Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб

Распылительный экстрактор представляет собой полую колонну, заполненную тяжеленной жидкостью, которая перемещается сверху вниз.  В  нижней части колонны смонтирован распылитель. Легкая жидкость, пройдя распылитель, распадается на маленькие капли, всплывающие наверх. В высшей части колонны капли соединяются и образуют маленький слой. Из этого слоя через верхний патрубок легкая жидкость, обогащенная извлекаемым компонентом, выводится из колонны [11].

Рисунок 5 - Распылительный экстрактор

 

Центрифугирование.

В зависимости от того, какая фаза движется относительно другой, различают два основных метода разделения: осаждение и фильтрование. В процессе осаждения частицы движутся относительно сплошной среды. Относительное перемещение фаз может происходить при воздействии на них какого-либо силового поля. Для разделения неоднородных сред в технике используются гравитационное, центробежное и электрическое поля.

Декантерная центрифуга Foodec 300 предназначена для обработки пищевых продуктов и напитков, для которых необходим высокий уровень гигиены и соответствие строгим санитарным нормам.

  Благодаря своей  конструкции декантерные центрифуги серии Foodec сводят к минимуму возможность окисления при производстве требующих осторожного обращения пищевых продуктов и напитков, сочетая необычайно высокую эффективность с исключительной гигиеничностью. Они чрезвычайно эффективно экстрагируют жидкость, оставляя очень сухой остаток, который идет в отходы [16].

Сепарирование.

Непрерывнодействующие отстойные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка (НОГШ).

Центрифуга  состоит из ротора и внутреннего шнекового устройства, заключенных в корпус. Суспензия подается через центральную трубу в полый вал шнека. На выходе из этой трубы внутри шнека суспензия под действием центробежной силы распределяется в полости ротора.

Ротор вращается в  кожухе в полых цапфах. Шнек вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора. Под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам ротора, а жидкость образует внутреннее кольцо, толщина которого определяется положением сливных отверстий на торце ротора. Образовавшийся осадок перемещается вследствие отставания скорости вращения шнека от скорости вращения ротора к отверстиям в роторе, через которые он выводится в камеру 6 и удаляется из центрифуги.

При движении вдоль ротора осадок уплотняется. При необходимости  он может быть промыт.

Технологические характеристики
Максимальная частота  вращения, об/мин	1600
Фактор разделения	570
Мощность, кВт	11

 

Рисунок 6 - Непрерывнодействующая отстойная горизонтальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка:1 — корпус; 2 — ротор; 3 — шнековое устройство; 4 — полый вал; 5 - центральная труба;

6-камера осадка; 7—  патрубок для фильтрата

Осветленная жидкость отводится через сливные  отверстия в камеру фильтрата и удаляется через патрубок.

Путем изменения  частоты вращения ротора и шнека  можно регулировать режим работы центрифуги, изменяя продолжительность отстаивания и выгрузки осадка.

Центрифуги  типа НОГШ обладают высокой производительностью  и применяются для разделения тонкодисперсных суспензий с высокой концентрацией твердой фазы[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Современные  подходы к совершенствованию  способов переработки

 

Рыба является основным сырьевым ресурсом для большинства  предприятий, занимающихся выловом  и обработкой гидробионтов. Видовое  разнообразие рыб велико, но благодаря  сходности строений организмов всех рыб при переработке в большинстве случаев отходами являются сходные части тела рыб.

При обработке рыбных объектов отходы производства составляют 60 %. На пищевые отходы приходится 40-45 % сырья, поступившего на обработку, что  весьма значительно. К непищевым отходам относят кости рыб, кровь, органы пищеварительного тракта, гонады, слизь, чешую, кожу. Слизь составляет для некоторых видов рыб более 20 % массы тела и теряется при мойке рыбы. Она на 80-90 % состоит из воды и содержит 10-12 % сухих веществ. В состав сухих веществ в основном входят липиды и минеральные вещества. При утилизации слизи возможно получение ряда аминокислот, в том числе незаменимых, а также фосфатидов и холестерина.

В теле рыбы полезные вещества распределены неравномерно – большая часть содержится во внутренних органах, что и определяет высокую биологическую ценность отходов переработки рыбы.

Отходы, образующиеся при  переработке рыбы, содержат большое  количество минеральных веществ, аминокислот, липидов, витаминов и азотистых веществ.

