаливают поваренной солью в количестве 2 % к массе жира. Отстаивание жира проводят при температуре 60 – 65 °C в течение 5 – 6 ч.

Для отстаивания используют отстойники и приемники различной конструкции и вместимости.

Фильтрование – это разделение неоднородных систем (жидкость – твердые частицы) путем пропускания суспензий через фильтровальную ткань. При этом жидкость проходит через тонкие поры фильтрующего материала, а твердые частицы задерживаются на его поверхности. Фильтрование применяют для удаления сухих частиц шквары из жиров, вытопленных в горизонтальных вакуумных котлах, так как после вытопки они почти не содержат влаги.

Сепарирование жира основано на разности плотностей разделяемых веществ под действием центробежной силы и является наиболее эффективным методом очистки жиров. Для лучшего и более быстрого отделения примесей при сепарировании к жиру добавляют 10 – 15 % воды температурой 80 – 90 °С. Жиры, поступающие на сепарирование, должны иметь температуру 96 – 100 °С. Для очистки жира применяют в основном тарельчатые сепараторы с ручной и центробежной пульсирующей очисткой барабана от осадка.

Для придания жиру однородной структуры и плотной консистенции, а также торможения окислительных процессов, вытопленные жиры перед упаковыванием охлаждают. Глубина охлаждения зависит от свойств жира и условий охлаждения. При упаковывании в крупную тару (бочки, ящики, контейнеры) говяжьи и бараньи жиры охлаждают до 30 – 40 °С, свиной и костный – до 30 – 35 °С. При упаковывании в мелкую тару (250, 500 г) жиры, предварительно охлажденные до 35 °С, дополнительно охлаждают до 18 – 21 °С. Рекомендуется охлаждение проводить быстро, так как при максимальной скорости теплоотвода они приобретают более однородную мелкозернистую структуру и более пластические свойства, что положительно сказывается на их вкусовых свойствах, улучшается цвет жира. При медленном охлаждении образуются крупные кристаллы. При этом твердая и жидкая фракции жира могут расслаиваться.

Для охлаждения жира применяют аппараты периодического и непрерывного действия. К аппаратам периодического действия относятся двустенные котлы с коническим дном, снабженные мешалкой и сливной трубой, установленной в центральной части конического дна. Мешалка обеспечивает интенсивное перемешивание и удаление с внутренней поверхности котла слоя застывшего жира. В этих охладителях жиры охлаждаются с помощью холодной воды медленно. Охлаждаемый жир перемешивается в условиях контакта с воздухом, вследствие чего ускоряется его окислительная порча при хранении.

Значительно быстрее жиры охлаждаются в аппаратах непрерывного действия, в которых в процессе охлаждения жир не соприкасается с воздухом. Такие охладители снабжены устройством для принудительного движения жира (шнеки, мешалки). К охладителям непрерывного действия относятся тонкостенные аппараты трубчатого (ОЖ, Д5 – Ф0Ж, «Астра») и пластинчатого типа («Де – Лаваль», «Центрифлоу», «Майонор», «Центрибон». «Вестфалия-Супратон»), охлаждающие барабаны и др. Для охлаждения и пластификации жиров до 12 – 14 °С с целью упаковывания их в мелкую тару применяют охладители «Астра», «Вотатор», «Джонсон» с аммиачной системой охлаждения.

Жир после охлаждения в зависимости от дальнейшего назначения сливают в чистую, сухую, не имеющую постороннего запаха тару различной вместимости. Основным видом тары являются деревянные бочки вместимостью 50, 100 и 150 л, изготовленные из сухой древесины (осина, липа, ель, пихта, бук, береза, сосна и др.), фанероштампованные бочки и картонно-навивные барабаны вместимостью 50 л. Перед заполнением жиром бочки моют горячей водой, пропаривают острым паром, вкладывают пакет, изготовленный из растительного пергамента, подпергамента или полиэтиленцеллофановой пленки.

Каждую единицу упаковки маркируют непахнущей несмываемой краской с помощью трафарета или этикетки с указанием товарного знака, наименования ведомства, предприятия, вида и сорта жира, массы брутто и нетто, даты выработки, номера партии и порядкового номера места, номера стандарта. На каждой единице мелкой упаковки должна быть этикетка с указанием вышеперечисленных данных и цены.

Для фасования и упаковывания жиров в мелкую тару порциями от 100 до 500 г применяют кошированную алюминиевую фольгу или пергамент.

Стойкость жиров при хранении зависит от их качества и вида, содержания в них природных антиокислителей (токоферол, лецитин), температуры и других условий хранения. Кратковременно (до 1 месяца) хранят жиры в темных, сухих, охлаждаемых помещениях при температуре 5 – 6 °С и относительной влажности 80 %. Длительно (до 6 месяцев) жиры хранят при температуре не выше -8 °С и относительной влажности не более 90 %, 12 месяца – при -12 °С.

