CC BY
10
УДК 664.9.022+66.974.434 Табл. 1. Ил. 1. Библ. 4.
предгидролизная обработка говяжьего спилка для пишевых нужд
Куцакова В.Е.|, доктор техн. наук, Кременевская М.И., канд. техн. наук, Соснина О.А., Добрягин Р.В.
ФГАОУВО Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
Ключевые слова: спилок, кальций, удаление, пищевые нужды
Реферат
Представлены и обсуждены результаты исследований по подбору параметров предгидролиз-ной обработки говяжьего спилка при его использовании с целью получения белковых гидро-лизатов пищевого назначения. Результаты исследования наглядно показали, что использование малых концентраций соляной кислоты (0,5 %), при которых ионы водорода (Н+) расходуются только на нейтрализацию гидроксида кальция, не вызывая появления отрицательного заряда на коллагене, является наилучшим способом удаления извести из спилка. Авторами получена теоретическая зависимость, описывающая процесс удаления кальция из говяжьего спилка. Полученные результаты позволяют оптимизировать длительность предгидролизной обработки спилка в целях получения нейтрального сырья в значительно более короткие сроки.
PREHYDROLYSiS TREATMENT OF BEEF SPLiT FOR FOOD PRODUCTS
iKutsakova V.E.I, Kremenevskaya M.I., Sosnina O.A., Dobryagin R.V.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics
Keywords: splits, calcium, removal, nutritional needs Summary
We consider the preparation of canned beef split before subsequent downstream processing on nutritional needs. The model of calcium removal from the beef split is substantiated. It is shown that the process time can be reduced from 40 days to 24 hours by lowering the strong acid concentration in contrast conventional calcium removal technologies of beef split leather in the presence of high strong acids concentrations.
Введение
Глубокая переработка побочного сырья животного происхождения предполагает его максимальное использование, в первую очередь на пищевые нужды. Шкуры крупного рогатого скота (голье, получаемое после удаления шерсти) распиливают по толщине, снимая внутренний, менее прочный слой - спилок, который направляют на пищевые нужды. Перед выделением спилка, шкуры обезволашивают и подвергают золению с целью удаления волос, эпидермиса и остатков подкожной клетчатки. Для этого используют зольную жидкость, содержащую, как правило, гидроксид кальция (гашеную известь) и сульфид натрия. Их концентрация и продолжительность золения зависят от характера сырья, массы шкур, технологии изготовления и последующего назначения кожи. Обе-ззоливание сырья сегодня проводится в присутствии высоких концентраций сильных кислот и является процессом длительным - порядка 40-45 суток.
При направлении говяжьего гольевого спилка на изготовление белковых продуктов (ингредиентов и гидролиза-тов) пищевого назначения необходимо учитывать, что дальнейшие режимы технологической обработки не позволяют в достаточной мере снизить содержание ионов кальция в коллагенсо-держащем сырье, что, в свою очередь, может нежелательным образом отразиться на условиях проведения гидролиза и на свойствах белковых продуктов.
В связи с этим целью исследования являлась разработка параметров пред-гидролизной обработки спилка в целях получения нейтрального сырья в значительно более короткие сроки.
Организация исследований
Предгидролизная подготовка сырья заключалась в загрузке предварительно измельченного консервированного спилка гольевого говяжьего в емкости с растворами соляной кислоты концентрациями 0,50, 0,75 и 1,00% в соотношении спилок : раствор кислоты = 1 : 2 и его выдержке при температуре 20°С в течение 24 часов. В процессе вымачивания определяли содержание Са2+ и рН растворов в емкостях со спилком. По окончании кислотной обработки спилок отмывали в проточной воде. Отмытый спилок загружали в емкости с дистиллированной водой и выдерживали.
Для контроля изменений реакции среды с консервированным спилком определяли рН раствора в первые 6 часов и после 24 часов обработки. Значение рН растворов и концентрацию катионов кальция определяли потенциометриче-ским методом на ионометрическом преобразователе И-500, представляющим собой микропроцессорный рН-метр-иономер. Калибровку преобразователя проводили по градуировочным растворам хлорида кальция (СаС12) с известной концентрацией - 0,1 моль/л и 1 моль/л. Точную концентрацию исходного 1М раствора СаС12 устанавливали титроме-трическим способом.
Результаты и обсуждение исследований
Гольевой спилок на кожевенных заводах подвергается консервированию известковым раствором для придания сырью определенных структурно-механических характеристик. Продолжительность этого процесса по традиционной технологии около 40 суток. Кроме того, суспензию гидроксида кальция применяют на этапе золения шкуросырья для ослабления связи волоса и эпидермиса с дермой, обеспечивающее последующее свободное механическое их удаление.
Химическое взаимодействие компонентов зольной жидкости с коллагеном можно представить в виде упрощённой схемы:
соо- .СОО-Са2*
Б / + Са(ОН)2=>Б + Н2О
\ NH3+ \NH2
При погружении дермы в раствор щелочей электровалентные связи в ее структуре нарушаются и диссоциация основных групп подавляется; положительно заряженная группа NH3+ переходит в незаряженную NH2, а освободившаяся группа СОО- взаимодействует с катионом щелочи, образуя с кальцием, слабо диссоциирующее соединение.
