5. Теплове оброблення нехарчової сировини

Сировина, що надходить до цеху технічних фабрикатів, містить близько 60 % вологи, білки, жири і є живильним середовищем для гнильної мікрофлори. Враховуючи специфіку сировини, вона мас значну кількість початкової мікрофлори, у тому числі патогенної. З метою отримання кормового борошна сировину потрібно стерилізувати, враховуючи, що певна мікрофлора гине за температури 100 °С лише через 300-360 хв нагрівання. Для знезараження сировини при виготовленні варених кормів їх варять при 100 °С не менше ніж 5-6 год. З підвищенням темпе­ратури швидкість відмирання мікрофлори значно підвищується.

Основним технологічним процесом у виробництві кормів тва­ринного походження є теплове оброблення нехарчової сировини, яке має забезпечити насамперед знезараження її від патогенної мікрофлори, витоплювання жиру, зневоднення і високу засвоюваність отриманого білкового продукту. Сировину знезаражують методом її стерилізації, при якій гинуть хвороботворні бактерії.

Технічна сировина переробляється на підприємствах перероб­ної промисловості залежно від потужності й технічного оснащення мокрим або сухим способом.

Мокрий спосіб використовують на підприємствах продуктивності при виробництві вологих кормів. Цей спосіб застосовують у відкритих котлах з вогневим або паровим обігріванням. У котел додають до ЗО % води для забезпечення вищої тепловіддачі від стінок котла (для вогневого) або покриття поверхні парового барботера біля дна котла. Потім завантажують промиту і подрібнену сировину. Процес приготування кормів здійснюють за температури 100 °С.

Тривалість варіння залежить від кількості оброблюваної сиро­вини:

Місткість котла (за сировиною), кг Час оброблення, год., 500 5

1000 8

2000 10

Цей спосіб використовують в основному для переробки нехарчової сировини, отриманої від забою здорових тварин.

Недоліком мокрого способу є велика питома енергомістість, перехід у бульйон значної кількості водорозчинних білків унаслідок гідролізу колагену та інших білків, часткове емульгування і окиснення жиру.

Після закінчення розварювання (стерилізації) отримують трифазну систему: шквара, жир і бульйон.

Сухий спосіб теплового оброблення полягає в нагріванні сировини без контакту з гострою парою або гарячою водою. Його здійснюють переважно у горизонтальних вакуумних котлах або в еквікукерах. Горизонтальний вакуумний котел має вигляд горизонтальної посудини з геометричним об'ємом 4,6 м³ (КВМ-4,6), 2,8 м³ (ГВК-2,8) або 1,6 м³ (К7-ФМЛ). Будова і принцип дії котлів подібні. Зовні котел має парову оболонку для обігрівання.

Котел завантажують через вертикальну горловину, висота якої забезпечує відокремлення зони завантаження (верхнього поверху) від зони розвантаження обробленого продукту (нижнього поверху). В середині котла по його осі розміщено вал мішалки з похило встановленими лопатями.

Завантажувальна горловина і розвантажувальний люк оснащені герметичними кришками. Котел має патрубок для видалення жиру, запобіжні клапани та моновакуум-метри. Комплектують котли також вакуум-насосом.

Процес завантаження сировини у горизонтальні вакуумні котли починають із завантаження подрібненої кісткової сировини (20 — 40 % до загальної маси сировини). Кістки як твердий елемент спри­яють очищенню внутрішньої поверхні котла від підгорілих шарів м'якушевих тканин, подрібненню шквари під час роботи котла і збільшенню поверхні відділення жиру в загальній масі шквари.

Після завантаження кісток у котел подають попередньо проми­ту й подрібнену м'якушеву сировину до заповнення 0,45 - 0,6 його місткості.

Горизонтальні вакуумні котли е універсальними. У них здійс­нюють розварювання, стерилізацію, знежирення і сушіння сировини. Оброблення сировини в котлах можна виконувати за таки ми режимами:

• розварювання (стерилізація) під тиском, сушіння під вакуумом;

• розварювання і сушіння за атмосферного тиску;

• розварювання під тиском і сушіння за атмосферного тиску.

У процесі нагрівання в горизонтальних вакуумних котлах по­лога, що міститься в сировині, випаровується і частково видаляється із зони теплового оброблення. Білковмісні тканини зневоднюються, структура їх стає крихкою і під час перемішування руйнується лопатями мішалки. Жир, що міститься в тканинах, частково видаляється із жирових клітин. Наприкінці теплового оброблення отримують двофазну систему: суху або частково зневоднену шквару і розтоплений жир.

