Обзор современных технологических линий по приготовлению мясокостной муки Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Обзор современных технологических линий по приготовлению мясокостной муки

Тихонов Е.А. [email protected]), Карпин В.Ю.

Петрозаводский государственный университет

В настоящее время на рынке существует множество технологических линий, предназначенных для переработки отходов животноводства, звероводства и птицеводства. Среди непрерывных линий по производству кормовой муки, наиболее широко предлагают линию Я8-ФОБ-М, которая имеет различные модификации Я8-ФОБ-М03(05,06,10) [1] и предназначена для получения кормовой мясокостной муки и технического животного жира. Сырьем для их производства являются мякотные отходы, конфисканты и кость, не имеющие пищевого значения, которые остаются в больших количествах на мясо- и птицеперерабатывающих предприятиях.

Технологический процесс на линиях типа Я8-ФОБ-М включает: осмотр сырья и последующую обработку в вибрационном жироотделителе, в котором происходит плавление и экстракция жира (рисунок 1). Рабочие параметры экстракции: амплитуда 2...3 мм, частота вибрации 25 Гц, давление греющего пара 0,2...0,3 МПа. В корпус жироотделителя подают воду предварительно нагретую до температуры 90...95°С и сухой пар. Воздействие вибрации на движущийся слой сырья приводит к значительной турбулизации среды, повышению относительной скорости движения воды и сырья на границе раздела фаз, уменьшению толщины пограничной диффузионной пленки на поверхности сырья, снижению вязкости системы, интенсифицируя таким образом процесс массообмена в аппарате. Из экстрактора обезжиренное сырье поступает в промыватель-разделитель непрерывного действия, где отжимается от жира и частично обезвоживается. Во время отжима подают горячую воду 90...95°С. Для удаления мелких частиц сырья жидкая фаза, выходящая из промывателя-разделителя и экстрактора направляется насосом в отстойную шнековую центрифугу. После центрифугирования жироводную эмульсию очищают и разделяют на жировом сепараторе. Затем полученный жир сливают в бочки или в емкость для последующей отгрузки. В технологическом процессе предусмотрено использование оборотной воды. Обезжиренную шквару из промывателя-разделителя элеватором подают в шнековую сушилку. В линиях Я8-ФОБ-М03 и 05 используется один сушильный блок, а в модификациях 06 и 10 - два параллельно установленных сушильных блока. Затем высушенная шквара поступает в дробильную установку.

Рабочие параметры отдельных модификаций линии Я9-ФОБ-М представлены в таблице 1.

5 6

1 - силовой измельчитель

2 - приемный бункер

3 - вибрационный жироотделитель

4 - транспортер

5 - сушилка

6 - дробилка

7 - промыватель-разделитель

8 - жировой сепаратор

Рисунок 1. - Схема непрерывной линии переработки кости и мякотных отходов Я8-ФОБ-М10.

Таблица 1. - Сравнительные характеристики линии Я8-ФОБ-М.

Технологические показатели Модификации Я8-ФОБ

М03 М05 М06 М10

Производительность по сырью, кг/час 300 500 600 1000

Давление греющего пара, МПа 0,4... 0,6 0,4.0,6 0,4.0,6 0,4.0,6

Расход пара, кг/час 300 400 500 600

Расход воды, куб.м/час 0,25.0,40 0,30.0,45 0,30.0,50 0,50.0,70

Установленная мощность электродвигателей, кВт 80 100 100 120

Выход готовых продуктов, в % от массы сырья (кость), на линии составляет: жир - 12... 15%, мука - 45...55%. Химический состав получаемой муки характеризуется следующими показателями (усредненными): влага и жир -7.8%, зола - 23.24%, протеин - 50.60%.

Существуют так же линии Я8-ФОБ-МА (05 и 06), с измененной производительностью: 350 кг/час и 1000 кг/час, при установленной мощности электродвигателей 80 и 100 кВт соответственно [2]. В технологическом процессе этих линий предусмотрено использование оборотной воды (рисунок 2).