В настоящее время  успешно перерабатываются отходы рыбной промышленности для создания различных  медицинских препаратов, технических  продуктов, удобрений, кормовой муки и  других веществ, нашедших свое применение в различных отраслях народного  хозяйства [18].

Рыбные отходы благодаря  своему уникальному составу являются идеальным сырьем для производства удобрений. Удобрения, полученные из отходов  переработки гидробионтов, экологически чистые, не оказывают негативного  воздействия на растения, но при этом обладают высокой питательной ценностью.

Основное направление  современной переработки отходов  заключается в производстве рыбной муки. Рыбная мука используется в дальнейшем для производства комбинированных  кормов или непосредственно добавляется  в рацион сельскохозяйственных животных, птиц и молоди рыбы на рыборазводных заводах[7].

Печень рыб может  быть использована для производства пищевого жира, имеющего широкое пищевое  и лечебно-профилактическое применение. Рыбный печеночный жир содержит не только полиненасыщенные жирные кислоты, но и жирорастворимые витамины А и D, что позволяет считать его уникальным диетическим продуктом. Разработан ферментативный способ, который предусматривает щадящие режимы технологической обработки и обеспечивает увеличение выхода жира. Печень рыб является источником высокомолекулярных полиеновых жирных кислот (предшественник простагландинов), гепарина (антикоагулянт прямого действия), сквалена (бактерицидное вещество) и препарата, обладающего способностью активировать функцию ретикулоэндотелия [4].

Молоки морских рыб  – ценное пищевое сырье с высоким  содержанием биологически активных соединений – нуклеотидов и полиненасыщенных жирных кислот (арахидоновой, эйкозапентаеновой, докозагексаеновой). Содержащаяся в  составе молок низкомолекулярная ДНК обладает высокой биологической активностью. Она способствует активизации умственной деятельности, замедлению процессов старения, снижению уровня холестерина в крови, повышению иммунитета, оказывает общеукрепляющее действие. Молоки рыб характеризуются высоким содержанием белка, липидов, дезоксирибонук-леиновой кислоты. Молоки реализуются главным образом в мороженом виде и используются для производства консервов (паштетов), пресервов в заливках, в кулинарии (жареные)[4].

Следует отметить, что  себестоимость молок значительно ниже, чем объектов морского промысла (рыбы и ценных морепродуктов). Кроме того, при первичной обработке молок отсутствуют отходы, что обеспечивает высокую рентабельность производства.

Из хрящевой ткани  и костных хребтов с прирезями мяса лососевых рыб получают БАД, содержащие противовоспалительные компоненты, которые отвечают за обменные процессы в соединительной ткани и используются для профилактики и лечения остеопороза.

Исследования биологической  ценности мяса и костей лососевых рыб (в сумме) показали, что они отличаются хорошо сбалансированным белковым составом, незначительным содержанием липидов и, что особенно важно, сбалансированы по минеральным микронутриентам[12].

В последнее  время большое внимание уделяется  коже гидробионтов как сырью для получения структурообразующих веществ, которые используются в производстве пищевых продуктов с эмульсионной структурой.     Коллаген – структурный белок, образующий кожный покров, скелет, плавники и чешую всех видов рыб.

Как известно, коллаген является целевым сырьем для производства желатина. На сегодняшний день различными фирмами выпускаются три вида желатина: пищевой, промышленный, фотографический. Желатин, предназначенный для пищевых целей, характеризуется экологической чистотой и высокими эстетическими свойствами.

В пищевой промышленности коллаген применяют для очистки  алкогольных напитков, при производстве желатина, искусственной икры. В  медицине это многочисленные препараты, используемые при лечении гипертонической  болезни, остеоатрита, недержания мочи. Выявлен противораковый эффект рыбного коллагена. Некоторые фармацевтические компании наладили производство различных оздоровительных напитков и коктейлей, средств по снижению веса.

Совсем недавно стали  производить контактные линзы из фибриллярного белка рыб.

Большое будущее за рыбным коллагеном видят в Японии, считая его полноценной альтернативой  коллагену млекопитающих, так как  использование коллагена млекопитающих  небезопасно, учитывая последние события  массового падежа скота из-за бешенства. Японские ученые также предлагают ряд оригинальных технологий по производству продуктов питания, косметических средств и биомедицинских материалов из фибриллярных белков.

Ученые считают, что  коллаген может стать основой  для искусственной кожи, предназначенной для людей с серьезными ожогами. Возможно, также использовать коллаген рыб для изготовления искусственных кровеносных сосудов[6].

