Текст книги "Общая технология отрасли"

13.2 Производства мездрового клея

Производства мездрового клея отличается от производства костного клея:

– используют другие виды сырья;

– изменена предварительная обработка этого сырья и процесс выделения глютина.

Производство мездрового клея складывается из следующих операций: сортировка сырья, измельчение, обработка известковым молоком (золка), обеззоливание (промывка, нейтрализация, промывка), варка, обработка бульонов (упаривание, консервирование, отбелка), желатинизация и сушка.

Основным сырьем для производства мездрового клея являются клейдающие отходы кожсырьевых и кожевенных заводов и отходы шкуроконсервированных цехов мясокомбинатов. Сырье для мездрового клея следующее: мездра – подкожная клетчатка, находящаяся на внутренней стороне шкуры – это слой шкуры, состоящий из многочисленных волокон соединительной ткани; мелкие обрезки шкур и спилки; головки и лапки от шкур; сыромятные обрезки и стружки. По методу получения мездру делят на ручную, получаемую при ручном мездрении шкуры, машинную, получаемую при машинном мездрении.

На клеевые заводы поступает следующее сырье – пресно-сухое, содержащее до 25 % влаги; сухосоленое, содержащее до 75 % влаги; мороженое или консервированное солью, известью, содержащее до 70 % влаги. Из вспомогательных материалов для производства мездрового клея используют негашенную известь для золки, которая содержит окиси кальция не менее 80 % и окиси магния не более 5 %, техническую соляную кислоту или сернистый ангидрид для консервирования клея. Как консервирующее средство для мездрового клея применяют так же сернокислый цинк.

Клеевая мездра загрязнена посторонними неклейдающими веществами (механическими примесями, известью, остатками шерсти, продуктами распада белков). Эти загрязнения необходимо удалить, так как наличие их может привести к нарушению правильного течения последующих процессов производства и к ухудшению качества готового продукта. Поступающее сырье сортируют по роду происхождения, качеству, размерам кусков и степени прозолки. При сортировке удаляют посторонние механические примеси. Мокросоленое сырье отделяют от пресносухого, мездру молодняка рогатого скота – от мездры старого.

Мокросоленое, пресносухое, сухосоленое сырье вымачивают в чанах в течение 1 – 2 суток, меняя воду через каждые 10 – 12 часов. Сырье в замороженном виде подвергают оттаиванию. Затем сырье измельчают на мездромоечных аппаратах или барабанах. Как только отходящие будут чистыми, промывку заканчивают и сырье транспортируют при помощи вакуум-гидравлических установок или фекальных насосов на золку.

Сырье загружают в зольные чаны из расчета на 1 м³ объема зольника 500 кг сырья и заливают известковым молоком уд. веса не менее 1,014, содержащим не менее 1,6 % окиси кальция. Чаны на 10 – 15 % объема не догружают, так как через некоторое время вследствие нажора сырье расбухает.

Температура золки не должна превышать 17 – 18 °С, рН раствора при золке 11 – 12, при снижении рН ниже 11 необходимо сменить известковое молоко. Перезолки (обновление известкового молока) должны производиться через определенный промежуток времени: первая – через сутки, вторая – через 3 – 4 суток после первой перезолки, остальные – в зависимости от показателей контроля зольников (цвет зольной жидкости, содержание окиси кальция, запах и пр.), но не реже чем через 6 суток.

Продолжительность золки 10 – 30 дней, в зависимости от ряда моментов.

Здесь учитывается степень прозолки во время предварительного консервирования, род сырья, качество и величина кусков, метод обработки применявшийся при обезволашивании шкуры. Конец процесса золки определяется так же, как и при золке оссеина.

Прозоленное сырье прежде чем направить на варку тщательно отмывают от извести, растворенных балластных белков и продуктов их распада. Сырье после золки содержит много щелочи. Если его варить, то под влиянием температур и щелочи коллаген подвергнется частичному разложению, что повлечет за собой снижение качества клея. Поэтому мездру необходимо обеззолить. Этот процесс распадается на несколько периодов: промывка, нейтрализация кислотой и последующая промывка. Прозоленное сырье загружают в моечную машину из расчета 200 кг на 1 м³ полезной емкости, где его промывают водой в течение 12 – 20 часов до рН 8,2-8,5. После окончания промывки воду, в которой велась промывка, сливают и заливают 0,5 % раствором соляной кислоты из расчета 2 – 3 % от веса сырья. Жидкостный коэффициент 1:4. Конец нейтрализации определяют по пробе фенолфталеином на разрез мездры (слабо-розовая окраска). После нейтрализации жидкость из моечного аппарата спускают и сырье промывают чистой водой. Общая продолжительность процесса промывки и нейтрализации 18-24 часа. Сырье на варку подается при помощи фекального насоса.

