CC BY
40
УДК 675.023.72:637.146
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕРАБОТКИ ОВЧИННО-ШУБНОГО СЫРЬЯ
© 2007 г. Д.В. Шалбуев, О.Ю. Фалилеева
Среди операций выделки меха пикелевание, заключающееся в обработке шкур смесью кислот и нейтральной солью, занимает особое место. Оно представляет собой пример комбинированного воздействия на дерму, при котором происходит разрыхление волокнистой структуры и приведение дермы мехового сырья в слабокислое состояние, способствующее нормальному проведению последующих процессов [1]. Современные способы пикелевания обусловливают образование сильнокислых сточных вод, характеризующихся высокой минерализованностью [2]. Анализируя современные тенденции совершенствования процесса пикелевания, можно выделить следующие направления: значительное расширение области применения органических кислот, снижение расхода минеральной соли в рабочей ванне, совмещение ряда технологических процессов, новые способы внедрения рабочих составов в структуру дермы. На наш взгляд, интерес представляют методы, основанные на возрождении традиционных технологий переработки мехового сырья широко применяемых у ранних кочевников, основанных на использовании кислого молока и продуктов его переработки. Так, ушин-ские буряты при выделке овчин использовали телячий кал, смешанный с молоком или тесто, приготовленное из пшеничной муки с молоком. В среднем продолжительность обработки составляла 13-14 дней, за это время выделывали 8-10 овчин [3]. В работе для выполнения процесса пикелевания предлагается использовать кисломолочные композиции, выбор которых в качестве основного компонента пикельной ванны связан с тем, что при обработке шкур в растворах органических кислот белок, обладающий близкой к органической кислоте константой диссоциации, для сохранения равновесия должен поглощать сравнительно меньше органической кислоты, чем из соответствующих растворов минеральных кислот. Если сопоставить поглощение различных кислот в зависимости от рН растворов, то для органических кислот создаются более благоприятные условия, так как равным значениям рН соответствует более высокая концентрация органических кислот. Последняя способствует относительно большей сорбции кислоты в зависимости не от начальной, а от остаточной (равновесной) концентрации [4]. Химическое взаимодействие
кислоты с коллагеном приводит к разрушению водородных и электровалентных связей в его структуре. Параллельно происходит и разделение микроструктуры дермы на более мелкие структурные элементы, а их способность к склеиванию снижается. Такая подготовка структуры в сочетании с последующими механическими операциями обеспечивает достаточную тягучесть и высокую пластичность меховой шкурки.
Целью исследования является разработка технологии переработки овчинно-мехового сырья с применением производственных кисломолочных композиций, полученных на основе вторичных продуктов молочной промышленности: обезжиренного молока и сыворотки творожной.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести системный анализ культивирования ассоциаций микроорганизмов и разработать условия получения производственных кисломолочных композиций на основе вторичных продуктов молочной промышленности (обезжиренного молока и сыворотки творожной), обладающих высокой кислотообразующей способностью, и популя-ционной ауторегуляцией, устойчивых к контаминации; а также разработать технологию проведения пикелевания с использованием кисломолочных композиций при сокращенном расходе хлорида натрия, исключив из рабочей ванны агрессивные кислоты, в частности серную.
Кисломолочные композиции (КМК) получали путем объемно-доливного культивирования в течение 16-18 сут при температуре (22 ± 1) °С кисломолочных симбиозов на композиционной питательной среде, состоящей из пастеризованной смеси обезжиренного молока и обезжиренной творожной сыворотки. Ино-кулят представлял собой кефирный симбиоз и сим-биотическую курунговую закваску, применяемые для получения кисломолочных напитков в домашних условиях. На начальном этапе (в течение первых 5 сут) в качестве сырья использовали пастеризованное обезжиренное молоко. В дальнейшем, соотношение ингредиентов в смеси в процессе культивирования меняли ежесуточно, и с 15 суток в качестве сырья выступала творожная сыворотка обезжиренная. Два раза в сутки закваски подвергали механическому встряхи-
ванию по 15 мин. При данном способе культивирования титруемая кислотность кисломолочной композиции на 5-е сутки достигает 283 °Т, последующее изменение состава питательной среды незначительно отражается на кислотообразующей способности. Так, на 9-е сутки наблюдалось снижение кислотности при соотношении обезжиренного молока и сыворотки творожной 1:1. При дальнейшем культивировании, на фоне увеличения доли сыворотки творожной обезжиренной в композиционной смеси, наблюдалась высокая кислотообразующая способность кисломолочной композиции, что свидетельствует о популяционной ауторегуляции полученного симбиоза.
