Способ получения белковой кормовой добавки из отходов шерстяной промышленности

 

Использование: изобретение относится к кормопроизводству, в частности к способу получения белковой кормовой добавки из отходов шерстяной промышленности, и может быть использовано для утилизации непрядомых кератинсодержащих отходов фабрик первичной обработки шерсти и шерстеперерабатывающих предприятий в кормовую добавку, пригодную для скармливания сельскохозяйственным животным и птицы. Сущность: способ получения белковой кормовой добавки из отходов шерстяной промышленности предусматривает гидролиз кератинсодержащего сырья 1%-ным раствором едкого натра в соотношении 1 : 4 к массе сырья при температуре 120 ± 5^oС и давлении 0,2 МПа в течение 1,5 - 5,5 ч, нейтрализацию путем перемешивания гидролизата с 35 - 40%-ным раствором фосфорной кислоты при температуре до 90^oС и рН до 7,6, фильтрацию гидролизата и сушку, при этом перед гидролизом из сырья удаляют металломагнитные примеси и обрабатывают его 33%-ным раствором перекиси водорода в количестве 2% к массе сырья.

Изобретение относится к кормопроизводству, в частности к способу получения белковой кормовой добавки из отходов шерстяной промышленности, и может быть использовано для утилизации непрядомых кератинсодержащих отходов фабрик первичной обработки шерсти и шерстеперерабатывающих предприятий в кормовую добавку, пригодную для скармливания сельскохозяйственным животным и птице.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ переработки кератинсодержащего сырья на корм сельскохозяйственным животным (авторское свидетельство СССР N 1250239, кл. A 23 K 1/10, 1984). В качестве мелкоструктурного сырья используют пух, перо, щетину, рогокопытную стружку, которое подвергают гидролизу 4%-ным раствором едкого натра при 110 120^oC в течение 1,5 2 ч, а затем осуществляют нейтрализацию путем перемешивания гидролизата с 35 40%-ным раствором фосфорной кислоты при 85 - 90^oC в течение 10 15 мин. Конечный продукт высушивают.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить усвояемый продукт, поскольку при этом не производится достаточное расщепление химических связей в структуре кератина, устойчивых к действию пищеварительных ферментов.

Цель изобретения рациональное использование кератинсодержащего сырья, получение усвояемого корма для животных и птицы и ускорение процесса гидролиза.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве кератинсодержащего сырья используются непрядомые отходы шерстяной промышленности, которые вывозятся на свалки, загрязняя окружающую среду. На фабриках первичной обработки в качестве сырья возможно использовать отходы немытой шерсти, образующиеся в выпадах из-под трясильных машин моечных цехов, а также отходы мытой шерсти (шерстяная пыль), получаемые от чистки вентиляционных пыльных камер цехов упаковки. На шерстеперерабатывающих предприятиях отходы при переработке мытой шерсти (шерстяная пыль) от установки типа "Циклон".

При органолептической оценке выпады представляют собой смесь песка, земли, растительных примесей, семян растений, песиги, обрывков шерстяного волокна длиной от 0 до 15 мм и других прочих примесей. Содержание белка в сырье составляет в среднем от 6,5 до 46% Предварительная обработка сырья перекисью водорода способствует окислению кератина шерсти, что ускоряет протекание щелочного гидролиза, то есть позволяет усилить его глубину, сократить время гидролиза, свести до минимума энергозатраты.

Проведение щелочного гидролиза, нейтрализация гидролизата фосфорной кислотой в совокупности всех условий предлагаемого способа позволяют получить высокоусвояемый корм для сельскохозяйственных животных и птиц.

Выбор условий определен следующим.

Для переработки отходов в белковый гидролизат предполагалось использовать серийно выпускаемое оборудование и имеющееся на перерабатывающих предприятиях давление пара, которое во многих случаях находится в пределах 0,3 МПа. Для проведения щелочного гидролиза не требуется кислотоустойчивое, дефицитное, дорогостоящее оборудование. При неглубоком гидролизе кератины расщепляются в основном до высокомолекулярных полипептидов, что позволяет перевести кератин в водорастворимое состояние и в то же время предотвратить глубокое разрушение многих аминокислот. Сохранение аминокислотами присущей им естественной структуры служит предварительным условием для их усваивания в живом организме. При температурах выше 120^oC при щелочном гидролизе образуются рецематы свободных аминокислот, которые вредны для организма животных. Животным нужен в больших количествах натрий, а растениям калий. Поэтому образующиеся в готовом продукте натриевые соли фосфорной кислоты после нейтрализации гидролизата не будут мешать применению его в качестве кормовой добавки для животных и птиц, так как эти соли самостоятельно вводятся в рацион животных в виде минеральной подкормки. При нейтрализации гидролизата учитывалось, что при температуре 80^oC и выше процесс проходит без коагуляции белка, и в таких условиях pH раствора можно доводить до 7 или ниже. Получаемый при таких условиях нейтрализованный гидролизат полностью растворяется в воде, обладает высокой переваримостью, а обезвоженный продукт сохраняет эти положительные свойства.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что в качестве кератинсодержащего сырья используют мелкоструктурные отходы шерстяной промышленности, которые перед гидролизом предварительно обрабатывают 33%-ным раствором перекиси водорода в количестве 2% к массе сырья, гидролиз проводят 1%-ным раствором едкого натра в соотношении 1 4 к сырью при температуре 120±5^oC и давлении 0,2 МПа в течение 1,5 5,5 ч, а нейтрализацию осуществляют раствором фосфорной кислоты при 80±5^oC до pH 6,5 7,5. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна". Существенными отличиями в заявляемом способе являются операция предварительной обработки сырья 33%-ным раствором перекиси водорода в количестве 2% к массе сырья и технологические параметры процессов: гидролиза: 1% -ный раствор едкого натра в соотношении 1 4 к сырью при температуре 120±5^oC и давлении 0,2 МПа в течение 1,5 5,5 ч; нейтрализации гидролизата фосфорной кислотой: при температуре 80±5^oC до pH 6,5 7,5, что в совокупности позволяет утилизировать отходы шерстяной промышленности, использовать их в качестве кератинсодержащего сырья, получить усвояемый корм для животных и птиц, ускорить процесс гидролиза.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят отбор исходного сырья, из него удаляют металломагнитные примеси. Сырье загружают в гидролизатор, добавляют для окисления перекись водорода с массовой долей 33% в количестве 2% к массе сырья, перемешивают и заливают раствором едкого натра с массовой долей 1% (модуль ванны 1:4). Гидролизатор герметизируют и проводят стадию термической обработки при температуре 120±5^oC и давлении 0,2 МПа в течение 1,5 5,5 ч для растворения при гидролизе шерстяных волокон и обеззараживания сырья. По окончании термической обработки сырье охлаждают до температуры 80±5^oC и проводят нейтрализацию гидролизата путем перемешивания с 35-40%-ным раствором фосфорной кислоты до pH 6,5 7,5. Нейтрализованный гидролизат выгружают из гидролизатора, разбавляют водой в количестве 45% к массе сырья и проводят фильтрацию, отделяя путем отжатия массу твердого остатка. Полученный фильтрат сушат и измельчают, превращая его в сыпучий порошок.