Промытое сырье загружают в варочный чан, куда наливают теплую воду (70 – 80 ºС) и одновременно пускают пар. Варка клея ведется фракционным методом. Первая фракция: температура 60 – 65 ºС, продолжительность варки 6-7 часов. Жидкостный коэффициент 1:1. В процессе варки следят за температурой варки и за нарастанием концентрации бульона (за час должна повышаться на 1 %). Первый бульон концентрацией 5 – 6 %.

Вторая фракция: сырье, оставшееся в чане после слива первого бульона, вновь заливают горячей водой, температура варки 70 – 75 ºС, продолжительность 6 – 7 часов, жидкостный коэффициент 1:1, концентрация 4 – 5 %. Бульоны, полученные от первых двух фракций, сливают через грубые фильтры в бульоносборники. Третья и четвертая фракции: сырье заливают свежей горячей водой, температура варки 85 – 90 ºС, продолжительность каждой фракции 3 – 4 часа, жидкостный коэффициент 1:0,5. Концентрация бульонов 2 – 3 %, их сливают в следующий чан на свежее сырье первой и второй фракций.

Во время варки всплывает на поверхность бульона жир, выделяющийся из мездры. Его снимают плоскими черпаками и направляют в жироочистительное отделение. Общая продолжительность варки составляет 20 – 24 часа. После спуска последнего бульона на ложном дне чана остаются варочные остатки, содержащие нерастворимые вещества (эластин и др.), кальциевые мыла, жир и незначительное количество коллагена. Количество варочных остатков составляет 10 – 15 % к загруженному сырью. Из варочных остатков, содержащих 25 % жира от веса сырья, извлекают жир серной кислотой в специальных жироочистительных чанах. Расход 62 % серной кислоты составляет 6 – 8 % от веса остатков.

Бульоны клея, полученные из варочных котлов, содержат значительное количество взвешенных частиц (белки, сопутствующие коллагену, известковые мыла, жир и минеральные частицы), которые обуславливают мутность бульона. Из бульоносборников насосом бульоны подаются на фильтрацию или на центрифугирование. Очищенные бульоны упаривают в вакуум-аппаратах до концентрации 30 – 35 % и сливают в чаны, где их консервируют 100 % сернистой кислотой (0,2 – 0,3 % к весу сухого клея) или кристаллическим сернокислым цинком (1,0 – 1,5 % к весу сухого клея). Консервированную галерту подают немедленно на желатинизацию.

Последующие процессы обработки бульонов мездрового клея (желатинизация, резка, раскладка, сушка) не отличаются от таких же операций, описанных в разделе «Производство костного клея». Отличием является лишь более высокая температура, допускаемая в начале сушильного канала (23 – 27 ºС) вследствие высокой вязкости по сравнению с костным клеем.

13.3 Производство желатина

Желатин – белковое вещество (глютин), извлекаемое из коллагена костей, шкур и сухожилий. Сухой желатин – бесцветное или слегка желтоватое, прозрачное вещество, содержащее 14 – 16 % влаги. Желатин не имеет вкуса и запаха. В органических растворителях он нерастворим. При добавлении спирта, сульфата аммония или других солей в водный раствор желатина последний выпадает в осадок.

При нагревании сухой желатин плавится, вспучивается и обугливается, выделяя характерный запах жженых перьев. Несгоревшая часть образует пористый трудносжигаемый уголь. При прокаливании остается белая зола, составляющая 1,0 – 1,5 % к первоначальному весу желатина. К холодной воде желатин не растворяется, но набухает, поглощая десяти-пятнадцатикратное количество воды, образуя прочный, упругий студень, который при нагревании переходит в раствор. Водные растворы желатина при охлаждении до 10 – 15 ºС образуют плотный студень.

