Способ получения гидролизатов из костных отходов мяса, птицы, рыбы

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве колбасных и деликатесных изделий из мяса, птицы, рыбы, а также сухих кормовых и пищевых добавок. Процесс гидролиза проводят в три стадии. На первой стадии получают гидролизат 1 путем водного гидролиза при определенных технологических режимах, отделяют жидкую фракцию, из которой удаляют жир и взвешенные частицы, и сушат. Этот гидролизат обладает желирующими свойствами и может быть использован при производстве деликатесной продукции. На второй и третьей стадиях осуществляют гидролиз твердых костных остатков раствором соляной кислоты при заданных температурных режимах, времени и определенном соотношении компонентов. Затем отделяют жидкую фракцию (гидролизат 2 и 3), нейтрализуют гидроксидом натрия, очищают от жира и взвешенных частиц и сушат. Все три фракции могут быть использованы в качестве белковых сухих и кормовых добавок.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве колбасных и деликатесных изделий из мяса, птицы и рыбы, а также сухих кормовых и пищевых добавок.

Известен способ получения белковых гидролизатов со вкусом мяса и мясного бульона из дешевых частей мясных туш или субпродуктов, который включает следующие операции: сырье измельчают, смешивают с водой и гидролизуют нагреванием, воздействием ферментов или комбинированной теплоферментной обработкой. Затем удаляют жир, а взвешенные твердые частицы жидкой фазы отделяют, например, центрифугированием. Прозрачный и практически обезжиренный белковый гидролизат подвергают гидролизу кислотой, затем готовый раствор концентрируют под вакуумом (1).

Недостатком способа является повторная обработка продуктов водного или ферментативного гидролиза кислотой и, таким образом, появление продуктов нейтрализации кислоты (солей), потеря водосвязывающей способности гидролизата.

Известен способ получения ароматизатора мяса, который включает следующие операции: мясо измельчают, экстрагируют горячей водой, получая водорастворимую фракцию.

Нерастворимый осадок отделяют и подвергают кислотному гидролизу, в результате получают кислоторастворимую фракцию, которую затем нейтрализуют щелочными соединениями, например гидроксидом натрия. Фракцию, полученную после экстракции горячей водой, и фракцию, полученную гидролизом соляной кислотой с последующей нейтрализацией, соединяют и выпаривают под вакуумом, получая мясной экстракт (2) (прототип).

Однако такой способ приводит к ухудшению желирующих свойств водной фракции, за счет внесения в экстракт солей, появляющихся в результате нейтрализации кислоты.

Известен способ получения белкового гидролизата, включающий гидролиз сырья соляной кислотой с последующей нейтрализацией гидроксидом натрия, очистку и сушку полученного гидролизата. Массовое соотношение сырья к соляной кислоте составляет 1:3. Дополнительно перед гидролизом соляной кислотой проводят гидролиз сырья гидроксидом натрия при температуре 120-130°С в течение 1-2 часов, причем гидроксид натрия используют концентрацией 5-15%. Кроме того, после предварительного гидролиза сырья гидроксидом натрия продукт измельчают (3) (аналог).

Однако этот способ используется при гидролизе кератиносодержащего сырья, требующего разрыхления структуры под действием щелочи перед основным кислотным гидролизом. Наличие щелочной составляющей гидролиза приводит к образованию рацематов аминокислот, нежелательных в пищевых добавках. Сухой гидролизат используется в качестве белковой кормовой добавки.

Задачей, решаемой данным изобретением, является получение трех фракций сухих порошкообразных гидролизатов из них двух водорастворимых, получаемых из мясокостных остатков мясо-, птице- и рыбоперерабатывающих производств. Первая фракция (гидролизат 1), получаемая путем водного гидролиза, представлена в виде водорастворимого порошка, обладающего желирующими свойствами. Вторая фракция (гидролизат 2), получаемая путем кислотного гидролиза, представлена в виде порошкообразного белкового концентрата. Третья фракция (гидролизат 3), получаемая путем кислотного гидролиза, представлена в виде тонкодисперсного порошка костной ткани. Все фракции могут быть использованы в качестве белковых добавок в колбасные изделия. Первая фракция может быть использована и в качестве желирующего компонента при производстве мясной деликатесной продукции.