Полученные таким образом сочетания исследовали до шестого пересева параллельно в обезжиренном молоке и сыворотке творожной по способности ки-слотообразования. Проведена первичная идентификация микроорганизмов, представленных в полученных симбиотических производственных заквасках. Выделены чистые культуры и по совокупности морфологических, культуральных и физиолого-биохимических признаков было сделано предположение, о родовом ранге микроорганизмов [5]. Предположительно кисломолочные композиции представлены дрожжами вида Torulopsis; кокковыми формами - Lactococcus; термофильными бактериями - Lactobacilus типовые виды acidophilus, casei; род Microbacterium; уксуснокислыми бактериями - Acetobacter aceti. Ауторегуля-ционные механизмы объясняются взаимодействием микроорганизмов друг с другом через метаболиты. Известно, что дрожжи обладают стимулирующим и защитным действием по отношению к кисломолочным микроорганизмам, так как данные кисломолочные симбиозы сохраняют свою активность в течение 3-4 мес. без перевивок при комнатной температуре. Проведенные морфологические исследования показали, что ацидофильные палочки из S-формы переходят в Л-форму, что, вероятно, и объясняет повышенную энергию кислотообразования по сравнению с иноку-лятом. Замечено и активирующие действие уксуснокислых бактерий (за счет витаминизации среды). Так, в полученных кисломолочных симбиозах более высокая протеолитическая и антибиотическая активности в сравнении с симбиотическими ассоциациями иноку-лятов.
Проведены трехкратные исследования на определение соотношений микроорганизмов в рекультивированных кисломолочных композициях и определены их средние соотношения. Рекультивацию проводили в обезжиренном молоке и обезжиренной молочной сыворотке. Композиции были обозначены следующим образом: КМК1 - получена путем культивирования кислочного симбиоза кефирных грибков в пастеризованном обезжиренном молоке; КМК2 - результат культивирования кислочного симбиоза кефирных грибков в пастеризованной творожной сыворотке; КМК3 - то же - курунговой закваски в пастеризованном обезжиренном молоке; КМК4 - курунговой закваски в пастеризованной творожной сыворотке. Результаты представлены в таблице.
Соотношение культур в полученных микробных композициях
Культуры КМК1 КМК2 КМК3 КМК4
Мезофильные стрептококки 1 1 2 2
Термофильные лактобактерии 2 1 1 0,5
Лактосбраживающие дрожжи 0,25 0,25 1 0,5
Уксуснокислые бактерии 0 0 1 0,5
Сочетания микроорганизмов, которые обладали выраженной кислотообразующей способностью, исследовали на возможность использования в процессах переработки овчинно-мехового сырья. Для опытного окуночного пикелевания овчинно-мехового сырья в качестве пикельного раствора применяли кисломолочную композицию, полученную в результате рекультивации кислочных симбиозов, обладающих величиной титруемой кислотности не менее 300 °Т, концентрацией молочной кислоты не менее 25 г/дм3 или рН не менее 3,5. Эффект пикелевания обусловлен наличием молочной кислоты в композиции, накапливающейся в процессе вовлечения в метаболизм лактозы. В результате симбиотического воздействия культур микроорганизмов и молочной кислоты, содержащихся в кисломолочной композиции, происходит воздействие на коллагеновые волокна с последующим их разрыхлением и понижением величины рН водной вытяжки.
