Переработка вторичного сырья в мясной промышленности

Утилизация отходов птицеводства и переработки птицы приобретает все большее экономическое значение, намного повышая себестоимость продукции птицеводства.

Это обстоятельство существенно сказывается на конкурентоспособности птицефабрик уже сейчас. Оно будет сказываться в дальнейшем в еще большей мере, поскольку наблюдается тенденция к повышению стоимости рыбной муки и усилению государственного контроля за соблюдением природоохранного законодательства, а также общее повышение конкуренции на рынке.

Традиционные технологии, как отечественные, так и зарубежные, позволяют получать из отходов кормовую муку с низким содержанием усвояемого белка (перевариваемость белка 25-50%), при этом 50-75% доступного белка теряется из-за жесткого температурного многочасового процесса обработки. Кроме того, традиционные процессы обработки требуют значительных энергозатрат и загрязняют окружающую среду.

В традиционном технологическом процессе переработки отходов потрошения птицы используют вакуумные горизонтальные котлы, в которых слой сырья медленно, обычно в течение 30-120 мин, нагревается до критической температуры стерилизации (120°С), при которой погибает основная масса спор теплостойких бактерий. Как правило, продолжительность процесса получения кормовой муки составляет 6-12 ч. При этом часть сырья быстро достигает температуры стерилизации и в течение остального времени подвергается перегреву. Продукт при этом подгорает, наступают необратимые денатурационные процессы.

Традиционная технология пришла в перерабатывающие отрасли свыше 100 лет назад. За это время вакуум- горизонтальные котлы подвергались многочисленным модернизациям, но суть их осталась неизменной: многочасовой жесткий термический процесс и в итоге «ни белка, ни жира». Вакуум-горизонтальный котел, как отечественного, так и зарубежного производства, все равно остается вакуум-горизонтальным котлом.

К сожалению, несмотря на очевидные отрицательные моменты, отечественные производители охотно закупают такое оборудование, забывая о том, что в конкурентной борьбе побеждает тот, кто использует технологии сегодняшнего, а еще лучше завтрашнего дня.

Широкое распространение получила экструзионная обработка, когда отходы птицеводства измельчают и смешивают с наполнителем (как правило, с измельченным зерном) в соотношении 1:3-5.

Существенным недостатком этих процессов являются такие моменты, когда через цех переработки вторичного сырья необходимо пропустить 3-5-кратный объем зерновой смеси, с одной стороны. С другой стороны, кератин пера и белки костной ткани практически не подвергаются в экструдерах глубокому гидролизу. Экструзионная технология может использоваться на мелких фермах, но не может быть рекомендована для крупных промышленных птицефабрик.

Для примера, птицефабрика имеет 6-тысячную линию убоя, вторичные продукты потрошения птицы составляют свыше 50,0 т в смену. Общий объем перерабатываемой массы (с учетом наполнителя) составит 150-250 т, т.е. потребуется строительство комбикормового завода вместо цеха техфабрикатов. При этом практически половина кормового белка животного происхождения, которая содержится в отходах, останется недоступной для птицы.

Во вторичных продуктах потрошения птицы практически 50% белка содержится в перо-пуховом сырье, поэтому решение проблемы перевода кератина пера в усвояемую форму имеет большее значение с позиции мобилизации резервов нативного белка и проблем экологии.

Кератин отличается высокой устойчивостью к воздействию различных реагентов и не расщепляется ферментами пищеварительных соков человека, животных и птицы, т.е. практически неусвояем.

Усилия исследователей направлены на поиски способов разрыва дисульфидных мостиков, что позволит перевести кератин из неусвояемой в усвояемую форму.

Разработано несколько десятков приемов, позволяющих разорвать дисульфидные мостики. Их можно классифицировать как гидротермический, кислотный, щелочной и ферментативный способы.

