CC BY
60
УДК 66.047: 661.185
В. Г. Григорьева, В. В. Давидюк, М. Э. Мезин, Е. Е. Кравцов,
Л. Х.-А. Саипова
Астраханский государственный технический университет
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ НА ОСНОВЕ БЕЛКОВЫ1Х ГИДРОЛИЗАТОВ
Подпрессовые бульоны жиромучного производства, отходы при переработке мяса, рыбы являются продуктами, утилизация которых - первостепенная задача перерабатывающей отрасли как с точки зрения использования ценных белковых компонентов, так и с точки зрения решения задач экологической безопасности. Бульон содержит 3^10 % белков и жиров и загнивает уже через несколько часов после получения, загрязняя окружающую среду продуктами разложения. Одним из рациональных способов утилизации отходов и нетрадиционных объектов промысла является производство на их основе рыбных гидролизатов (РГ) и белковых изолятов (БИ).
Область применения РГ и БИ весьма широка. Их используют как компонент при производстве макаронных, хлебобулочных изделий, диетических продуктов, напитков, соусов, вторых замороженных блюд, кондитерских изделий (конфет, бисквитов, суфле, кремов) и т. д. Они могут являться основным компонентом при производстве супов, бульонных кубиков, биологически активных веществ (стероидов, нуклеиновой кислоты, гормонов, хитозана и его производных), продуктов лечебного питания для людей с заболеваниями печени и желудочно-кишечного тракта. Кроме того, РГ и БИ могут использоваться как добавки колбасно-кулинарных изделий, при производстве продуктов, имитирующих натуральные, в качестве пенообразователей в кондитерской промышленности благодаря высокой пенообразующей способности, что и послужило в дальнейшем причиной выбора наиболее рационального способа обезвоживания.
На кафедре общей и неорганической химии Астраханского государственного технического университета под руководством профессора Е. Е. Кравцова был выбран перспективный путь использования растворов на основе РГ и БИ в смеси с ингибиторами коррозии в качестве моющих средств (МС) для очистки промышленных емкостей от нефтепродуктов и жиров в нефтехимической и пищевой промышленности.
После отпрессовки бульон, имеющий температуру около 60 °С, гидролизовался при добавлении 2^5 % раствора щелочи. Образующийся через 1^2 часа РГ, во-первых, был устойчив к разложению и, во-вторых, обладал поверхностно-активными свойствами. Были исследованы поверхностное натяжение МС на основе РГ, его моющая и эмульгирующая способность. МС, полученное из отходов, по своим свойствам не уступало растворам синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), а во многом превосходило их: при его использовании не нужен расход тепла на нагрев моющего раствора (обработка производится при температуре ок-
ружающей среды, в отличие от традиционных способов, требующих повышенных (около 80 °С) температур обработки) и дорогостоящих добавок на основе синтетических ПАВ.
Дальнейшее исследование показало, что на основе гидролизата получаются эффективные моющие растворы, которые были апробированы для очистки стальных и стеклянных емкостей от остатков нефти, мазута, осмолившихся жировых загрязнений, и эмульсии олифы для производства масляных красок. Таким образом, удалось из бросовых отходов, загрязняющих природную среду, получить полезные продукты и уменьшить экологическую опасность.
Однако РГ и БИ получают путем химического или биохимического (ферментативного) расщепления белков в условиях пищевых перерабатывающих предприятий, чаще всего находящихся на значительных расстояниях от основных потребителей МС. Это делает невыгодным транспортировку и хранение готовых МС. Отсюда очевидна перспектива сушки полученных из РГ и БИ МС до готового продукта - сухих МС.
Вследствие высокой пенообразующей способности сушку РГ, как «трудносохнущих» белковых продуктов, целесообразно проводить во вспененном состоянии. Был проведен ряд постановочных экспериментов, позволивших очертить наиболее перспективные области дальнейших поисков оптимальных условий сушки РГ.
При сушке РГ в вакуумной полочной сушилке периодического действия при кондуктивном энергоподводе интенсивность сушки очень мала (около 0,6 сухого продукта с 1 м2 рабочей поверхности в час), процесс идет неравномерно (наличие локального подгорания и недосыхания слоев продукта). Из-за высокой адгезии и когезии РГ происходит образование стекловидного слоя, сухой продукт приходится отбивать от поддонов молотками и скребками с большими трудозатратами.
Применение вакуума для интенсификации сушки и ведения процесса в более мягких температурных условиях целесообразно, однако попытки повышения степени разрежения приводили к неравномерному локальному вскипанию (вспениванию) РГ, что усложняло регулировку процесса и делало невозможным получение конечного продукта с равномерной влажностью.
При сушке РГ на распылительных сушилках процесс отличался чрезвычайно малой производительностью (0,8^1 кг сухого продукта с 1 м2 рабочей поверхности в час), низкой начальной концентрацией сухих веществ (с. в.) (менее 2 % с. в.). Кроме того, из-за залипания продукта на стенках сушилки, в воздуховодах, в системе пылеулавливания снижалась эффективность сушки и требовалось значительное время для чистки и санитарной обработки.