На рынке широко предлагаются линии, предназначенные для переработки исключительно кости. Линия ЛПК (рисунок 3) позволяет получить высококачест-

1 - силовой измельчитель

2 - вибрационный жироотделитель

3 - транспортер

4 - сушилка

5 - дробилка

6 - промыватель-разделитель

7 - жировой сепаратор

Рисунок 2. - Схема непрерывной линии переработки кости и мякотных отходов Я8-ФОБ-МА-05

и Я8-ФОБ-МА-06.

венную костную муку и пищевой жир из кости убойных животных [3]. Основные параметры вышеуказанной линии отражены в таблице 2.

Таблица 2. - Техническая характеристика линии ЛПК

Производительность по исходному сырью, кг/ч 600

Выход жира от массы исходного сырья, % 17

Выход муки от массы исходного сырья, % 48

Расход пара, кг/ч 300

Давление греющнго пара, Мпа 0,4

Расход воды (95°С), л/ч 720

Установленная мощность, кВт 120

1 - стол приемки сырья;

2 - измельчитель кости;

3 - транспортер;

4 - виброэкстрактор;

5 - разделитель центробежный;

6 - насос;

7 - осадительная центрифуга;

8 - сепаратор жировой;

9 - транспортер;

10 - сушилка;

11 - установка дробильно-просеивающая

Рисунок 3. - Линия ЛПК для приготовления высококачественной костной муки и пищевого

жира.

К числу других линий по переработке кости, предлагаемых на рынке, относят Я8-ФЛ2-К, которая является модернизацией линии Я8-ФЛК. В ней усовершенствованы конструкции и улучшены технические характеристики отдельных машин и аппаратов, внесены изменения в стандартную комплектацию [5]. По техническим характеристикам эта линия незначительно отличается от ЛПК. Результаты применения Я8-ФЛ2-К детально представлены в статье М.Л. Файвишевского [4].

На мясокомбинатах для переработки непищевого сырья широко применяют линии К7-ФКЕ, «^о^-Бшск», В2-ФЖЛ, «Титан» [6]. Ниже представлены особенности технологического процесса каждой из них.

Линия К7-ФКЕ. Процесс производства кормовой муки на этой линии включает: обработку сырья в термоаппарате (стерилизация, частичное обезжиривание, предварительное обезвоживание), измельчение вареного сырья, сушку, охлаждение и измельчение шквары, упаковку и взвешивание кормовой муки, маркировку тары (рисунок 4). Смесь мякотного и костного сырья измельчают до размера 50 мм и элеватором подают в шнековый обезвоживатель. В нем сырье подвергается тепловой обработке при давлении пара внутри рубашки и в шнековом валу аппарата 0,35.0,4 МПа в течение 20 мин. Температура продукта на выходе из аппарата составляет не менее 90 °С.

В процессе варки сырья выделяется до 3 % жира, 20 % воды в виде бульона и до 25 % сокового пара. Водно-жировая смесь через решетку в днище аппарата непрерывно отводится в жироловку, над которой установлена сетка с отверстиями диаметром не более 3 мм. Потери белка с бульоном достигают 0,6 % от массы шквары. Сваренное сырье поступает в молотковую дробилку, где измельчается

1— измельчитель;

2 — элеватор;

3 — обезвоживатель;

4 — жироловка;

5, 10 — дробилки;

6, 8 — элеваторы обогреваемые; 7 — сушильный агрегат;

9 — охладитель.

Рисунок 4. - Линия К7-ФКЕ.

до частиц размером менее 25 мм, и далее по обогреваемому элеватору подается в трехсекционную сушилку. Сушка длится 40.45 мин., при этом выделяется вторичный пар, который отводится в конденсатор, а сухой продукт с массовой долей влаги 9.10 % элеватором подается в шнековый охладитель. Предварительно охлажденную кормовую муку измельчают в молотковой дробилке (диаметр отверстий решетки - 4 мм). Кормовую муку просеивают через сито с отверстиями диаметром 4 мм, очищают от металлопримесей на магнитном уловителе, упаковывают в крафт-мешки или передают на бестарное хранение. Выход готовой продукции из смеси, содержащей 70% мякотного сырья и 30% кости, составляет до 28%. Производительность линии К7-ФКЕ - до 600 кг костной муки в смену.

