Измельчение сырья в процессе производства клея и желатина

10.04.2017
Многие подготовительные операции (обезжиривание, мацерация, золка), а также основная операция (извлечение желатина или клея из сырья) в большей или меньшей степени сопряжены с диффузионным обменом между обработанным материалом и технологическим агентом (горячей водой, растворителем). Продолжительность операций, связанных с явлениями диффузного обмена между материалом и окружающей жидкостью, зависит от размеров кусков материала.
Поступающую в производство кость перед обезжированием дробят на дробильных машинах до размеров не более 50-60 мм.
Мягкое сырье перед измельчением иногда требует некоторой подготовки. Мороженое сырье нужно разморозить, консервированное отмочить, сухое размочить. Во время отмачивания и размачивания из сырья удаляются консервирующие вещества, загрязнения и часть растворимых белков. Сырье набухает. Консервированное сырье отмачивают несколько часов, сухое размачивают в течение 2-х — 3-х суток. Отмоченное или оттаявшее сырье измельчают на куски размером 50-60 мм.
Обезжиривание кости горячей водой
Жир, содержащийся в кости, является ценным техническим продуктом. Оставаясь в сырье, он затрудняет проведение ряда технологических операций и снижает качество готовой продукции, т.е. жир замедляет диффузионные процессы, уменьшает клеящую способность клея и способность желатина к застудневанию. Поэтому чем меньше жира остается в кости, тем лучше. Обезжиривание кости горячей водой не обеспечивает желательного эффекта. В обезжиренной таким способом кости остается не менее 3%, а иногда и до 8% жира. Длительное воздействие горячей воды на кость сопровождается химическим распадом коллагена и частичным выщелачиванием желатинизирующих и клееобразующих веществ. Обезжиривать кость горячей водой можно в открытых металлических котлах или в деревянных чанах. Продолжительность варки в зависимости от жирности кости 4-6 час.; температура около 90 °С или несколько выше, но без кипения воды.
Кость выгружают после охлаждения ее холодной водой и промывают в барабанах периодическом или непрерывном действии.
Обезжиривание кости экстракцией
Метод обезжиривания кости экстракцией довольно прост: кость обрабатывают летучим растворителем, извлекающим из нее жир, а затем из раствора отгоняют растворитель и удаляют остаток растворителя из кости. Путем многократной обработки кости растворителем можно достигнуть любой степени ее обезжиривания.
Весь цикл обезжиривания кости экстракцией складывается из нескольких процессов:
1. обезвоживание кости;
2. извлечение жира растворителем;
3. удаление остаточного растворителя;
4. конденсация паров растворителя.
К растворителю предъявляют следующие требования: способность растворять жир в любых отношениях и не растворять других веществ, невысокая температура кипения, небольшая теплоемкость, химическая инертность по отношению к органическим составным частям кости, пожарная безопасность и безвредность для здоровья, дешевизна.
Растворителей, полностью отвечающих всем перечисленным требованиям, еще нет. Наиболее подходящим к этим требованиям являются дихлорэтан и бензин.
Бензин как растворитель имеет ряд преимуществ. Он дешев и недефицитен, хорошо растворяет сопутствующие жиру вещества. Он почти нерастворим в воде. Однако бензин легко воспламеняется, его пары образуют взрывчатые смеси с воздухом и токсичны.
Механизм экстракции. В первый момент соприкосновения растворителя с поверхностью кости происходит и сравнительно быстро заканчивается диффузия поверхностного жира в растворитель. Затем растворитель смачивает кость и проникает в нее и внутрь морфологических структурных элементов, содержащих жир, через систему пор и капилляров. Проникающий в кость растворитель растворяет жир. Возникает разность концентрации между раствором, находящимся вне кости. Лишь после этого начинается процесс перемещения жира в окружающую среду, обуславливаемый разностью концентрации.