Желатин имеет малую клеящую способность (адгезия, т.е. связь между самим клеем и склеиваемой поверхностью), хотя его частицы обладают высокой способностью склеивания друг с другом (когезия). Это объясняется тем, что раствор желатина застудневает ранее, чем крупные, малоподвижные частицы его успевают проникнуть в склеиваемый материал на достаточную глубину и прочно связаться (склеиться) с ним. Желатин представляющий собой почти чистый глютин, обладает большой желирующей способностью, но малой клеящей, тогда как клей, состоящий из глютина и продуктов его распада (желатоз, пептонов), обладает большой склеивающей способностью, но малой желирующей. Этим и отличается желатин от клея. Желатин образует химические соединения с кислотами, щелочами и солями. Сильные кислоты и щелочи разлагают желатин особенно энергично и глубоко при нагревании. Формалин, алюминиевые и хромовые квасцы приводят желатин в малорастворимое состояние. Желатин выпускается в виде листочков, дробленный и чешуйчатый. вырабатывают желатин пищевой, фотографический, технический.

Пищевой желатин, являясь хорошим желирующим веществом, применяется для студней, желе, консервов, кондитерских изделий в качестве эмульгатора и стабилизатора, при изготовлении майонеза, крема, мороженого, кулинарных изделий, для осветления вина, пива, в медицине для приготовления ампул, капсул, бактериологических сред. Главным свойством пищевого желатина является способность его растворов низких концентраций застудневать.

Фотографический желатин разделяется на эмульсионный и неэмульсионный. Фотографический желатин высшего сорта применяется для образования эмульсий с солями серебра, в светочувствительном слое на фотопластинках, фотобумаге, кинопленке, рентгенопленке. Неэмульсионный (баритажный) желатин применяется для образования на фотобумаге подслоя, на который наносится светочувствительный слой. Технический желатин находит применение в полиграфической промышленности (приготовление типографической вальцовой массы, добавление к клеям для краски), текстильной промышленности (аппретуарный материал) и других отраслях промышленности.

Сырьем для производства желатина служат некоторые виды кости, сухожилия, обрезки шкур крупного рогатого скота, содержащие коллаген. Использование костного сырья – оссеина (коллаген кости) – для производства желатина ограниченно, в основном применяются кости, богатые плотной тканью. На мясокомбинатах для производства желатина отбирают паспортную кость (лопатка, тазовая, ребра, челюстная, лобная) и кость решетку (отходы пуговичного производства). Кость мелкого рогатого скота и свиней для производства желатина не применяется. Для производства желатина можно использовать свиную шкурку, отходы рыбообрабатывающих заводов, содержащие коллаген.

На все виды сырья, предназначенные для выработки желатина, выписывают удостоверения о качестве. Выход желатина приведен в таблице 13.3.

Таблица 13.3 – Выход желатина

Для производства желатина особое значение имеет качество воды. В воде, применяемой для промывки сырья, должно быть минимальное количество минеральных солей (чтобы достигнуть максимального набухания материала). Солей кальция и магния должно быть не более 0,20 г/л, примесей железа, сероводорода, углекислого натрия, хлористого натрия и аммиака не должно быть вовсе.

Для варки рекомендуется применить дистиллированную, бактериальную чистую воду, так как желатиновые бульоны являются хорошей средой для развития бактерий (обычно применяют конденсат). Производство желатина состоит из следующих процессов: дробление кости, обезжиривание, промывка, калибровка, деминерализация (мацерация), промывка, измельчение и промывка мягкого сырья, золка, обеззоливание (промывка, нейтрализация), варка, фильтрация, консервирование, упаривание, желатинизация, сушка.

На производство поступает кость, рассортированная по видам. Измельчают кость на дробительных двувальных машинах. Дробленую кость обезжиривают в органических растворителях –дихлорэтане – под вакуумом при температуре 40 – 45ºС для фотожелатина, а для пищевого – в воде в открытых котлах в течение 4 – 5 часов при температуре 90 – 95 ºС. Всплывший на поверхность жир сливают в чан, где его очищают серной кислотой. При водном обезжиривании извлекают до 60 % содержащегося в кости жира. Бульоны, полученные из кости при водном обезжиривании, содержат 2 – 4 % белка, их можно использовать после упаривания для производства клея. Для уменьшения потерь коллагена при водном обезжиривании следует использовать бульоны для заливки кости вместо горячей воды.

