CC BY
333
УДК 664.951.022.6
А.М. Хлыстун, С.Д. Угрюмова
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет,
690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52б
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА РЫБНОЙ МУКИ НА РОССИЙСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Проведен анализ существующих рыбомучных установок на отечественных рыбообрабатывающих предприятиях и рассмотрены перспективы использования варочного котла «Контерм», трехфазного декантера и кассетного выпарного аппарата, позволяющих осуществлять кратковременную тепловую обработку исходного сырья.
Ключевые слова: рыбная мука и жир, варочный котел «Контерм», трехфазовый декантер, кассетный выпарной аппарат.
A.M. Khlystun, S.D. Ugryumova PROSPECTS PRODUCTION OF FISH MEAL IN RUSSIAN ENTERPRISES
An analysis of existing fish meal installations on domestic fish processing enterprises and the prospects of using digester «Contherm», three-phase decanter and cassette evaporator, allowing for short-term heat treatment of raw materials.
Key words: fish meal and oil, digester «Contherm», three-phase decanter, cassette evapoprator.
По оценке продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), мировое производство рыбной муки в настоящее время составляет 5-7 млн т при потребности 10 млн т. Производство рыбьего жира достигает около 1 млн т в год. Россия в настоящий момент производит на кормовые цели всего около 60 тыс. т рыбной муки и порядка 1 тыс. т рыбьего жира [1]. При этом, по данным Минсельхоза России, реальная потребность (в случае насыщения рынка отечественной продукцией) в рыбной муке составляет 500 тыс. т в год. Импорт этой продукции в РФ на кормовые цели достигает 100 тыс. т в год и будет расти при интенсивном развитии животноводства, птицеводства и аквакультуры.
За период рыночного реформирования экономики отечественное производство рыбной муки уменьшилось в 5 раз, а рыбьего жира в - 80. Главной причиной сокращения производства стало уменьшение сырьевых возможностей рыболовства для производства рыбной муки, а именно, уменьшение по биологическим и иным причинам уловов водных биоресурсов, ранее традиционно направляемых на выпуск этой продукции, и сокращение промысла в отдаленных районах Мирового океана. В результате сегодня основным сырьевым источником для отечественного производства рыбной муки стали отходы от разделки минтая и некоторых других рыб.
Производство рыбной муки складывается из многих операций, цель которых -получение готового продукта, соответствующего требованиям ГОСТ 2116-2000. В кормовой рыбной муке должно содержаться влаги не более 12 %, жира - не более 14 % (для муки из жирного сырья не более 18 %), белка - не менее 50 %, металлопримесей - не более 0,1 г на 1 кг муки. Эти основные требования обусловливают построение схемы производства рыбной муки: для ограничения влажности введен процесс сушки, для ограничения жирности применяется частичное обезжиривание с помощью прессов или центрифуги. Для облегчения отделения жира сырье предварительно разваривают, при этом выделяется жирсодержащий бульон. Разваривание используется также и для стерилизации рыбного сырья. Термолабильность сырья и требования к содержанию белка в готовом продукте заставляют применять низкотемпературные, щадящие режимы
обработки. Это в основном касается выбора способа сушки. Для отбора металлопримесей в состав оборудования вводятся специальные магнитные сепараторы. Требования к качеству помола муки заставляют применять мельницы соответствующих конструкций [2].
На российских рыбоперерабатывающих судах и береговых предприятиях для производства кормовой муки используют рыбомучные установки (РМУ) советского производства (А1-ИЖР, И7-ИВБ и др.) и их китайские аналоги, работающие по прессовосушильной схеме. Их главными недостатками являются высокая температура варки сырья и отделение жира с помощью винтового пресса. В процессе варки разрушается часть аминокислот и полезных веществ, а применение пресса не позволяет обезжирить сырье из жирных сортов рыб, таких, как сельдь и лосось [2].
Для производства рыбной муки и жира за рубежом широко используют технологическую линию «Кондек», разработанную для получения высококачественной рыбной муки и жира, совмещающую в себе технологию и оборудование компании «Альфа Лаваль» (Швеция). Получаемая из свежей рыбы или морепродуктов, например криля, мука имеет более высокую питательную ценность, чем любая другая рыбная мука, имеющаяся в настоящий момент на рынке. Данный продукт в среднем содержит 70 % белка, в то время как мука российского производства - 60 %. Также содержание жира остается стабильно низким независимо от жирности сырья, соответственно повышаются срок хранения, питательная ценность и качество продукции.