При хранении жиров не допускается колебание температуры более 1 °С, иначе возможна конденсация водяных паров и появление плесени на поверхности тары. Не следует хранить совместно с жиром продукты с сильным запахом, который легко воспринимается жиром. Периодически (не реже одного раза в 6 месяцев при температуре хранения не выше -12°С и через 3 месяца при -5:8 °С) необходимо контролировать качество жиров, так как в зависимости от их состояния могут быть изменены сроки хранения с учетом дальнейшего использования. Увеличение стойкости жиров может быть достигнуто деаэрацией их перед хранением и в ходе переработки упаковыванием в герметическую или непрозрачную тару, а также при хранении в условиях низких температур в атмосфере инертных газов (азота, углекислого газа). Значительный эффект дает введение в жир синтетических и естественных ингибиторов окисления. Антиокислители, задерживая окисление жиров, способствуют не только повышению их стойкости, но и сохранению в них витаминов и полиненасыщенных кислот.

Антиокислители вводят в жиры после отстаивания или сепарирования при 70 – 90 °С. На 1 т топленого жира добавляют не более 200 г антиокислителей (БОТ и БОА), предварительно растворимых в 2 – 3 кг жира, тщательно перемешивают в течение 5 – 10 мин, после чего жиры немедленно охлаждают и сливают в тару.

13 Производство клея и желатина

13.1 Производство костного клея

Животный клей представляет собой органическое белковое вещество, извлекаемое из коллагена костей, шкур, сухожилий и других видов соединительной ткани животных.

Клей обладает сильной связывающей способностью и применяется для склеивания между собой поверхностей различных тел. В холодной воде сухой клей не растворяется, а набухает, поглощая при этом воду в количестве, превышающем его собственный вес в 3 – 5 раз. При набухании образуется студень, переходящий при нагревании в раствор. Горячие растворы клея имеют своеобразный специфический запах. Растворы клея не следует нагревать до температуры выше 75 °С, так как при высоких температурах белок разрушается и клей теряет склеивающую способность. В органических растворителях (бензин, бензол) он не растворяется.

При сжигании клей обугливается, при этом выделяется своеобразный запах жженого рога. После прокаливания остается зола (около 3 % к первоначальному весу). Являясь благоприятной средой для развития микроорганизмов, клеевые растворы без консервирования легко загнивают. Цвет клея от желтого до темно – коричневого и зависит от качества сырья и способов его обработки.

Сухой клей обладает способностью поглощать влагу из воздуха, поэтому его необходимо хранить в сухих помещениях. Клей выпускается в сухом виде (плитки различных размеров, гранулы, кубики, таблетки) и в виде галерты (студень). Костный клей применяют в деревообрабатывающей, текстильной, картонажной, спичечной, полиграфической, строительной промышленностях и других отраслях народного хозяйства.

Производство костного клея включает следующие процессы: сортировка и дробление кости, обезжиривание, очистка обезжиренной кости (полировка), замочка шрота в воде или в кислотах (частичная мацерация), обесклеивание шрота (диффузия), концентрирование клеевых бульонов, осветление и консервирование, желатинизация и формовка галерты, сушка галерты, и измельчение обесклеенной кости.

Сырьем для производства костного клея является кость. Поверхностный слой кости – надкостница – твердая, плотная, глянцевитая ткань. Более глубокие части имеют губчатое строение, т.е. состоят из густой сети костных перепонок, пространство между которыми заполнено костным мозгом (жиром). Все костное вещество пронизано сетью мельчайших каналов, по которым проходят кровеносные сосуды, питающие кость.

Кость состоит из органических и минеральных веществ. В первую группу входят клейдающее вещество (коллаген) и жир, во вторую – фосфорнокислые соли (90 – 95 %), углекислые соли кальция (5 -10 %), фтористый кальций (до 2,0 %). Из фосфорнокислых солей основную часть составляет трикальцийфосфат. Содержание воды в костях колеблется от 15 до 45 % в зависимости от сорта кости.

Количественное отношение органической и минеральной части меняется в зависимости от части скелета и от возраста животного. Чем старше животное, тем больше содержание минеральных веществ и жира и меньше воды. В среднем органическая часть составляет 30 – 32 %, а минеральная 68 – 70 % к весу сухого вещества кости.

В зависимости от характера предшествующей обработки и от степени разложения под влиянием внешних условий кость делят на колбасную – поступает на клеевой завод из колбасных цехов, с колбасных фабрик (свежая, невываренная кость), столовую – поступает из столовых и мясокомбинатов (частично вываренная), свалочную (по качеству близка к столовой кости, но загрязнена), полевую (подвергалась действию атмосферных условий, содержит мало жира и клейдающих веществ). В колбасной кости содержится много воды и жира, остатки мяса, поэтому она представляет благоприятную среду для развития микроорганизмов – ее необходимо быстро переработать. Хранят кость в складах или на площадках, оборудованных приспособлениями для механизированной погрузки и разгрузки.

