Способ получения кормовой добавки из отходов животного происхождения

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способу получения кормовой добавки из отходов животного происхождения. Способ включает ферментативный гидролиз измельченного сырья. В качестве сырья используют отходы переработки крупного рогатого скота - книжку, селезенку, проходники, или отходы переработки свиней - кудрявку, шлям, уши, или отходы переработки птицы - проходники. Ферментативный гидролиз проводят при гидромодуле 1:10 при непрерывном перемешивании и температуре 40±2°С в течение 5 суток, при этом в гидролизуемую смесь добавляют 3-5% от массового содержания вторичного сырья содержимого желудочно-кишечного тракта свиней. Использование изобретения позволит увеличить степень гидролиза сырья и упростить технологию. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к биотехнологии, в частности, к способам получения белковых гидролизатов из мясного, мясокостного, костного и вторичного сырья убойных животных, и может быть использовано в кормовой, пищевой, медицинской, микробиологической и других отраслях промышленности.

Разработка кормов, обеспечивающих высокую продуктивность животных, является актуальной задачей. Однако интенсивное развитие животноводства приведет и к значительному накоплению органических отходов, образующихся в процессе убоя скота и птицы, что, в свою очередь, создаст серьезную угрозу окружающей среде, так как утилизация таких отходов сегодня осуществляется далеко не экологичными способами.

Вопрос организации безотходного использования малоценных частей туш и вторичных сырьевых ресурсов, а также отходов мясоперерабатывающей промышленности остается открытым. Вовлечение этих продуктов переработки в технологический цикл позволит повысить экологичность производства, а также получить дополнительную прибыль. Решение указанных проблем возможно с помощью биологических способов утилизации органических отходов.

Ферментативное разложение биологических отходов превращает их в ценный и легко усваиваемый продукт, что позволяет включать ферментированные биологические отходы в рацион питания животных.

Известны способы гидролиза белоксодержащего вторичного сырья и отходов с помощью биологических методов с целью получения смесей аминокислот и пептидов, предназначенных для различных целей (В.И. Ивашов, А.Д. Неклюдов, Н.В. Федорова, Р.А. Хромова. Получение иприменение белковых гидролизатов. М.: АгроНИИТЭИ, 1991. 42 с.).

Однако в связи с трудностью проведения процесса, позволяющего сохранять все незаменимые аминокислоты, находящиеся в исходном сырье, а также малым выходом получаемых гидролизатов, отходы мясоперерабатывающей промышленности для получения гидролизатов с полноценным аминокислотным составом используются неэффективно.

Известны способы получения белковых кормовых добавок из кератин-и коллагенсодержащего сырья (Пат. № 2133097 РФ, МПК А23K 1/10, опубл. 20.07.1999; Пат. № 2229821 РФ, МПК A23J 1/10, C12S 3/00, опубл. 10.06.2004) путем его ферментативного гидролиза протеолитическими ферментами.

Недостатками данных способов являются большая энергоемкость и длительность процесса гидролиза, а также использование дефицитных и дорогостоящих ферментных препаратов.

Известен способ получения смеси аминокислот из отходов переработки сырья животного или растительного происхождения (Пат. № 2457689 РФ, МПК A23J 3/30, опубл. 10.08.2012) путем кислотного гидролиза белкового сырья при температуре 115-120°С в течение 4-6 ч. при непрерывном перемешивании и давлении в реакторе 1,5 атм., адсорбции непрогидролизованных продуктов при помощи активированного угля в течение 1 ч. при температуре 60-70°С, удаления жировой части смеси пропусканием через нутч-фильтр, сгущения продуктов гидролиза в растворе, высушивания.

Однако данным способом нельзя получить пищевые добавки протеинового, липидного и минерально-протеинового состава высокой биологической ценности, поскольку после кислотного гидролиза в данных условиях освобождающиеся белки распадаются до аминокислот, и получается раствор аминокислот в кислоте.

Известен способ производства гидролизатов белков из растительного и животного сырья (Пат. № 2374893 РФ, МПК A23J 3/30,опубл. 10.12.2009) путем воздействия в водной среде температурой 180-220°С под давлением 50-75 бар. Полученную суспензию далее разделяют на две части - осадок с нерасщепленными компонентами сырья и верхний водный слой, в котором растворены продукты гидролиза белков.