Кость промывают и направляют в калибровочный барабан, в котором ее сортируют на три размера: от 8 до 12 мм, от 15 до 20 мм, от 25 до 30 мм. Кость, размер которой превышает 30 мм, подвергают повторному дроблению на одновальной дробильной машине, так как при наличии крупных частиц замедляются последующие процессы обработки. Обезжириванию и промывке не подвергаются решетка и роговой стержень. Рассортированную по калибрам кость направляют на деминерализацию (мацерацию).

Мацерация кости. Мацерацией достигается полное разрушение и удаление минеральной части кости и кислотное набухание оссеина, что позволяет в последующем производить выделение глютина при более мягком режиме.

Кость мацерируют слабым раствором соляной кислоты (3 – 7 %), при этом происходит полная деминерализация кости, соляная кислота растворяет углекислые, фосфорнокислые соли кальция, составляющие минеральную основу кости.

Выделение фосфорнокислых солей протекает по следующим реакциям:

Са₃ (РО₄)₂ +4НС1 = 2СаС1₂ + Са (Н2РО₄)₂

Са₃ (РО₄)₃ +6НС1 = 3СаС1₂ + Н₃РО₄

Са₃ (РО₄)₂ +4Н₃РО₄ = 3Са (Н₂РО₄)₂

Образующиеся хлористый кальций и монокальцийфосфат, растворимые в воде, выводятся с мацерационными щелоками. Одновременно протекает и побочная реакция:

Са (Н₂РО₄)₂ +Са₃ (Н2РО4)2 = 3СаНРО4

Получающийся при этом дикальцийфосфат плохо растворим в воде и остается в кости, поэтому необходимо мацерационную жидкость (мацерационный щелок) систематически удалять и не доводить реакцию среды до нейтральной. Содержание свободной соляной кислоты должно быть 0,3 %. Повышение температуры и увеличение концентрации кислоты ускоряют мацерацию, но это ведет к большим потерям белка, так как разрушается коллаген. Оптимальными условиями мацерации является концентрация соляной кислоты 5 %, температура 15 – 16 ºС. Низкая концентрация кислоты замедляет процесс мацерации.

Продолжительность мацерации составляет 7 – 9 суток и зависит от степени измельчения кости, концентрации кислоты, температуры кислоты, температуры и твердости кости. Выход оссеина к весу сырой кости составляет около 70 %. Для мацерации в деревянные чаны загружают кость одного вида и размера. Чаны соединены в батареи по 3 – 4 резиновыми шлангами и кислотоупорными трубками. Свежая кислота поступает сначала в чан с наиболее деминерализованной костью (головной). В головном чане свежая кислота извлекает из кости остатки минеральных солей, перетекает через нижнюю трубку под ложным днищем следующий чан и последовательно в остальные и выходит из последнего (хвостового) в виде насыщенного раствора минерального солей.

Циркуляция кислоты в батарее происходит под гидростатическим давлением столба жидкости над уровнем сливных трубок. Кислота поступает непрерывно выводится в виде мацерационного щелока. Процесс мацерации считается законченным, когда самые плотные и толстые части кости не остается твердых «зерен». Отмацерированная кость поступает для дальнейшей обработки. Из мецерационных щелоков можно получить преципитат – это кормовая и удобрительная мука, основной составной частью которой является дикальцийфосфат (СаНРО₄*2Н₂О). Преципитат получается при обработке мацерационных щелоков известковым молоком:

Са (Н₂РО₄)₂ + СаО +3Н₂О = 2СаНРО₄ * Н₂О₄

При этом дикальцийфосфат выпадает в виде кристаллического осадка, который содержит в сухом преципитате около 42 % фосфорной кислоты в пересчете на Р₂О₅, в том числе около 40 % в легкоусвояемой форме.

Мягкое сырье, поступающее на желатиновые заводы, подвергается промывке, измельчению. Законсервированное сырье тщательно промывается от соли, степень промывки проверяется качественной реакцией на отсутствие ионов хлора. Мороженое сырье первоначально промывают в теплой воде, чтобы оно оттаяло.