Более рациональное применение кожи рыб заключается в получении  белков (альбуминоидов, муцинов, коллагена, проколлагена), мукополисахаридов, каротиноидов, липидов, меланиновых пигментов, ядов[7].

Представляется  перспективным получение из сердец гидробионтов ряда препаратов различного физиологического действия: фермента тканевого дыхания цитохрома  С, таурина, гистидинсодержащих дипептидов, антиоксидантов. В настоящее время ферментный препарат «Цитохром С» получают из сердец крупного рогатого скота и свиней, а также из сердец лососевых рыб. Этот препарат принимает участие в процессе тканевого дыхания, осуществляя транспортировку кислорода, ускоряет окислительные процессы в организме[6].

Головы и  плавники рыб могут быть использованы при производстве суповых наборов, белковых гидрализатов, жира и кормовой муки. Мышечная ткань туловища, ястыки и гонады направляют для производства продуктов питания[18].

Плавательные  пузыри используются для производства технического клея. Сырье для получения  такого клея консервируют посолом, а  затем направляют на клееварочные заводы.

На чешуе  некоторых видов рыб содержится кристаллическое органическое вещество – гуанин, придающее рыбе характерный серебристый цвет (от 0,5 до 5%). Он широко применятся для изготовления ювелирных поделок, перламутровых имитаций, в химико-фармацевтической промышленности – для получения кофеина. Также чешую можно направлять на производство рыбного клея. Помимо этого она может быть источником специфического альбуминоида и проколлагена. Массовая доля чешуи рыбы достигает 10 %[18].

Белковые гормоны (инсулин и глюкагон) можно получить из поджелудочных желез рыб. Почки  рыб представляют собой материал для получения минеральных веществ, липолитических и протеолитических ферментов. Из надпочечников могут быть выделены кортикостероидные гормоны, адреналин и норадреналин, из гонад - незаменимые аминокислоты, половые гормоны и липидные вещества (жирорастворимые витамины, каротиноиды и фосфолипиды).

 

 

 

 

 

 

8 Проблемы  утилизации  отходов

 

Утилизация морских  гидробионтов с целью получения  биологически активных веществ, лечебно-профилактических пищевых и кормовых продуктов, медицинских препаратов свидетельствует о наступлении качественно нового этапа в использовании биологических ресурсов океана – этапа рациональной эксплуатации на основе комплексной переработки по приоритетным направлениям, позволяющим обеспечить сырьем не только пищевую и некоторые технические отрасли, но прежде всего медицинскую [6].

Реализация принципа комплексности утилизации гидробионтов требует в первую очередь интенсивного изучения химического состава метаболитов. Только знание химического состава  продуктов жизнедеятельности морских организмов, в том числе и биотоксинов, определение спектра их биологической активности создает научную основу для рациональной переработки и использования ценнейших сырьевых источников. Такое пристальное внимание к химическому составу метаболитов морских организмов и использования их по более приоритетным направлениям – в диетическом и лечебном питании, в производстве фарм- и ветпрепаратов обусловлено влиянием ряда факторов. В частности:

• возросшей потребностью в новых химических соединениях, обладающих высокой биологической активностью;
• истощением традиционных источников биологически активных соединений флоры и фауны суши;
• усилением роли лекарственного вмешательства в различные области медицины при сужении спектра не изученных в качестве потенциальных лекарств химических соединений сухопутного генеза и повышением стоимости новых лекарств;
• видовым многообразием гидробионтов, недостаточной изученностью химического состава их метаболитов;
• огромным жизненным пространством Мирового океана, в десятки раз превышающим обитаемую часть суши, а также разнообразием условий обитания и колоссальной общей биомассой гидробионтов – производителей органического вещества нашей планеты, из которого человечество в основном использовало лишь пищевые и кормовые компоненты;
• открытием в настоящее время среди метаболитов морских организмов ряда уникальных в фармакологическом отношении соединений и созданием на их основе ценнейших и эффективных мед- и ветпрепаратов и успешным внедрением их в клиническую практику;
• и что особо важно – формированием и ростом многофакторных экологических, социальных, физических и психических нагрузок на состояние здоровья людей нашей планеты, что требует прежде всего разработки профилактических мероприятий, в том числе и за счет расширения ассортимента лечебно-профилактических пищевых добавок, препаратов, позволяющих позитивно влиять на здоровье человека, его психику, на воспроизводительные функции организма[6].