Однако данный способ не позволяет получить пищевые добавки из вторичного сырья, содержащего жир, поскольку используются очень высокие температуры и давление. В результате деградация сырья настолько глубока, что практически все жировые молекулы распадаются до глицерина и жирных кислот, которые являются прекрасными эмульгаторами. В результате такого процесса из вторичного жиросодержащего сырья образуется не суспензия, а эмульсия, разделение которой на отдельные фракции чрезвычайно затруднено. При этом жировая фракция имеет повышенное кислотное число и не может считаться пищевой добавкой высокой биологической ценности.

Известен способ получения белкового гидролизата (Пат. № 2054840 РФ, МПК А23К 1/10, опубл. 20.02.1996) путем переработки отходов птицефабрик и животноводства, который предусматривает промывку исходного сырья, его измельчение, обезжиривание и щелочной гидролиз в автоклаве в присутствии окиси кальция при температуре 115-140°С в течение 2-3 ч. при постоянном перемешивании. Полученный гидролизат очищают путем фильтрации или центрифугирования с последующим добавлением кальцинированной соды до полного осаждения карбоната кальция. Очищенный гидролизат нейтрализуют соляной кислотой до рН 6,7-8,0 и упаривают до концентрации 35-40%.

Однако проведение щелочного гидролиза сырья при достаточно высокой температуре приводит к стереохимической рацемизации большого количества аминокислот, которые трансформируются в форму, плохо усваиваемую организмом, что ухудшает качество получаемого продукта. Технологический процесс переработки сырья усложняется использованием большого количества реактивов и дорогостоящего оборудования, что приводит к его удорожанию и повышению себестоимости продукции.

Известен способ получения белкового гидролизата из мясного и мясокостного сырья убойных животных (Пат. № 2112397 РФ, МПК A23J 1/10, A23J 3/00, опубл. 10.06.1998), предусматривающий измельчение сырья, гомогенизацию с водой, обезжиривание, ферментативный гидролиз комплексом протеолитических ферментов с активностью 6000-9000 ПЕ/г, полученным из поджелудочной железы убойных животных в количестве от 3 до 5% от массы, и протосубтилином Г20х в количестве от 1 до 2% при температуре 40-45°С и рН 6,5-7,8 и сушку.

Недостатками данного способа являются низкая конверсия белка (до 50%), низкий выход смеси аминокислот и пептидов, образование значительного количества неиспользованного технического жира (до 25-30% от веса загруженного мясокостного сырья), а также использование в технологии дорогостоящего ферментного препарата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения белкового гидролизата (Пат. № 2181548 РФ, МПК A23J 1/10, C12N 1/00, опубл. 27.04.2002), включающий ферментативный гидролиз измельченного сырья. В качестве сырья используют белоксодержащее сырье (спилки шкур млекопитающих, внутренние органы птиц). Ферментативный гидролиз проводят в присутствии хлороформа (1,5-2,0 об. %) в щелочной зоне рН 7,8-8,0 протеолитическими ферментами (ферментами поджелудочной железы свиней в количестве 15-20 об. %, ферментами кишечника птицы) при температуре 42-48°С в течение 7-12 ч. Затем полученную массу прогревают при температуре 80-95°С, охлаждают, фильтруют с помощью глубинных фильтров и высушивают методом распыления в потоке горячего воздуха. Принят за прототип.

Недостатками данного способа являются многостадийность технологического цикла, использование химического реагента для обработки сырья, значительные затраты электроэнергии на нагрев сырья и сушку конечного продукта, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Технической задачей изобретения является получение кормовой добавки из некондиционных отходов мясоперерабатывающих предприятий, являющейся смесью пептидов и аминокислот с преимущественным содержанием последних, упрощение и удешевление технологии, а также расширение ассортимента используемых сырьевых источников.

Это достигается тем, что в способе получения кормовой добавки из отходов животного происхождения, включающем ферментативный гидролиз измельченного сырья, согласно изобретению, в качестве сырья используют отходы переработки крупного рогатого скота - книжку, селезенку, проходники, или отходы переработки свиней - кудрявку, шлям, уши, или отходы переработки птицы - проходники, а ферментативный гидролиз проводят при гидромодуле 1:10 при непрерывном перемешивании и температуре 40±2°С в течение 5 суток, при этом в гидролизуемую смесь добавляют 3-5% от массового содержания вторичного сырья содержимого желудочно-кишечного тракта свиней.