Линия фирмы «^о^-Ошск». На этой линии перерабатывают непищевое сырье животного происхождения, содержащее 20.50 % сырой кости (рисунок 5). Сырье поступает в приемный бункер, разделенный на две зоны: для кости и мякотных отходов. Приемный бункер расположен ниже уровня пола и снабжен тремя шнеками, которые продвигают сырье к наклонному шнеку, подающему его в дробилку. Измельченный продукт самотеком поступает в бункер промежуточного хранения, из которого наклонным шнековым конвейером он подается в горизонтальный обогреваемый шнек закрытого типа для загрузки

1

а — участок переработки сырья: 1— приемный бункер для сырья;

2 — наклонный шнек;

3 — электромагнит;

4 — дробилка;

5 — стерилизационный аппарат(эквакокер);

6 — центрифуга; 7—циклон;

8 — дренажное устройство;

9 — сборник для жира;

10 — шнековый пресс;

11 - щит управления.

б — участок обработки муки: 1— цепной ковшовый элеватор;

2 — шнековые конвейеры;

3 — промежуточный бункер-охладитель;

4 — шнековый пресс;

5 — разгрузочный бункер;

6 — вибросито;

7 — дробилка.

Рисунок 5. - Линия фирмы «^оЛ-Бшск» (Нидерланды).

в стерилизационный аппарат (эквакокер) с паровой рубашкой. Эквакокер представляет собой горизонтальный цилиндрический котел, имеющий соосно установленную мешалку с вертикальными лопатками и трубами. Они укреплены на двух полых перегородках, расположенных на полом валу и разделяющих емкость на три зоны. Перегородки имеют отверстия для движения сырья из одной зоны в другую. Перерабатываемый продукт поступает в нижнюю часть эквакокера и непрерывно продвигается в сторону выгрузки, при этом жир нагревается до 130.150°С от паровой рубашки и обогреваемой паром мешалки в течение 2.3 мин. В результате соприкосновения сырья с горячим жиром испаряется влага, образующиеся пары проходят через циклон, где твердые частицы отделяются от капель жира. В хвостовой части эквакокера установлен лопастный регулятор, напоминающий колесо-черпалку. С его помощью смесь горячего жира и нагретого материала из последнего отсека стерелизационного аппарата удаляется и направляется в дренажное устройство. Последнее представляет собой корыто с отверстиями диаметром 2 мм, через которые жир стекает в приемный бак. В корыте установлен шнек, продвигающий шквару в сторону магнитного сепаратора. Далее шквара шнековым конвейером подается на пресс.

Отжатая шквара по одному из шнековых конвейеров поступает на повторную обработку или на получение кормовой муки. Сырье, направляемое на производство муки, загружается в промежуточный бункер-охладитель и далее цепным ковшовым элеватором - в роторную дробилку (производительность 2т/ч). Полученная мука размером 0,5.1 мм поступает в вибросито для отделения неразмолотых частиц. Просеянная мука направляется в бункер, и с помощью шнека, расположенного в нижней части, выгружается в тару.

Жир из сборника-накопителя насосом перекачивается в горизонтальную центрифугу и после очистки он поступает в емкость для хранения, при этом твердые частицы из центрифуги возвращаются шнеком в эквакокер.

Фирма ««^оЛ-Ошск» выпускает линии производительностью по сырью 5800 и 1500.1800 кг/ч, по мясокостной муке 1638 и 400.700 кг/ч. Средний выход кормовой муки на линии «^о^-Ошск» составляет 26.27,5%,

технического жира — 18,7 % от массы перерабатываемого сырья при содержании в нем кости около 39 %.

На линии фирмы «^о^-Вшск» производят кормовую муку, которая по содержанию жира и белка отвечает требованиям 1-го и 2-го сортов. Жир, полученный на этой линии, из-за темно-коричневого цвета относят к 3-му сорту.

Линии В2-ФЖЛ отечественного производства по принципу работы аналогичны линиям фирмы «^о^-Ошск» (рисунок 6).