Сырье - свежевыловленная рыба или рыбные остатки - подается в измельчитель, обеспечивающий равномерность твердых частиц и открытие жировых клеток. Далее для быстрого нагрева измельченная масса при помощи насоса подается на варку в котел «Контерм». Последующее выдерживание при температуре100 °С, способствующей эффективному выделению жира и коагуляции белка, позволяет сохранить все питательные свойства будущих продуктов. Затем разжиженная нагретая масса поступает в промежуточный бак, который обеспечивает равномерность подачи сырья на этапе сепарирования. В случае если сырьем являются морепродукты, не имеющие жесткой внутренней структуры, например криль, технологический этап измельчения отсутствует и криль напрямую подается в варочный котел [3].
Сразу после варки рыбная разжиженная масса подается на трехфазовый декантер, где разделяется на твердую белковую фазу, белковый бульон и жир. После выхода из декантера клеевая вода подвергается сгущению в выпарной установке. Твердая фаза из декантера вместе с концентратом клеевой воды подается на сушилку. Процесс сушки (как и варки) должен проводиться с минимальным воздействием тепла. Этого можно добиться, используя воздушную или вакуумную сушилку. Полученная таким способом мука из свежей рыбы - это продукт исключительной биологической ценности. Его способность к разбуханию, или водопоглощающая способность, также очень высока, что указывает на сохранение всех функциональных свойств белка.
В основе технологии производства лежат процессы нагрева и последующего извлечения (сепарирования) белка методом центробежного разделения. Нагрев сырья осуществляется для достижения двух целей: выделения жира и коагуляции белка. Как только эти цели достигнуты, дальнейшая тепловая обработка приводит лишь к снижению качества получаемых продуктов. Процесс нагрева происходит в теплообменных аппаратах
- варочных котлах. Однако большинство содержащего белок сырья из-за своих низких теплофизических свойств плохо подвергается тепловой обработке. Таким образом, только максимально необходимый и кратковременный нагрев гарантирует высокое качество белка и жира.
Благодаря своей конструкции варочный котел «Контерм» в 5-6 раз эффективнее традиционных котлов. Высокий коэффициент теплопередачи и полное использование поверхности теплообмена позволяет осуществлять нагрев измельченного сырья при температуре 5-95 °С не более чем за 100 с, в то время как при использовании традиционного варочного котла для вытопки жира на это требуется 15-20 мин. В результате обеспечивается наилучшее сохранение витаминов и аминокислот в белках. Кроме того, для размещения аппарата нужно намного меньше площади, чем для
стандартных варочных котлов эквивалентной производительности, что особенно ценно в том случае, если производство базируется непосредственно на морских рыболовецких судах.
Варочный котел представляет собой теплообменник с очищаемой поверхностью, состоящий из двух концентрических цилиндров. Поток сырья поступает во внутренний цилиндр, снабженный ротором с закрепленными на нем коаксиальными ножами из нержавеющей стали, которые закалены и отполированы для защиты от истирания и коррозии. Под действием центробежной силы ножи прижимаются к стенке цилиндра и непрерывно очищают его, что предотвращает загрязнение поверхности теплообмена. Помимо этого они обеспечивают механическое перемешивание массы сырья, создавая тем самым турбулентность в потоке продукта.
Очень тонкая и хорошо отполированная стенка внутреннего цилиндра, являющаяся поверхностью теплообмена между паром и сырьем, позволяет достигать максимально возможного коэффициента теплопередачи. Цилиндр обычно изготавливают из нержавеющей стали или для еще большего повышения коэффициента теплопередачи хромированного никеля.
Помимо нагрева технологический цикл производства белка включает в себя процессы сепарирования твердых веществ (остатков сырья) и жидкостей (белковый бульон и жир), которые осуществляются на декантерах. Сепарация на декантере происходит в горизонтальном цилиндрическом барабане, оснащенном винтовым шнеком. Продукт непрерывно подается в барабан через стационарную входную трубу и плавно разгоняется во впускном роторе. Центробежные силы вызывают быстрое осаждение твердых частиц на стенках барабана. Шнек вращается в том же направлении, но с другой скоростью, перемещая твердые частицы в направлении конической части барабана. В результате с одной стороны установки выходит жидкость, а с другой - твердые частицы. Применение декантера позволяет обезжиривать сырье из любых видов рыб [3].