Для ускорения процесса обезжиривания кость следует предварительно обезвоживать. Обезвоживание можно производить высушиванием кости перед загрузкой в экстрактор.
Обезжиривание кости гидромеханическим методом
Обезжиривание кости гидромеханическим методом в клеежелатиновом производстве имеет ряд преимуществ по сравнению с обезжириванием экстракцией.
Этот метод значительно проще в осуществлении, более экономичен и допускает непрерывно - поточную организацию процесса обезжиривания. Так как обезжиривание производится без нагрева, жир получается более высокого качества, а коллаген, содержащийся в кости, практически не изменяется. При обезжиривании кости гидромеханическим методом отпадает надобность в последующих операциях полировки и замочки кости так как мягкие ткани отделяются во время обезжиривания, а кость остается влажной. Продолжительность извлечения из кости клееобразующих и желатинизирующих веществ значительно сокращается, так как кость получается очень пористая.
Кость предварительно дробленая на костедробилке, подается в бункер шнекового питателя, откуда попадает в гидромеханическую машину. Туда же подается вода. После обработки в течении 12 сек смесь воды, жира, кости и обрывков мягкой ткани выбрасывается в разделитель. Кость и большая часть обрывков мягких тканей оседают на дно и наклонным шнеком выгружаются в промывной аппарат. Водно-жировая масса, содержащая 35-40% жира и около 2% мягких тканей, скребковым транспортером отводится в плавитель. В плавителе масса нагревается до 65-70 °С и направляется в сборник. Очистку жира производят на сепараторе. Очищенный жир охлаждается в охладителе.
Полировка кости
На поверхности сухой обезжиренной кости остаются ткани и другие загрязнения. Кость очищают от них в медленно вращающихся полировочных барабанах. Очистка происходит в результате трения осколков кости друг от друга и о стенки барабана. Обработанная кость называется полированным шротом. Она должна быть белого цвета с чистой и гладкой поверхностью.
Калибровка и повторное дробление кости
Размеры кости, направляемой на выварку клея и желатина, не должны превышать определенных оптимальных пределов. Промышленная практика показала, что переработка кости, размеры которой не превышают 25 мм, позволяет получить более концентрированные бульоны при лучшем извлечении глютина из кости. Поэтому полированный шрот целесообразно калибровать, т.е. разделять на партии по размерам, а кость, размеры которой превышают 25 мм, подвергать повторному дроблению.
При калибровке кость разделяют на три партии: кость размером более 25 мм, кость размером от 13 до 25 мм и кость размером 12 мм и менее. Первую партию после повторного дробления снова калибруют. Разделение кости на партии с размерами до 12 и до 25 мм позволяет работать с более однородным материалом, подбирая наиболее благоприятный режим для каждой партии.
Мацерация кости
Мацерацией кости называют обработку ее подкисленной водой. Мацерацией достигается частичное или полное разрушение минеральной основы кости и кислотное набухание коллагена. Это позволяет в последующем производить выделение желатинизирующих и клейдающих веществ при более мягком режиме.
Мацерация кости для желатина. Кость, предназначенную для производства желатина, мацерируют слабым раствором соляной кислоты. Под действием соляной кислоты происходит полная деминерализация кости. Одновременно происходит кислотное набухание коллагена. Оптимальными условиями является концентрация кислоты около 5% и температура около 15 С. Слишком низкая концентрация кислоты, замедляя процесс мацерации, приводит к уменьшению выхода желатина. Концентрация кислоты должна быть тем больше, чем ниже температура и тверже кость.
Продолжительность мацерации зависит от сорта и калибра кости, от температуры и от концентрации кислоты. Она колеблется от 5 до 15 суток. Кость молодых животных мацеруется быстрее. Мацерацию считают законченной, если кость просвечивает, легко режется ножом, упруга при сгибании.