Промывают сырье в чанах или в специальных моечных машинах. Промытое и отсортированное сырье измельчают на волчке (диаметр отверстий у решетки не менее 50 мм), на дисковой резательной машине конструкции Аветикова или на обыкновенной мездрорезке. Из мездрорезки сырье направляется на золку (рисунок 13.4).

1 —транспортер; 2 —мездрорезка; 3 —желоб; 4 —люки; 5 —зольники.

Рисунок 13.4 – Схема транспортировки сырья от мездрорезки к зольникам

Золка оссеина и мягкого сырья. Промытый оссеин и мягкое сырье поступают на золку (обработка известью). В оссеине и в мягком сырье коллаген связан с другими составными частями, образуя сложные структурные элементы тканей. Выделение коллагена из тканей сопряжено с необходимостью разрушения этих структур и удаления из сырья их составных частей, которые являются балластными.

Нежелатиндающие вещества, содержащиеся в сырье (жиры, пигменты, белки и пр.), не только затрудняют извлечение желатина, но, переходя в бульоны при варке, снижают качество готовой продукции, придают ей темный цвет, мутность, пенистость, неприятный запах и прочее.

В процессе золки происходит растворение в щелочи белков, сопутствующих коллагену (муцинов, мукоидов), а также удаление крови, экстрактивных веществ. Эти вещества, частично переходя в раствор вместе с глютином, понижают качество желатина.

В практике для золки пользуются двуосновными щелочами, обычно гидроокисью кальция в виде известкового молока, в котором активным действующим началом является растворенная гидроокись кальция, составляющая ничтожную долю всей массы извести в известковом молоке – 0,15 – 0,18 % Са (ОН)₂. Впервые 3 – 5 дней золки разрушается эпидермис, растворяются щелочнорастворимые белки. При растворении белковых балластных веществ и удалении их из сырья увеличивается проницаемость тканей, что способствует проникновению щелочи внутрь сырья.

Жиры, содержащиеся в сырье, омыляются известью и переходят в нерастворимые кальциевые мыла, которые частично удаляются с зольной жидкостью или при последующей промывке.

В процессе золки увеличивается объем и вес коллагеновой ткани, при этом коллагеновые волокна претерпевают некоторое структурное изменение. В результате набухания в щелочном растворе ослабевают связи в молекуле коллагена, что дает возможность снижать температуру и облегчить образование глютина в процессе варки.

Оптимальный температурный режим золки 15 – 16 ºС, но даже при этой температуре потери белка составляют 6 – 7 % к общему количеству белков, содержащихся в сырье.

Золку проводят следующим образом: предварительно обработанное сырье (оссеин, мягкое) загружают в зольные чаны, обычно бетонные ямы, емкостью 5 – 10 м^³, в которых его обрабатывают известковым молоком (уд. вес 1,014 – 1,022). Через сутки известковое молоко меняют, так как происходит истощение извести, поверхностная жидкость становится грязножелтого цвета, рН раствора снижается с 12 – 13 до 8 – 9. Затем известковое молоко меняют через 2 суток, а в дальнейшем – через 5 – 6 суток. Все время проверяют рН раствора, если рН будет ниже 10, необходимо срочно сменить известковое молоко.

Для равномерного распределения известкового молока в сырье целесообразно 2 – 3 раза в сутки перемешивать содержимое зольника сжатым воздухом. Продолжительность золки 26 – 45 дней в зависимости от вида сырья и предварительной его обработки. Конец процесса золки определяют по пробе на выплавляемость (время разваривания сырья при температуре 55 – 60 °С) и по пробе на структуру разреза (поверхность разреза наиболее толстых кусков должна иметь синеватый оттенок, структура должна быть однородной и стекловидной).

Выгрузка оссеина из мацерационных чанов и загрузка в зольники, а также перезолка сырья осуществляются при помощи вакуумгидравлического транспорта (рисунок 13.5).

Рисунок 13.5 – Схема транспортировки сырья из мацерационных чанов в зольники.

В вакуум-сборнике – 1, создается разрежение около 600 мм рт. ст. и разбавленный водой оссеин из мацерационного чана – 2 засасывается в сборник, откуда через дроссельный клапан – 5 равномерно подается на подвижное сито – 4, на котором промывается водой. Промытое сырье поступает в желоб – 5, куда подается известковое молоко, током которого сырье через люк – 6 подается в зольники – 7. Промывные воды через поддон сита стекают в канализацию.