По технологическому процессу, вышеуказанные линии незначительно отличаются друг от друга, в основном по количественным характеристикам. Последовательность операций практически одинакова: силовое измельчение (40.100 мм), экстракция жира, сушка (40.45 мин), дробление (3.4 мм). В некоторых случаях, перед сушкой (К7-ФКЕ), применяют промежуточное дробление (до 25 мм). Эта технология имеет ряд недостатков. Главным из них является то, что сушка продукта происходит после операции среднего измельчения. На наш взгляд, целесообразнее сначала высушить продукт, а затем подвергнуть его механической обработке. Но существующие технологии сушки обеспечивают эффективность процесса только при сильно развитой площади поверхности обрабатываемого продукта, то есть при условии, что материал достаточно измельчен. Но существующие технологии сушки обеспечивают

1 — термокаталитический газовый реактор;

2 — скруббер для очистки газов;

3 — конденсатор;

4 — баки для хранения жира;

5 — центрифуга ОГШ-502-К-4;

6 — нории для подачи шквары и муки;

7 — бункера бестарного хранения муки;

8 — горизонтальные шнеки; 9—дробилка для шквары: 10 — вибросито;

11— бункер для шквары;

12 — пресс для обезжиривания шквары;

13 — отстойник;

14 — дренажное устройство;

15 — стерилизационный аппарат;

16 — циклон для отделения частиц, уносимых паром;

17 — наклонные шнеки для подачи сырья;

18 — силовой нзмельчитель;

19 — электромагнит;

20 — бункер для сырья

Рисунок 6. - Линия В2-ФЖЛ.

эффективность процесса только при сильно развитой площади поверхности обрабатываемого продукта, то есть при условии, что материал достаточно измельчен. Поэтому требуется измельчить «мокрый» материал для подготовки его к сушке. Один из путей решения данной проблемы - воздействие в процессе сушки на объем, а не на площадь обрабатываемого продукта. Такую возможность дает применение СВЧ-поля.

В 2003 г. на 4-ой многоотраслевой выставке «Промышленный потенциал юга России», проходившей в Ростове-на-Дону [7], было представлено устройство микроволновой сушки, предназначенное для сушки семян различных сельскохозяйственных культур до заданной влажности. Микроволновая сушка семян не только более экономична с точки зрения энергопотребления (в 7.10 раз), но и более качественна [8]. Микроволны обладают стерилизующим эффектом в отношении стафилококков, кишечных палочек и других патогенных микроорганизмов. В некоторых случаях с помощью микроволн можно довести до кондиции испорченную продукцию. Значительное снижение энергоемкости обусловлено принципиально разными способами нагрева продукта. При использовании традиционных методов осуществляют передачу тепла от предварительно нагретого воздуха обрабатываемому продукту. Микроволновая сушка предполагает, что источником тепла является сам продукт и следовательно, тепловые потери практически отсутствуют. Кроме того, нагрев продукта происходит сразу во всем объеме, что обеспечивает равномерное распределение влаги.

Вышеизложенное позволяет предположить о возможности применения СВЧ-сушки в технологии приготовления мясокостной муки. Исходя из этого, можно модернизировать технологический процесс: СВЧ-сушка, силовое измельчение (40.100 мм), экстракция жира, дробление (3.4 мм). Преимущества такого процесса очевидны: СВЧ-сушка более экономична и качественна, затраты энергии на измельчение сухого продукта гораздо ниже чем «мокрого». Что касается экстракции жира, нами были проведены исследования по обработке кости после обвалки СВЧ-полем (при мощности излучателей 800 Вт). При этом наблюдали интенсивное жировыделение из кости, что свидетельствует о возможности решения проблемы экстракции жира путем использования СВЧ-технологий. Обращает внимание тот факт, что принцип действия на продукт вибрационных жироотделителей, применяемых в существующих линиях, и СВЧ-поля очень схожи.

Используемые для операции конечного, или промежуточного, измельчения молотковые дробилки имеют ряд недостатков. Основным из них является то, что при ударной обработке продукта трудно обеспечить требуемую однородность измельчения. Решета в дробилках гарантируют только максимальный размер частиц, при этом часть продукта просто превращается в пыль, которая не пригодна к применению и ухудшает экологию процесса измельчения. К тому же значительная часть затрачиваемой энергии уходит на совершение абсолютно

бесполезной работы по вентиляции воздуха в дробилке и излишнее измельчение материала.