При разгрузке кости под открытым небом ускоряется процесс загнивания, который сопровождается разрушением и потерей клейдающих и жировых веществ. Если кость увлажнится, то обезжиривание будет проводиться труднее и дольше. Скорость процессов разложения и загнивания кости связана с присутствием на ней остатков мясной ткани, со способами укладки ее, проветриванием складских помещений, температурой и влажностью воздуха. Склады должны хорошо проветриваться, температура воздуха помещения не должна превышать 20 °С. Установленные нормы естественной убыли кости при ее хранении не менее 1 месяца на мясокомбинатах, клеевых и желатиновых заводах приведены в таблице13.1.

Таблица 13.1 – Установленные нормы естественной убыли кости при хранении

Заводы пользуются привозной костью, которая доставляется по железной дороге, или местной, доставляемой автогужевым транспортом. На кость, поступающую на клеевые заводы, должно быть выписано ветеринарное свидетельство. Насыпной вес сырой кости следующий: колбасной (скелет) – 200 – 250 кг/м³, столовой – 400 – 450 кг/м³, полевой – 300 – 350 кг/м³.

Кость на клеевые заводы поступает различная, поэтому ее необходимо сортировать и тщательно отобрать примеси. Отбор примесей при сортировке имеет особое значение для дальнейших процессов производства. Если железо попадает в экстрактор, в котором производят обезжиривание кости, может образоваться искра и произойти взрыв бензиновых паров. Кроме того, содержание железа в кормовой муке может превысить норму, допустимую стандартом.

Поступающую на переработку кость взвешивают и ссыпают на ленточный транспортер (сортировочная лента), на котором отбирают примеси. этим же транспортером кость подают в дробильную машину для измельчения. Для улавливания железа, не извлеченного при сортировке, между сортировочной лентой и дробильной машиной устанавливают электромагнитный сепаратор. Измельчают кость для увеличения поверхности, что способствует наиболее полному извлечению жира и клея. От степени дробления кости зависит скорость процессов обезжиривания и обесклеивания. При дроблении кости на куски менее 5 мм увеличиваются потери сырья, изменяется течение процессов обезжиривания и обесклеивания.

На клеевых заводах для дробления применяют ломательные машины.

Вращающийся вал имеет зубья, расположенные по спирали, поочередно проходящие через зазоры неподвижной решетки из зубьев. Для дробления применяют двухвальные машины, в которых валы расположены один над другим. На верхнем валу кость дробится на куски размером 50-80 мм, а на нижнем – до размеров 25 – 30 мм. Насыпной вес сырой колбасной кости после дробления 600-650 кг/м³, сухой колбасной – 550 – 600 кг/м³, столовой – 550 – 650 кг/м³, полевой – 500 – 550 кг/м³.

Жир из кости необходимо извлекать, так как, оставаясь в кости, он замедляет диффузионные процессы в водной среде и процессы желатинизации клеевых растворов. Кроме того, жир является ценным техническим продуктом для мыловарения. Получение его в виде отходов снижает себестоимость клея. Наиболее подходящими растворителями для обезжиривания кости являются бензин, дихлорэтан. Бензин – смесь легкокипящих углеводов. В основном применяется бензин марки «Калоша», имеющий следующие показатели: удельный вес при 15 °С 0,72 – 0,75; температура начала кипения 80 °С; погонов, кипящих до 100 °С, – 95 %; температура конца кипения 120 °С.

Бензин марки «Экстракционный»> с более низкой точкой кипения (70 °С) также применяют для обезжиривания кости. Бензин, хорошо растворяет жир, не растворяется в воде, не действует на аппаратуру. Но он легко воспламеняется, его пары в смеси с воздухом дают взрывчатую смесь, токсичен. Дихлорэтан – бесцветная жидкость с резким запахом – токсичен, удельный вес 1,26, температура кипения 81,5 °С, при 86 °С отгоняется 95 %, полностью выкипает при 87 °С. Процесс экстракции жира из кости преследует две цели: извлечение жира из кости (обезжиривание) и удаление влаги (обезвоживание). Обезжиривание кости производится в специальных установках (рисунок13.1).

Рисунок 13.1 – Схема экстракционной установки.