Предпринимались попытки сушки РГ на вальцовых сушилках при кондуктивном энергоподводе, однако удовлетворительных результатов получить не удалось. Проводились поисковые эксперименты по сушке РГ в сублимационной установке. Продукт с концентрацией 45 % с. в. при температуре от минус 35 °С до минус 40 °С не замерзал и практически
не сох. При начальной концентрации 20 % с. в. РГ удалось заморозить и высушить методом сублимации, однако эффективность процесса явно мала.
Одним из наиболее перспективных направлений в области обезвоживания жидких продуктов является сушка в псевдоожиженном слое инертных тел или затравочных частиц. Проводились работы по сушке РГ на установке с виброаэрокипящим слоем инертного материала при комбинированном подводе тепла, эффективность процесса при этом также недостаточна.
В поисковых работах по сушке РГ на установке с виброаэрокипя-щим слоем тефлоновых кубиков отмечено, что продукт вместе с носителем имел тенденцию к агрегированию (слипанию). Устойчивый режим наблюдался при подаче низкоконцентрированного материала с высоким качеством распыла, обеспечение которого затруднительно ввиду высокой вязкости и адгезии РГ, процесс характеризовался малой производительностью. Исследования процесса сушки РГ на установке с кипящим слоем стальных шариков показали необходимость чрезвычайно тонкого регулирования подачи раствора РГ с низкой начальной концентрацией (менее 20 % с. в.); иначе наступало агрегирование слоя, к тому же значительное гидродинамическое сопротивление слоя вызывало необходимость постоянного увеличения мощности воздуходувки.
Проводились поисковые эксперименты по сушке РГ в сушильном агрегате типа Я2-ОИБ для сушки жидких продуктов на инертных телах (тефлоновые кубики) разработанной под руководством проф.
В. Б. Куцаковой в Ленинградском технологическом институте холодильной промышленности, с соблюдением максимально допустимой по ТУ температуры слоя (^ = 80 °С). При пробной сушке РГ удельная производительность по сухому продукту ориентировочно составляла 5,5 кг сухого продукта с 1 м3 в час.
При анализе процесса сушки в кипящем слое отмечены следующие недостатки:
- ввиду значительного количества вспомогательного габаритного оборудования (общая площадь 57 м2, необходимая высота помещений 6 м) усложняется его размещение, особенно в судовых условиях;
- конечный продукт представляет собой пылевидный (очень тонкодисперсный) порошок, вследствие чего наблюдается сильное пыление при выгрузке и дальнейшей обработке, требуется эффективная система пылеулавливания и аспирации;
- ввиду высоких адгезионных свойств и стеклования при сушке имеется склонность к постепенному нарастанию продукта на инертных телах, что из-за низкой теплопроводности РГ снижает эффективность сушки и приводит к агрегированию материала;
- в связи с контактом РГ и высокоскоростного (до 60 м/с) теплоносителя происходит локальное вспенивание продукта, что ухудшает равномерность сушки;
- значительная энергоемкость сушилки.
Отметим, что негативной стороной рассмотренных процессов являлась вспениваемость РГ из-за их высокой пенообразующей способности, которая делает перспективным способ сушки РГ во вспененном состоянии, позволяющий резко интенсифицировать процесс, понизить адгезию РГ благодаря уменьшению контакта слоя с рабочей поверхностью сушилки при условии стабильности пеноструктуры в процессе сушки.
Таким образом, наиболее перспективным способом сушки моющих растворов на основе РГ определена вакуумная пеносушка предварительно упаренного до исходной концентрации сухих веществ С0 = 50^60 % раствора при объемном инфракрасном энергоподводе.
Получено 21.02.05
PROSPECTS OF DRY DETERGENT PRODUCTION ON THE BASIS OF PROTEIN HYDROLYSATES
V. G. Grigor'eva, V. V. Davidyuk, M. E. Mezin, E. E. Kravtsov,
L. Kh. Saipova
Technology is claimed to obtain highly effective detergents (D) on the basis of fish hydrolysates (FH) and protein isolates. At the same time this technology makes it possible to solve some problems of ecological safety-waste recovery of press liquor for meal and oil production, fish and meat offals. Surface tension of D on the basis of FH was investigated as well as its washable and emulsifying ability D, manufactured from offals, in term of its qualities, is on a par with synthetic surface active substances and is superior to all in many respects. But transportation and storage of D ready for use is economically ineffective. Hence, it is obvious the prospect of drying D manufactured from FH to finished product - dry D. The most perspective way of drying washable solutions on the basis of FH - is the vacuum foam drying of preliminary cooked product till the starting concentration of dry substances C0 = 50-60 % of solution at positive displacement infrared energy supply.