Технический результат изобретения заключается в увеличении степени гидролиза сырья, упрощении технологии и уменьшении стоимости полученного продукта, так как весь процесс гидролиза проходит в одну стадию, и исключается операция обезжиривания, кроме того, нет необходимости использования дорогостоящих ферментных препаратов.

Как показали проведенные исследования, гидролиз с помощью содержимого желудочно-кишечного тракта свиней позволяет получить питательный раствор со степенью гидролиза исходного сырья до 77%.

Способ получения кормовой добавки из отходов животного происхождения осуществляется следующим образом.

Вторичное сырье убойных животных (крупного рогатого скота, свиней или птицы) измельчают до размера частиц 3-5 мм.

К полученной массе добавляют воду до достижения гидромодуля 1:10 и 3-5% от массового содержания вторичного сырья содержимого желудочно-кишечного тракта свиней.

Ферментативный гидролиз проводят при непрерывном перемешивании при температуре 40±2°С в течение 5 суток.

По окончании гидролиза смесь представляет собой однородную жидкую среду со специфическим запахом и степенью гидролиза сырья от 73 до 77% и может быть использована в качестве питательной среды для различных биотехнологических целей или в качестве кормовой добавки.

Способ получения кормовой добавки из отходов животного происхождения поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Вторичное сырье, полученное при убое крупного рогатого скота (книжка, селезенка, проходники), измельчают до размера частиц 3-5 мм.

К полученной массе добавляют воду до достижения гидромодуля 1:10 и 5% от массового содержания вторичного сырья содержимого желудочно-кишечного тракта свиней.

Ферментативный гидролиз проводят при непрерывном перемешивании при температуре 40±2°С в течение 5 суток.

По окончании гидролиза смесь представляет собой однородную жидкую среду со специфическим запахом и степенью гидролиза сырья 77%.

Пример 2.

Вторичное сырье, полученное при убое свиней (кудрявка, шлям, уши), измельчают до размера частиц 3-5 мм.

К полученной массе добавляют воду до достижения гидромодуля 1:10 и 5% от массового содержания вторичного сырья содержимого желудочно-кишечного тракта свиней.

Ферментативный гидролиз проводят при непрерывном перемешивании при температуре 4±2°С в течение 5 суток.

По окончании гидролиза смесь представляет собой однородную жидкую среду со специфическим запахом и степенью гидролиза сырья 73%.

Пример 3.

Вторичное сырье, полученное при убое птицы (проходники), измельчают до размера частиц 3-5 мм.

К полученной массе добавляют воду до достижения гидромодуля 1:10 и 3% от массового содержания вторичного сырья содержимого желудочно-кишечного тракта свиней.

Ферментативный гидролиз проводят при непрерывном перемешивании при температуре 40±2°С в течение 5 суток.

По окончании гидролиза смесь представляет собой однородную жидкую среду со специфическим запахом и степенью гидролиза сырья 75,7%.

Приведенный в таблице 1 аминокислотный состав полученных гидролизатов подтверждает их высокую биологическую ценность.

Осуществление предлагаемого способа получения кормовой добавки из отходов животного происхождения позволит рационально использовать вторичное сырье мясной отрасли, упростить технологию получения белоксодержащих кормовых добавок, а также, за счет использования микрофлоры желудочно-кишечного тракта животных, в частности свиней, получить кормовой продукт высокой биологической ценности, так как сохраняется весь набор аминокислот, в том числе незаменимых. При этом не происходит дополнительное загрязнение стоков, так как содержимое не смывается, а используется в рециркуляции отходов.

Способ получения кормовой добавки из отходов животного происхождения, включающий ферментативный гидролиз измельченного сырья, отличающийся тем, что в качестве сырья используют отходы переработки крупного рогатого скота - книжку, селезенку, проходники, или отходы переработки свиней - кудрявку, шлям, уши, или отходы переработки птицы - проходники, а ферментативный гидролиз проводят при гидромодуле 1:10 при непрерывном перемешивании и температуре 40±2°С в течение 5 суток, при этом в гидролизуемую смесь добавляют 3-5% от массового содержания вторичного сырья содержимого желудочно-кишечного тракта свиней.