Задача решается трехступенчатым гидролизом мясокостного сырья. На первой ступени производится водный гидролиз сырья при температуре 100-120°С, соотношении сырья и воды 1:2-1:3 и продолжительности процесса 4-5 часов. На второй ступени производится гидролиз соляной кислотой концентрации 1-2% в течение 4-5 часов при температуре 100-120°С при соотношении сырья и воды 1:1-1:2. На третьей ступени производится гидролиз соляной кислотой концентрации 3-4% в течение 4-5 часов при температуре 120-140°С и соотношении мясокостного сырья и воды 1:1-1:2.

После первой ступени процесса отфильтровывается жидкая фракция, от которой отделяется жир и взвешенные частицы, и затем высушивается.

После второй ступени жидкая фракция отделяется от твердого остатка, нейтрализуется гидроксидом натрия, отделяется от жира и взвешенных частиц и затем высушивается.

После третьей ступени гидролизат нейтрализуется гидроксидом натрия, гомогенизируется и высушивается.

Фильтрация необходима потому, что неочищенная жидкая фракция продукта забивает форсунки при подаче в сушильный аппарат, что нарушает непрерывность процесса. Сушка производится для получения сухого порошкообразного продукта, который не подвергается порче при длительном хранении. Для того чтобы повысить выход целевого продукта, необходимо выполнять тройной гидролиз водой и соляной кислотой увеличивающейся концентрации.

В качестве сырья используются отходы мясо-, птице- и рыбоперерабатывающих производств. Последовательный водный и кислотный гидролиз с увеличивающейся концентрацией соляной кислоты диктуется необходимостью получения сухого порошкообразного водорастворимого белка, мышечной, соединительной ткани, а также порошка костной ткани. Выбор температуры и времени водного гидролиза связан с тем, что при температуре ниже 100°С и времени менее 4 часов не происходит полного перехода водорастворимого белка в жидкую фракцию и степень гидролиза сравнительно мала. При температуре выше 120°С и времени более 5 часов наблюдается появление постороннего запаха и помутнение раствора. Выбор температуры и времени первого кислотного гидролиза связан с тем, что при температуре ниже 100°С и времени менее 4 часов не достигается заданная степень гидролиза, а при температуре выше 120°С и времени более 5 часов наблюдается нежелательное попадание костной ткани в гидролизат второй ступени. Выбор температуры и времени второго кислотного гидролиза связан с тем, что при температуре ниже 120°С и времени менее 4 часов костная ткань гидролизуется не полностью, а при температуре выше 140°С и времени более 5 часов возрастают капитальные вложения и энергетические затраты на производство гидролизата.

Весовое соотношение мясокостного остатка и воды или растворов химических реагентов в пределах 1:1-1:3 выбрано исходя из того, чтобы, с одной стороны, все сырье было покрыто жидкостью, при этом раствора должно быть достаточно для высокой скорости протекания гидролитических процессов. С другой стороны, желательно иметь минимальное количество жидкости в гидролизате, так как это уменьшает энергетические затраты на сушку продукта. Гомогенизация костного гидролизата после нейтрализации необходима для получения тонкодисперсного порошка, получаемого в процессе сушки.

Пример 1.

Исходные данные.

В качестве сырья берут мясокостный фарш в количестве 1500 кг с содержанием воды 35% и насыпной плотностью 700 кг/м³. Продолжительность первой стадии - водного гидролиза - 4 часа при температуре 100°С. Количество воды 4300 литров, объемное отношение сырья к раствору 1:2. Сырье загружают посредством шнека в реактор, включая через определенные промежутки времени мешалку, что способствует равномерному распределению сырья по емкости реактора. По окончании первой стадии отфильтровывается жидкая фракция, от которой отделяется жир и взвешенные частицы, после чего она высушивается в сушильном агрегате со встречно закрученными потоками инертного носителя. Остаток после фильтрации составляет 2100 кг (учитывая содержание влаги в сырье). Выход сухого гидролизата, полученного на первой стадии, составляет 270 кг. Реактор объемом 8 м³, коэффициент заполнения реактора 0,8.