Бункер – 1 расположен над экстрактором, он предназначен для хранения дробленой кости. Кость обезжиривают в экстракторе – 2, который оборудован паровыми змеевиками, расположенными под решеткой. При помощи змеевиков происходит испарение растворителя. Пространство над решеткой заполняют костью. В поверхностном конденсаторе – 3, расположенном выше бензинового резервуара, происходит конденсация паров растворителя и воды. Вода от растворителя отделяется в водоотделительной автоматически действующей колонке – 4, работающей по принципу разделения жидкостей по удельному весу. В установке есть резервуар – 5 для приема и хранения растворителя, расположен резервуар таким образом, что вследствие разности уровней резервуара и экстрактора растворитель самотеком поступает в экстрактор. Для приема мисцеллы (раствор жира в растворителе) и от деления жира от растворителя смонтирован дистиллятор – 6. Дистиллятор устанавливают ниже уровня дна экстрактора. Для полного разделения растворителя и воды смонтирована контрольная водоотделительная колонка – 7. Дефлегматор – 8 состоит из двух-трех колонок. В дефлегматоре непосредственно смешиваются пары растворителя, поступающие снизу, с охлаждающей водой.

При помощи дефлегматора вся аппаратура экстракционной установки соединена с атмосферой для устранения давления в аппаратуре. Процесс обезжиривания кости по установленной схеме ведут тремя способами – газовыми и смешанным.

При газовом способе экстрактор заливают бензином на 1/3 высоты (подрешеточное пространство). Обезжиривание кости производится конденсирующими парами бензина. При обезжиривании наливным способом бензином заполняют 3/4 экстрактора, процесс протекает в горячем жидком бензине. При обезжиривании смешанным способом первые две-три мисцеллы получают газовым способом для более быстрого обезвоживания, а остальные – наливным для сохранения качества коллагена и более полного обезжиривания кости. Смешанный способ следует применять при обезжиривании влажной и жирной кости, при обезжиривании сухой – наливной.

Процесс экстракции жира из кости ведут следующим образом: из бункера кость загружают в экстрактор, закрывают верхний люк, продувают змеевики для спуска из них конденсата, открывают кран бензинопровода для подачи бензина из бензиносборника, пускают пар в змеевики, а на газовой линии открывают пробный кран, через который уходит воздух из экстрактора по мере заполнения его парами бензина. Как только из пробного крана начнут поступать пары бензина, кран закрывают и открывают вентиль, соединяющий экстрактор с конденсатором, с этого времени считается начало процесса обезжиривания. При нагревании свободная вода, отделяясь от кости, поступает вниз под решеточное пространство и спускается через нижнюю линию в дистиллятор. Бензин, нагреваясь от поверхности змеевиков, превращается в пары, которые, поднимаясь проникают в поры кости, конденсируются там и растворяют жир.

Раствор жира в бензине – мисцеллы – стекает вниз под решетку. Несконденсировавшиеся пары бензина увлекают пары воды из кости, поднимаются и по газовой линии проходят в трубки конденсатора, где конденсируются в результате отдачи тепла холодной воде. Смесь бензина и воды стекает из конденсатора в водоотделительную колонку, где и происходит их разделение. Бензин по трубопроводу поступает в резервуар, а оттуда в испарительное пространство экстрактора. Этим завершается замкнутый цикл циркуляции бензина. Если в бензиновый резервуар вместе с бензином поступают и пары, то они попадают в дефлегматорную колонку и, встречая холодную воду, полностью конденсируются. Вода из колонки поступает в контрольную водоотделительную колонку, где происходит полное отделение бензина, а отделенная вода стекает в канализацию. Мисцелла из экстрактора спускается в дистиллятор, где бензин из жира отделяется паром. Дистиллятор соединяют с отдельным конденсатором.

В зависимости от сорта кости спускают 2 – 6 мисцелл. Окончание процесса обезжиривания определяется по следующим признакам: отсутствие окраски бензина в водомерном стекле, удельный вес последней мисцеллы должен быть равен удельному весу бензина, прекращение выделения аммиачной воды (вытекание по каплям из сифона водоотделительной колонки), температура отходящих газов должна быть 85 – 86 °С (это указывает на то, что в парах бензина нет больше воды). После окончания обезжиривания прямым паром отгоняют бензин до отсутствия запаха. Пробы берут из крана на газовой линии. Если в качестве растворителя использовать дихлорэтан, то необходимо изменить конструкцию водоотделительной колонки, так как удельный вес дихлорэтана больше единицы. Процесс экстракции жира из кости подчиняется законам смачивания, капиллярной проводимости и диффузионно-осмотическим процесса.

Смачиваемость кости растворителем и ее капиллярная проводимость по отношению к растворителям зависит от влажности кости. Влажная кость плохо смачивается гидрофобным растворителем (бензин), ее капиллярная проводимость относительно растворителя невелика. По мере удаления влаги смачивание кости растворителем усиливается и начинается диффузия жира в растворитель. Скорость извлечения жира, его растворение подчиняются обычным закономерностям диффузии. Чем больше разность концентраций жира в мисцелле и кости, тем быстрее происходит процесс диффузии из кости.