Для концентрации белкового бульона в линии используется выпарная установка кассетного типа. На первой ступени кассетного испарителя продукт нагревается паром, циркулирующим в закрытых сварных отсеках кассет. Насосы удаляют конденсат, так как давление пара в кассете может опуститься ниже 1 бар. Продукт при этом циркулирует по разборным отсекам пакета кассет и в одноступенчатом испарителе соединяется с путями для пара посредством регулирующего клапана, контролируемого монитором уровня жидкости в циклоне-сепараторе I ступени.
Такая система контроля гарантирует, что свежий продукт будет поступать в испаритель с определенной скоростью по мере удаления системой выпара на стадии I. Оптимальная температура подачи продукта в испаритель должна быть примерно равна температуре кипения продукта на стадии I. Обычно рабочая температура системы составляет 55-98 °С.
Выпар из кассет стадии I очищается от одиночных мелких капелек в циклоне-сепараторе I. Затем он при помощи вакуумного насоса пропускается по закрытым отсекам кассетного испарителя стадии II, на этот раз уже выступая в роли нагревающей среды. Создаваемый на стадии II вакуум обычно соответствует температуре кипения продукта. В то же время в этом процессе удаляется пар, полученный на стадии II, вместе с неконденсируемыми газами. Затем выпар конденсируется на пластинах теплообменника при помощи охлаждающей воды и удаляется в виде конденсата, а неконденсируемые газы удаляются посредством вакуумного насоса.
Концентрация циркулирующего продукта на стадии II измеряется постоянно. Когда желаемое значение достигнуто, продукт покидает контур стадии II в качестве конечного концентрата. После того как концентрат удален и вода испарилась, давление в контуре II стадии падает. Все это контролируется датчиком уровня в циклоне-сепараторе I и передается на регулирующий клапан подачи продукта стадии I. Таким образом, весь испаритель становится единой управляемой, полностью автоматизированной системой [4].
Применение выпарного аппарата позволяет получить на выходе воду и концентрат, пригодный для смешивания с основной массой и последующей сушки, а также увеличивается выход и улучшается качество продукции. Благодаря полученной замкнутой технологической системе отсутствует неприятный запах, что особенно важно при нахождении производства в населенных пунктах.
В настоящее время на территории России нет предприятия-изготовителя рыбомучных установок. Советские РМУ моделей И7-ИВБ и А1 -ИЖР продолжает выпускать «Нежинский механический завод» (Украина), производительностью 8-10 и 30-35 т в сутки соответственно. Они работают по прессово-сушильной схеме и не предназначены для переработки отходов от жирных сортов рыб.
По статистическим данным центра мониторинга рыболовства и связи, в 2010 г. официально освоено порядка 330 тыс. т лососевых. Отходы от производства обезглавленного лосося составляют 15-20 % - получается около 66 тыс. т. Используя рассматриваемую современную технологию, можно извлечь из этого объема порядка 15 тыс. т муки и 11,5 тыс. т ветеринарного жира. При средней мировой цене 1800 долл. США за тонну муки и 1300 долл. США за тонну жира легко определить, что только от переработки лососевых в текущем году отрасль недополучила более 40 млн долл. США [5].
Таким образом, нехватка кормовых продуктов и рост их цен на мировом рынке, развитие животноводства и аквакультуры, регулярные штрафы со стороны контролирующих органов делают актуальным применение рыбомучных установок на рыбоперерабатывающих предприятиях.
Список литературы
1. Состояние мирового рыболовства и аквакультуры 2008 [Текст]. - Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная Организация Объединенных Наций, 2009. -198 с.
2. Исаев В.А. Кормовая рыбная мука [Текст] / В.А. Исаев. - М.: Агропромиздат, 1985.
- 189 с.
3. Рябиков В.Е. Производство белковых продуктов: оборудование и технологии от компании «Альфа Лаваль» [Текст] / В.Е. Рябиков // Рыбпром. - 2008. - C. 32-35.
4. Системы AlfaVap [Электронный ресурс]. URL: http://local.alfalaval.com/ru-ru/key-
technologies/heat-transfer/plate-heat-exchangers/alfavap/Documents/AlfaVap.pdf. Дата
обращения 15.01.2010.
5. Модернизация переработки рыбных отходов - залог быстрой окупаемости [Электронный ресурс]. URL: http://www.fishnews.ru/mag/articles/8828. Дата обращения 26.12.2010.
Сведения об авторах: Хлыстун Александр Максимович, магистр,
e-mail: AlexanderWolf@list.ru;
Угрюмова Светлана Дмитриевна, доктор технических наук, профессор.