Химические способы (кислотный и щелочной гидролиз) неэффективны и в мировой практике редко используются, так как разрушаются ценные аминокислоты (триптофан, цистин, метионин, частично серин и треонин, аспарагин и глютамин превращаются соответственно в аспарагиновую и глютаминовую кислоты, а освобождающийся аммиак образует соли аммония), также происходит частичная рацемизация аминокислот и образование циклопептидов.

К отрицательным моментам следует отнести необходимость нейтрализации кислотных и щелочных гидролизатов и последующее обессоливание конечных продуктов.

Наряду с вышеизложенными недостатками имеются чисто технические трудности в практическом использовании подобных способов, так как требуются значительные затраты на приобретение специального кислотоупорного оборудования и установок для обессоливания гидролизатов, а также выполнения требований к предприятиям с категорией химических производств. Анализ достижений в этой области показал, что возможными путями устранения указанных недостатков могут быть: интенсификация термообработки сырья, переработка его в непрерывном потоке, устранение микробиологической порчи сырья до начала переработки, совмещение технологических операций, многоступенчатая очистка соковых паров с утилизацией тепла фазового превращения.

В настоящее время в мировой практике при переработке сельскохозяйственного сырья используются новейшие технологические приемы, позволяющие максимально сохранять нативные свойства и биологическую ценность, а также улучшать их при получении конечных пищевых и кормовых продуктов.

К числу таких технологических приемов относится кратковременная высокотемпературная обработка в тонком слое (НТSТ).

ГНУ ВНИИПП Россельхозакадемии совместно с партнерами разработал современную высокоэффективную технологию переработки отходов потрошения птицы на основе высокотемпературной кратковременной обработки в непрерывном потоке.

При разработке нового технологического процесса учтены недостатки существующих технологий. Новый технологический процесс переработки отходов потрошения позволяет перерабатывать сырье практически любой влажности.

Для решения поставленной задачи сконструирован двухшнековый гидролизер многопрофильного назначения

Суть процесса состоит в переходе от многочасовой (6-12 ч) дискретной обработки при температурных режимах 130-140°С к обработке в непрерывном процессе в течение 60-90 с при температуре 180-200°С.

Измельчение и обработка сырья в тонком слое позволяют производить нагрев практически мгновенно, при этом выдержка при температуре 150-180°С в течение 60-90 с гарантирует промышленную стерильность полученного продукта. В процессе гидротермической обработки в сырье наблюдаются физико-химические изменения. Меняется качество кормов, происходит их стерилизация и детоксикация, желатинизация и разрыв клеточных стенок. Наряду с изменениями физических характеристик увеличивается перевариваемость корма, повышается его питательная ценность. Кратковременная высокотемпературная обработка не ухудшает качество жира и обеспечивает максимальную сохранность незаменимых аминокислот.

В качестве теста по термоустойчивости белков из отходов потрошения птицы при кратковременной высокотемпературной обработке использован показатель содержания наиболее термочувствительной аминокислоты - доступного лизина.

Проведенные исследования показали, что при нагреве даже до 130°С лизин уже через 5 мин денатурируется на 37 %, а через 20 мин нагрева - на 65% (табл. 3).

Таблица 3. Содержание доступного лизина в зависимости от продолжительности высокотемпературного нагрева.

№ п/п	Наименование образца	Продолжительность нагрева, мин.	Содержание доступного лизина, %
1	Образец 1	0	100
2	Образец 2	5	63,8
3	Образец 3	7	42,2
4	Образец 4	20	36,8

Как видно из представленных данных, содержание доступного лизина уже через 5 мин. составляет 63,8 %, а  через 20 мин - всего 36,8%  от исходного.

По литературным данным, сокращение продолжительности нагрева до 5 мин способствует сохранению доступного лизина до 80% от исходного.

Поэтому для максимального сохранения аминокислот продолжительность пребывания пера в аппарате для кратковременной высокотемпературной обработки установлена не выше 90°С.

Результаты исследований по молекулярно-массовому распределению пептидов белка показали, что при кратковременной высокотемпературной обработке белковые соединения затронуты гидролизными процессами значительно глубже, чем при гидротермической обработке по традиционной технологии, т.е. при нагреве ниже 150°С.        