На 3-й Международной специализированной выставке «Комбикорма-97» американской фирмой «VEGNER» было продемонстрировано производимое ею экструзивное оборудование [9]. Сухая экструзия - это новый эффективный способ утилизации отходов переработки птицы. Достоинства этого метода заключаются в следующем: процесс кратковременный и протекает при высоких температурах, в результате чего повышается усвоение и эффективность использования корма; разрушаются остатки пестицидов и погибают возбудители болезней.

Аналогичные разработки ведутся компанией "Insta-Pro" (США). В предлагаемом ими экструдере материал проходит несколько стадий. Первая стадия - тепловая, сырье выдерживается при температуре 120...175°С. Кратковременное воздействие температуры практически не ухудшает качества белка - перевариваемость протеина составляет 90%, усвояемость лизина до 88% [10], при этом обеспечивается обеззараживание сырья. Вторая стадия -измельчение и смешивание. Обе операции выполняются в процессе прохождения сырого продукта через компрессионные диафрагмы в стволе экструдера (процесс сухой экструзии занимает менее 30 секунд). Так же происходит обезвоживание сырья на 50% (от начальной влажности).

Метод экструзии может применяться в технологии приготовления мясокостной муки, при условии оптимизации рабочих параметров под конкретное сырье. Основным условием применимости экструзионной технологии является влажность сырья, она не должна превышать 40% [10]. Однако по данным М.Л.Файвишевского [11], влажность кости КРС варьируется от 33,6% до 56,5%, что в среднем составляет 43,4%. Учитывая наличие остатков мяса на кости после обвалки, следует, что перед экструдированием необходима предварительная сушка кости.

Таким образом, на основе обзора современных непрерывных линий по приготовлению мясокостной муки, можно предложить новую последовательность операций, для приготовления мясокостной муки из обвальной кости: СВЧ-сушка, предварительное измельчение, экструдирование. Каждая из этих операций менее энергоемка, по сравнению с существующими в настоящее время (расход энергии на измельчение будет меньше, так как сырье будет предварительно высушенно), а качество продукта будет выше, из-за сокращения времени обработки.

Список использованных источников

1. Торговый дом «Агропродмаш»: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://sim-emz.ru, свободный. Загл. с экрана. Яз. рус.

2. Фирма «СиМ»: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.sim2000.ru/po/index.htm, свободный. Загл. с экрана. Яз. рус.

3. Фирма «КОНСИТ-А»: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consit-a.ru/customers/oborudovanie/kompl ust/lpk.html, свободный. Загл. с экрана. Яз. рус.

4. Файвишевский М.Л. Линия переработки кости Я8-ФЛК/

М.Л. Файвишевский // Техника и оборудование для села. 1998. №4. С. 2324.

5. «Мясомолпром» (ЭМ завод ВНИИМПа НТЦ Россельхозакадемии): [Электронный ресурс]. Ражим доступа:

http://www.nsau.edu.ru/Bases/Meh1/org/3393.html, свободный. Загл. с экрана. Яз. рус.

6. Рогов И.А., Забашта А.Г., Казюлин Г.П. Общая технология мяса и мясопродуктов. - М.: Колос, 2000. - 367 с.: ил.

7. Еженедельник «Снабженец»: [Электронный ресурс]: коммерческий журн./ ЗАО «НС-информ». Электрон. журн.: №39 октябрь 2004. режим доступа к ст.:

http://www.snab.ru/search.html?s=http://www.snab.ru:8101/stati/39_8.html&f=% 20сушка%20свч.

8. Белгородский государственный технологический университет имени В.Г.Шухова: [Электронный ресурс]: Кафедра физики; Зав. каф. профессор А.Ф. Маслоф. Режим доступа: http://www.bstu.ru/ru/facults/atf/kafs/, свободный. Загл. с экрана. Яз. рус.

9. Кацнельсон Ю. Утилизация отходов переработки птицы/ Ю. Кацнельсон// Птицеводство. 1997. №2. С. 32-33.

10.Росляков Ю. Корм из отходов птицеводства/ Ю. Росляков// Птицеводство. 1999. №1. С. 33-34.

11.