На второй ступени осуществляется гидролиз соляной кислотой при концентрации в 1% (2040 л воды + 57 кг 37% HCl) в течение 4 часов и объемном отношении сырья к раствору 1:1. Коэффициент заполнения реактора 0,53. Фильтрат нейтрализуется гидроксидом натрия до рН 7±0,5, обезжиривается, отделяется от взвешенных частиц и высушивается. После сушки выход сухого фильтрата на втором этапе 112 кг, из них 34 кг поваренной соли, образовавшейся при нейтрализации соляной кислоты. Остаток в количестве 1800 кг гидролизуют 3% раствором соляной кислоты (1650 л воды + 147 кг 37% HCl) при температуре 120°С в течение 4 ч при объемном отношении продукта к раствору 1:1. Коэффициент заполнения реактора 0,45. Далее проводится нейтрализация гидроксидом натрия в количестве 60 кг, гомогенизация и сушка. Выход сухого продукта после 3 стадии 712 кг, из них 87 кг поваренной соли.

В этом примере вследствие использования мягких режимов гидролиза конечный продукт первых двух стадий имеет высокое качество, однако продукт третьей стадии имеет привкус костной ткани из-за неполного ее гидролиза. В то же время выход продукта на первых двух стадиях ниже, чем это возможно при использовании более жестких режимов, при этом продукт первых двух стадий является наиболее востребованным и дорогостоящим.

Пример 2.

Исходные данные.

В качестве сырья берут мясокостный фарш в количестве 1500 кг с содержанием воды 35% и насыпной плотностью 700 кг/м³. Продолжительность первой стадии - водного гидролиза - 5 часов при температуре 120°С. Количество воды 6400 литров, объемное отношение сырья к раствору 1:3. Остаток после водного гидролиза 2100 кг (учитывая содержание влаги в сырье). Выход сухого обезжиренного и очищенного фильтрата после первой стадии 350 кг. Реактор объемом 10 м³, коэффициент заполнения реактора 0,86.

На второй ступени проводят гидролиз соляной кислотой в течение 5 часов при концентрации соляной кислоты 2% (3970 л воды + 227 кг 37% промышленной соляной кислоты) и объемном отношении сырья к раствору 1:2. Коэффициент заполнения реактора 0,63. После гидролиза осуществляется нейтрализация гидроксидом натрия в количестве 92 кг, обезжиривание и очистка от взвешенных частий. Выход сухого фильтрата после второй стадии 272 кг, из них 135 кг поваренной соли.

Остаток в количестве 1800 кг гидролизуют 4% раствором соляной кислоты (3210 л воды + 389 кг 37% HCl) при температуре 140°С в течение 5 ч при объемном отношении продукта к раствору 1:2. Коэффициент заполнения реактора 0,64. Далее проводится нейтрализация гидроксидом натрия в количестве 158 кг и гомогенизация. Выход сухого продукта после 3 стадии 719 кг, из них 231 кг поваренной соли.

В этом примере использован жесткий режим гидролиза, отсюда выход продукта на первых двух стадиях увеличился (по сравнению с первым примером), но продукт имеет незначительный посторонний привкус. Также увеличилось содержание соли в сухом продукте, полученном на второй и третьей стадиях. При этом качество продукта, полученного на третьей стадии, наилучшее, привкус костной ткани отсутствует.

Источники информации

1. Патент США №3692538 от 19 сентября 1972 г.

2. Патент США №3010829 от 28 ноября 1961 г.

3. Патент России (RU) №2206231 от июля 2001 г.

Способ получения гидролизатов из отходов мясо-, птице- и рыбоперерабатывающих производств, включающий гидролиз сырья водой и соляной кислотой, с последующей нейтрализацией гидроксидом натрия, очистку от жира и взвешенных твердых частиц, гомогенизацию и сушку полученного гидролизата, отличающийся тем, что процесс гидролиза проводят в три стадии: после водного гидролиза, проводимого при температуре 100-120°С и массовом соотношении сырья и воды 1:2-1:3 в течение 4-5 ч, отделяют жидкую фракцию (гидролизат 1), которую очищают от жира и взвешенных частиц и сушат, в твердый остаток вносят раствор соляной кислоты концентрации 1-2% в соотношении сырья и раствора 1:1-1:2 и гидролизуют 4-5 ч при температуре 100-120°С, отделяют жидкую фракцию (гидролизат 2), которую нейтрализуют гидроксидом натрия, очищают от жира и взвешенных частиц и сушат, а в твердый костный остаток добавляют 3-4%-ный раствор соляной кислоты в соотношении сырья и раствора 1:1-1:2 гидролизуют 4-5 ч при температуре 120-140°С (гидролизат 3), нейтрализуют гидроксидом натрия, гомогенизируют и сушат.