Перевагою горизонтальних вакуумних котлів є також можливість вести процес у середовищі, ізольованому від зовнішнього. Це сприяє поліпшенню якості жирів за рахунок зниження інтенсивності їх окислення і гідролізу, зменшенню втрат білків і жиру з бульйоном, дезодорації шквари і жирів, а також зниженню питомих енерговитрат порівняно з обробленням сировини у відкритих котлах.

Режим теплового оброблення сировини мас забезпечити стери­лізацію, розварювання та сушіння з найменшими теплоенергетичними витратами і без істотного погіршення якості готової продукції. Залежно від особливостей сировини (ступеня бактеріального обсіменіння, вмісту жиру та вологи, свіжості тощо) оброблення виконують у дві або три фази: послідовно під тиском, а потім під розрядженням (у дві фази) і послідовно під розрядженням, тиском і знову під розрядженням (у три фази).

Першу фазу — часткове зневоднення — застосовують при обробленні сировини з підвищеним вмістом вологи. Видалення з сировини надлишкової вологи унеможливлює подальший гідроліз сполучнотканинних білків у другій фазі з утворенням клейового бульйону, який, у свою чергу, ускладнює процес сушіння шквари в третій фазі і сприяє емульгуванню жиру.

Другу фазу — розварювання (стерилізація) сировини — проводять за надлишкового тиску, що створюється парою води, яка випаровується із сировини. Певна частина води в сировині потрібна для підтримання сталого надлишкового тиску в котлі, підвищення інтенсивності теплообміну, руйнування клітинних і міжклітинних структур для видалення з них жиру та запобігання пірогенному розпаду білків, продукти якого погіршують колір жи­ру. Підтримання сталого надлишкового тиску необхідне також для підтримання температури в середині котла з метою знезараження сировини від патогенної та умовно-патогенної мікрофлори. З урахуванням якості борошна та інтенсифікації процесу найефек­тивнішим режимом теплової стерилізації є температура 120 °С протягом ЗО хв. За цього режиму забезпечується надійне знезараження не тільки вегетативних мікробних клітин, а й спорових форм. Підвищення температури до 135 °С і збільшення тривалості оброблення до 90 хв забезпечує стерильність шквари, але призво­дить до зниження біологічної цінності кормового борошна.

Третю фазу — сушіння розвареної маси при розряджен­ні — проводять для зневоднення шквари до вмісту вологи 8 - 10 %. Випаровування вологи з жирової маси відбувається за порівняно низької температури (80 °С), що сприятливо впливає на якість жиру і шквари. Оскільки при цьому об'єм завантаженої маси значно зменшується відносно початкового, збільшується можливість підго­ряння продукту. Щоб запобігти цьому, залишковий тиск слід під­тримувати на вищому рівні (0,53 кПа). Чим більше розрідження на цьому етапі, тим інтенсивніше відбувається процес випаровування вологи (сушіння) і забезпечується краща структура шквари та більш повне відділення жиру при пресуванні. Проте видалення вологи нижче за 7 % під час контакту жиру з нагрітою до високої температури стінкою котла призводить до потемніння кольору жи­ру і виникнення різкого запаху підсмаженої шквари.

Для скорочення терміну термічного оброблення, а саме стерилізації і висушування сировини, у Західній Європі широко вико­ристовують оброблення подрібненої сировини в еквікукерах (фірми «Сторк-Дюке» та ін.).Сировина завантажується в розтоплений жир, підігрітий до температури 155 - 160 °С, і нагрівається до 130 — 150 °С. При цьому відбувається не тільки стерилізація сировини, а й випаровування більшої частини вологи, яка через циклон надходить у конденсатор. Після термооброблення сировини потрапляє в шнек-відціджувач і через магнітний сепаратор завантажується в бункер преса для знежирення шквари.

Оброблення шквари

Кормове борошно має велику поверхню контакту з повітрям, що зумовлює окиснення жиру киснем і його псування.

Шквара містить велику кількість білків і вологи. Під час зберігання вологої шквари у ній швидко розвивається гнильна мікрофлора, що спричинює псування. Тому шквару після термооброблення потрібно знежирювати і сушити.

Знежирення шквари. Знежирення шквари є однією із важливих операцій у процесі виробництва м'ясо-кісткового борошна ,з жировмісної і жирової сировини. Враховуючи, що жир у гарячій шквар і є рідкою фракцією, його можна видалити способом механічного оброблення тиском — відціджуванням, пресуванням або центрифугуванням.