По окончании мацерации ее промывают холодной водой. Выход мацерированной кости или оссеина в среднем составляет около 70% к массе загружаемой кости. Средний состав оссеина: влаги — 65%, коллагена — 26,5%, минеральных веществ — 3-3,5%, жира 1-2,5%, посторонних примесей 2-3%. Жидкость, образующая после мацерации содержит до 4% фосфорного ангидрида и используется для производства удобрения -преципитата.
Мацерация кости для клея
Кость, предназначенную для производства клея, мацерируют водой в присутствии сернистой кислоты. Сернистая кислота играет роль антисептика, она частично деминерализует кость, отбеливает ее. Мацерацию кости сернистой кислотой ведут в деревянных чанах, емкостью 3-5 т. Концентрация сернистого газа в воде около 0,25%. Загруженную в чан кость вначале промывают, а затем заливают водой. В воду через свинцовые трубы подают сернистый газ с такой скоростью, чтобы было обеспечено полное его растворение в воде. После насыщения воды сернистым газом кость оставляют в чане на 6-10 час., затем спускают раствор и процесс повторяют. По окончании мацерации кость промывают водой в чанах или промывном барабане. Общая продолжительность процесса 24, а иногда 48 часов.
Золка оссеина и мягкого сырья
Коллаген является органической составной частью тканей. Выделение коллагена из тканей сопряжено с необходимостью разрушения этих структур. Неклейдающие вещества, содержащиеся в сырье не только загрязняют извлечение желатина и клея, но попадая в бульон, обусловливают снижение качества готовой продукции. Поэтому перед вываркой желатина их необходимо из сырья удалить. Для этого сырье перед вываркой подвергают длительной обработке щелочью. Этот процесс называют золкой. Для золки в промышленной практике используют гидроокись кальция.
Скорость процесса золки зависит от температуры. Но повышение температуры одновременно ускоряет распад коллагена. Обычно золку производят при температуре 12-20°С. Оптимальной следует считать температуру около 15°С. Продолжительность золки, достаточная для получения оптимальных результатов, различна и зависит от вида, качества и состояния сырья и от размеров кусков. Золку производят в деревянных или железобетонных прямоугольных чанах емкостью до 10м3. С течением времени известь расходуется, в растворе накапливаются продукты разложения. Это замедляет золку. Поэтому необходимо периодически менять известковый раствор. Процесс смены известкового молока называют перезолкой. При перезолке зольную жидкость сливают, сырье промывают, перемешивая его сжатым воздухом, а затем снова заливают свежим известковым молоком.
Первую перезолку для желатинового сырья производят через 2-3 суток, остальные в зависимости от хода процесса.
Обеззоливание оссеина и мягкого сырья
После золения в сырье остается до 4-6% окиси кальция. Из этого количества около 0,6% прочно связано с сырьем, остальное удерживается за счет адсорбции, капиллярности и механически в порах и на поверхности. Кроме извести в сырье остается некоторое количество продуктов распада белков, кальциевых мыл и других примесей и загрязнений. Для этого производят обеззоливание оссеина и мягкого сырья.
Процесс обеззоливания складывается из 3-х операций:
1. промывки сырья с целью удаления части извести и загрязнении;
2. нейтрализации оставшейся извести соляной кислотой;
3. промывки сырья с целью удаления из него избытка кислоты.
Сырье промывают водой в аппаратах различного типа. Продолжительность промывки проточной водой колеблется от 24 до 34 час. Промывка считается законченной, если рН жидкости, отжимаемой от сырья не превышает 8,5.
Остаток извести в сырье нейтрализуют соляной кислотой в тех же промывных аппаратах. Количество соляной кислоты берется из расчета 3-5 % от массы. Продолжительность нейтрализации при непрерывной работе мешалки около 4-6 часов.
По окончании нейтрализации подкисленную воду спускают и сырье промывают проточной водой. Продолжительность промывки 6-8 часов. Промывку считают законченной, когда рН в пределах 5,8-6,5.