Переваримость получаемой по новой технологии кормовой белковой добавки достигает 85 %  и выше, сохранность доступных аминокислот - 80-90 %.

Вторым немаловажным моментом является тот факт, что уже через 10 с при температуре 160-180°С в среде сжиженного пара наступает практически промышленная стерильность перерабатываемого сырья.

Новый технологический процесс переработки мясокостного сырья предусматривает отделение высококачественного жира на первых секундах технологического процесса и получение высококачественной мясокостной муки. При этом практически 70% воды, содержащейся в мягких отходах, удаляется механическим путем с использованием

Коагулятора, декантера и сепаратора, тем самым экономят энергию на испарении влаги и получают жир, не подвергнутый продолжительной тепловой обработке.

В результате экономия энергии в перерасчете на энергию пара при переработке 1 т кишечника составляет 0,55 т пара, при переработке 1 т крови - 0,75 т пара.

Наиболее сложным моментом является переработка пера. Доказано, что водный гидролиз кератина пера начинается при температуре выше 150°С.

Традиционные технологии обеспечивают режим тепловой обработки на уровне 130-140°С. т.е. кератин пера практически не затрагивается процессом глубокого гидролиза.

В течение семи лет установка высокотемпературной кратковременной обработки (гидролизер) эксплуатируется на одной из птицефабрик Московской области - и на всем поголовье бройлеров доказана высокая эффективность новых продуктов.

Качество продукции подтверждено российскими и зарубежными контрольными лабораториями, а также в специальных исследованиях на бройлерах по скармливанию рационов с рыбной мукой и белковой кормовой добавкой, вырабатываемой с использованием аппарата для кратковременной высокотемпературной обработки, проведенными в ГНУ ВНИТИП Россельхозакадемии.

Исследования проводились на бройлерах по трем схемам: 1 - контрольная, 2 и 3 - опытные.

Все рационы содержали одинаковый уровень обменной энергии, протеина, жира, клетчатки, кальция, фосфора и натрия.

В контрольных партиях в состав комбикорма вводилась рыбная мука. В опытных партиях большая часть рыбной муки заменяли на белковую добавку из пера (по 2-й опытной схеме - 50%, а по 3-й опытной схеме полностью заменяли рыбную муку).

Исследования показали, что кормовая белковая добавка может полностью заменить рыбную муку в рационе без снижения зоотехнических и технико-экономических показателей выращивания бройлеров (табл. 4).

Таблица 4.  Потребности бройлерного производства в РФ в белке и жире для выработки комбикормов.

Наименование показателей	Потребность, тыс. т/год	Объемы от переработки малоценных продуктов, тыс. т/год
Масса протеина (животного)	255,0	200,1
Масса жира	10,0	43,5

На основании проведенных совместно с ГНУ ВНИТИП Россельхозакадемии исследований разработаны и утверждены методические рекомендации «Использование кормовой белковой добавки из пера в комбикормах цыплят-бройлеров» (2009).

Используя собственное сырье, получаемое при переработке бройлеров, можно на 70-75% сократить закупки дорогостоящей рыбной муки.

Кроме того, исключается образование дурно пахнущих соединений в технологическом процессе (экологическая безопасность).

Практически в 3 раза снижаются энергозатраты, исключается необходимость содержать котельную.

При замене каждой тонны рыбной муки на тонну новой перовой добавки экономия составляет 28,0 тыс. руб./т.

Себестоимость комбикорма снижается на 18%. И в итоге себестоимость мяса птицы снижается на 5,6%.

Основное преимущество нового технологического процесса заключается в том, что ни одна из существующих в мире технологий без жесткой химической обработки не в состоянии довести перевариваемость кератина пера до 85-90% за 1,5 мин обработки с максимальной сохранностью самых ценных аминокислот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В мясной промышленности ежегодно образуется до 1 млн т вторичного сырья и отходов, из которых в дальнейшем используется лишь незначительная часть.