При механическом перемешивании процесс гидролиза можно ускорить и свести до 1,5 ч.

Пример 1.

Очищенные от металломагнитных примесей отходы (шерстяная пыль от вентиляционных пыльных камер) массой 900 г загружают в гидролизатор объемом 5,6 дм³, добавляют 18 см³ раствора перекиси водорода с массовой долей 33% перемешивают и заливают 3500 см³ раствора едкого натра с массовой долей 1% Гидролизатор герметизируют и проводят гидролиз при температуре 120^oC и давлении 0,2 МПа в течение 2,5 ч. Гидролизат охлаждают до температуры 80^oC, добавляют, перемешивая, 25 см³ раствора фосфорной кислоты с массовой долей 40% (pH 7,4). Нейтрализованный гидролизат разбавляют водой в количестве 2 дм³ и фильтруют, отделяя твердый остаток. Отфильтрованный гидролизат сушат и измельчают. Выход готового продукта 32% от исходного сырья.

Полученный сухой гидролизат представляет собой сыпучий порошок темно-серого цвета со специфическим запахом, хорошо растворимый в воде, и имеет следующий химический состав, массовая доля, сырой протеин 22,4; сырая клетчатка 6,5; сырая зола 20,3; сырой жир 1,7; влага 12,3; безазотистые экстрактивные вещества 36,7.

В готовом продукте содержатся аминокислоты, в 100 г белка: лизин 1,46; треонин 6,67; валин 8,70; метионин 0,73; изолейцин 5,52; лейцин 11,01; фенилаланин 5,82; гистидин 1,81; аргинин 4,30; аспарагиновая кислота 12,35; серин 6,74; глутаминовая кислота 12,04; пролин 3,42; глицин 7,46; аланин 6,28; тирозин 5,69.

Учитывая, что после фильтрации в полученном твердом остатке содержатся ценный для корма белок и растительные примеси, при необходимости возможно исключить процесс фильтрования гидролизата, при этом выход готового продукта по отношению к исходному сырью увеличивается в среднем на 70% Пример 2.

Получают белковую кормовую добавку аналогично примеру 1, однако в качестве сырья используют отходы при переработке мытой шерсти (шерстяная пыль) от установки типа "Циклон". Выход готового продукта 30 35% Пример 3.

Получают белковую кормовую добавку аналогично примеру 1, однако в качестве сырья используют отходы немытой шерсти, образующиеся в выпадах от трясильных машин моечных цехов. Для увеличения выхода конечного продукта исходное сырье, имеющее малое содержание кератина до 7% перед переработкой необходимо обогащать путем просеивания отходов и дополнительного отделения минеральных, растительных и кизячных загрязнений. Выход готового продукта 30 - 35% Пример 4.

Получают белковую кормовую добавку аналогично примерам 1, 2, при этом используют гидролизатор с мешалкой, позволяющий проводить периодически механическое перемешивание содержимого. Гидролиз проводят в течение 1,5 ч.

Преимущества предложенного способа заключаются в том, что из отходов шерстяной промышленности, не представляющих ценности, можно получить белковую кормовую добавку, которую можно использовать в рационах свиней и птицы в количестве 5 7% При этом решается проблема защиты окружающей среды от отходов, вывозимых на свалки.

Формула изобретения

Способ получения белковой кормовой добавки из отходов шерстяной промышленности, предусматривающий гидролиз кератинсодердащего сырья раствором едкого натра, нейтрализацию путем перемешивания гидролизата с 35 40%-ным раствором фосфорной кислоты при температуре до 90^oС и рН до 7,6, фильтрацию гидролизата и сушку, отличающийся тем, что перед гидролизом из сырья удаляют металломагнитные примеси и обрабатывают его 33%-ным раствором перекиси водорода в количестве 2% к массе сырья, причем гидролиз сырья проводят 1%-ным раствором едкого натра в соотношении 1 4 к массе сырья при температуре 120 ± 5^oС и давлении 0,2 МПа в течение 1,5 5,5 ч.