Оптимальное разрыхление кожевой ткани меховой овчины связано с постепенным и ограниченным поглощением органической кислоты, что и объясняет более «мягкое» действие пикеля. Это обеспечивает более разрыхленную, мягкую и пластическую дерму. Благодаря присутствию в композиции кисломолочных бактерий с поверхности волосяного покрова удаляются жировые вещества без повторного их осаждения на поверхности волосяного покрова и кожевой ткани. Оптимальное разрыхление коллагеновых волокон дермы без образования кислотного нажора и ослабления связи волоса с кожевой тканью достигается в случае, если кисломолочная композиция обладает величиной титруемой кислотности не менее 300 °Т. Снижение этой величины до 200 °Т и более требует увеличения продолжительности обработки до 48-72 ч, что может явиться причиной возникновения гнилостных процессов, неприятного запаха и ослабления связи волоса с кожевой тканью. Продолжительность обработки овчины кисломолочной композицией в течение 16 ч обеспечивает оптимальное разрыхление коллагеновых волокон и подготовку полуфабриката к дублению. Сокращение времени обработки может стать причиной недостаточного разрыхления коллаге-новых волокон и вызвать, при проведении процесса дубления, связывание соединений хрома в верхних
слоях дермы и возникновение такого дефекта, как непродуб. В то же время при длительности обработки более 16 ч могут начаться гнилостные процессы, вызывающие такой дефект, как теклость волоса.
Предлагаемый способ пикелевания овчинно-мехо-вого сырья осуществляли следующим образом: при подготовке сырья к обработке предварительно подбирали партию шкур овчины меховой одного способа консервирования, взвешивали. Сырье подвергали отмоке, обезжириванию и механическим операциям согласно «Технологии обработки меховых овчин» (1988 г.) [6]. Затем сырье отжимали и проводили биотехнологическое пикелевание. В баркас наливали кисломолочную композицию, добавляли расчетное количество поваренной соли, куда загружали сырье в расправленном виде. Продолжительность пикелевания 16 ч при переменном механическом воздействии. Окончание пикелевания оценивали по снижению температуры сваривания до 42-46 °С и появлению «су-шинки», образующейся от нажима пальцами на сложенную вдвое кожевую ткань. После чего проводили сток и овчину выгружали.
Дальнейшую обработку осуществляли согласно «Технологии обработки меховых овчин» (1988 г.). В процессе пикелевания, как опытного, так и типового, наблюдалось снижение температуры сваривания для образцов с 65-67 °С до 42,5 и 44 °С, соответственно, вследствие разрыхления волокнистой структуры дермы, разрыва межмолекулярных поперечных связей и вымывания углеводных компонентов. Кроме того, кожевая ткань образцов приобретала сухость и высокую пластичность, мездряная сторона становилась светлее, при складывании и натяжении образовывалась белая полоска («сушинка»). Одинаковое изменение физико-химических параметров исследуемых вариантов указывает на оптимальное разделение
микроструктуры дермы и разрушение части водородных и электровалентных связей. Полученный готовый полуфабрикат характеризовался белой кожевой тканью, равномерным наполнением, с хорошей подтяжкой (в среднем прирост площади составлял не менее 14 %). Данный эффект достигался за счет симбиоти-ческого воздействия кисломолочных микроорганизмов и продуцируемых ими метаболитов, присутствующих в кисломолочной композиции, что обеспечивало дополнительное мягчение кожевой ткани, чем и обусловливалось улучшение качества полуфабриката.
Таким образом, использование кисломолочных композиций в процессах переработки овчинно-мехового сырья позволяет получить готовую продукцию, отвечающую требованиям ГОСТ 4661-76, а также рационально использовать вторичные продукты молочной промышленности при снижении техногенного воздействия меховых предприятий на окружающую среду.
Литература
1. Химия и технология кожи и меха / И.П. Страхов, И.С. Шестакова, Д.А. Куциди и др.: Учебник для вузов. М., 1985.
2. Шалбуев Д..В. Управление качеством окружающей среды на кожевенно-меховых предприятиях. Улан-Удэ, 2004.
3. Батуева И.Б. Буряты на рубеже Х1Х-ХХ веков: хозяйство бурят. Скотоводство в дореволюционный период. Улан-Удэ, 1992.
4. Тоот Г. Связывание различных кислот и оснований сырой шкурой // Кожевенно-обувная промышленность. 1969. № 10. С. 5-18.
5. Определитель бактерий Берджи / Дж. Хоулт, Н. Григ, П. Снит и др.: 9-е изд. М., 1997.
6. Технология обработки меховых овчин. М., 1988.
Восточно-Сибирский государственный технологический университет 5 апреля 2007 г.