Пресування. Процес пресування полягає у відокремленні рідкої фази (жиру) від твердої (шквари) під тиском.

Особливістю технології виробництва сухих кормів з використанням шнекових пресів є обов'язкове сортування сировини за вмістом жиру, ретельне складання рецептур. На пресування шквару подають, як правило, після відокремлення жиру у відціджувачах. Шквара повинна містити не більше ніж 10 % вологи і мати темпе­ратуру 70 - 80 °С, у разі потреби шквару підігрівають і зволожують.

Залишковий вміст жиру у віджатій шкварі залежить також під тиску, товщини шару шквари, проникності та пористості, тривало сті відокремлення, ступеня ущільнення об'ємної маси на початку та наприкінці віджимання і густини жиру.

Велике значення мають також склад сировини, з якої отримано шквару, розмір її часточок. Не рекомендується вносити до рецептури сировини більше ніж 45 % кісток і направляти на прес шквару, що містить часточки розміром понад 22 мм. При підвищеному вмісті клейової сировини в пресі утворюються пробки і він зупиняється; кістки великого розміру також забивають прес. Пересушена шквара з вмістом вологи менше ніж 4 % розсипається, прес працює з наднапруженням. Навантаження на електродвигун зрости с, жир, що витікає, має коричневе забарвлення і містить значну частину подрібненої шквари.

На підприємствах м'ясної промисловості для знежирення м'ясо-кісткової шквари застосовують шнекові преси Бб-ФОА продуктивністю 800 кг/год і Е8-ФОБ продуктивністю 380 кг/год.

Жир, відпресований із шквари, стікає у піддон зі шнеком для звільнення фільтрувальних отворів від залишків шквари і перекачується в спеціальні посудини для подальшого оброблення.

Жири, отримані після пресування на шнекових пресах, як пра­вило, мають темніший колір, характерний підсмажений запах і підвищене кислотне число порівняно з жиром, отриманим безпосередньо в горизонтальному вакуумному котлі. Вони потребують також ретельнішого очищення через наявність у відпресованому жирі дрібних білкових часточок шквари. В зв'язку із цим жир з котла і преса заливають в окремі приймальники.

Центрифугування. Для відокремлення жиру від жирної, част­ково зневодненої шквари застосовують відстійну напівавтоматичну центрифугу ФПН-1001У-04. Розварена і частково зневоднена в горизонтальному вакуумному котлі маса за допомогою живильного шнека з температурою не нижче ніж 70 °С подається до центрифуги і через лотік, закріплений на кожусі, вво­диться в середину ротора, що обертається з частотою 4,16 с"¹. Од­ночасно завантажується приблизно 300 кг шквари вологістю 35 -40 %. Після цього центрифуга працює в автоматизованому режимі і частота обертання збільшується до 24,16 с"¹.

Знежирення триває 5 - 7 хв. При цьому за рахунок відцентро­вих сил шквара, яка має більшу питому вагу, ніж водожирова фракція, притискується до циліндричної частини ротора (у вигляді кільцевого шару) і витискує з нього рідку фракцію. Водожирова фракція утворює кільце, що розміщується ближче до осі ротора. Рідина у цьому кільці перебуває під тиском. За рахунок різниці цього тиску і атмосферного рідина проходить крізь фільтрувальну тканину у простір між ротором і кожухом центрифуги, стікає вниз і виводиться з центрифуги через поворотний збірник.

Знежирену шквару після автоматичного зниження частоти обер­тання ротора зрізують уручну ножем, який за допомогою ручного приводу зміщується вгору-вниз і при повертанні ножа в бік кільцевого шару шквари по копіру поступово зрізує шквару. Відокремлена шквара крізь отвори у буртики ротора, за допомогою якого ротор кріпиться до вала приводу, видаляється із центрифуги. Збір­ник жиру перед видаленням шквари повертається. При цьому за рахунок копіру через важелі і ролик закривають зливний отвір.

Знежирена шквара, зрізана ножем, висипається на транспор­тувальний пристрій під центрифугою і направляється на сушіння.

Метод пресування має такі переваги:

• скорочується термін теплового оброблення нехарчової сиро­вини;

• поліпшується якість знежиреної шквари;

• збільшується вихід жиру;

• отриманий кормовий і технічний жир має високу якість.

При виготовленні варених кормів жир і бульйон після відстою­вання зливають. За технологією, що запропонована Національним університетом харчових технологій, бульйон не зливають, а зали­шають під час подрібнення разом зі шкварою. Термін зберігання варених кормів за цією технологією збільшується до 15 - 20 діб.