Золеное голье содержит в среднем 4 % кальция от массы сухого коллагена, из которых 1,7% химически связаны с карбоксильными группами коллагена, а остальная часть образует адсорбционное соединение и частично растворена в жидкости, пропитывающей голье [4].
2017 | №2 ВСЕ О МЯСЕ
Побочные продукты кожевенного производства - спилок с механическими повреждениями, спилковая обрезь и пр. могут быть сырьём для производства белковой оболочки или белковых продуктов [1]. И, если в производстве оболочки допускается содержание гидроксида кальция в сырье, то для производства белковых продуктов на пищевые нужды или для нужд сельского хозяйства [3] значительное содержание кальция делает невозможным получение качественной продукции без предварительной специальной подготовки.
Для удаления химически связанного с коллагеном кальция используют кислоты и соли, которые образуют с кальцием растворимые соединения. Удаление кальция происходит преимущественно из внешних слоев. В волосяных сумках при рН ниже 5 может произойти осаждение гнейста, который легко вымывается при рН выше 5. Однако использование сильных кислот может вызвать кислотный нажор.
Процесс обеззоливания является сложным и его нельзя сводить лишь к удалению гидроксида кальция и его нейтрализации. При взаимодействии кислот с гольем, прошедшим щелочную обработку, происходит не только нейтрализация гидроксида кальция, но и связывание кислот с белком, в котором уже имеется связанная щелочь:
, СОО- Са2+ - СОО-Са2+
Таблица 1
рН водных растворов при отмывке спилка
Б
HCl
•Б
- nh2
' NH3Cl
Выдержка спилка Исходная концентрация растворов Н^ при предварительной обработке, %
в растворах, ч 0,50 0,75 1,00
рН растворов при отмывке спилка в воде
1 6,80 4,20 2,30
168
7,30
4,40
3,00
Вымачивание спилка при концентрации HCl в растворах 0,5, 0,75 и 1 % и последующей отмывке показало, что наибольшее изменение рН наблюдается при вымачивании спилка в 0,5% растворе HCl [4], и составляет от 1,8 до 6,2, в то время как в 1 % растворе рН изменяется незначительно (от 1,70 до 2,25). Это связано с различной концентрацией ионов Н+ в растворах кислот, которые расходуются на нейтрализацию гидроксида кальция. Наибольшее изменение рН происходит в первые 5...6 часов, что обусловлено нейтрализацией извести в поверхностных слоях спилка, однако этого времени недостаточно для диффузии ионов Са2+ из внутренних слоев.
Спилок, обработанный в 0,50% растворе НС1 в течение 24 часов, обладает значением рН близким к нейтральному. При анализе изменения рН после промывания в дистиллированной воде
и дальнейшем вымачивании в воде в течение 7 суток можно отметить незначительное изменение значения рН (до 7,3). Этот результат говорит о практически полной нейтрализации гидроксида кальция в 0,50 % растворе соляной кислоты. Значения рН представлены в таблице 1.
При вымачивании в 0,75% и 1,00% растворах кислоты происходит значительное закисление спилка, вследствие связывания излишних ионов Н+ коллагеном, наблюдается недостаточная нейтрализация Са(ОН)2.
После промывания и вымачивания спилка в воде в течение 7 суток значение рН изменилось существенно (для 1,00 % раствора НС1 - увеличилось с 2,3 до 3,0). Таким образом, концентрация соляной кислоты, равная 0,50%, является наилучшей для нейтрализации гидроксида кальция в спилке. Для его разрыхления может быть проведена традиционная обработка кислотой, концентрацией 15-20%.
Были также получены экспериментальные данные по определению ионов Са2+ в 0,50% растворе НС1 при выдержке в нем образцов спилка в течение 24 часов.
Путем их математической обработки была получена экспоненциальная
зависимость концентрации ионов Са2+ в 0,50 % растворе соляной кислоты при вымачивании спилка от продолжительности процесса [2]:
C=2,8[(1-exp(-0,45x))]
Полученное уравнение позволяет определить значения концентрации ионов кальция в растворе кислоты при любых значениях продолжительности обработки. Анализ этого уравнения позволит обосновать наилучшее время обработки спилка в растворах кислоты, при которых достигается максимальное вымывание кальция.
На рисунке 1 представлены экспериментальные данные (точки) и теоретическая зависимость (кривая) концентрации ионов кальция от времени выдержки спилка в 0,50% растворе НС1.
Как видно из рисунка 1, при выдержке спилка в 0,50% растворе соляной кислоты, быстрое увеличение концентрации ионов Са2+ от 0 до 2,6 г/л происходит за первые 6 часов. Это обусловлено вымыванием кальция из поверхностных слоев сырья. В дальнейшем наблюдается медленное изменение концентрации ионов Са2+ (от 2,6 до 2,8 г/л), что связано с диффузией ионов кальция из глубины спилка.
ВСЕ О МЯСЕ №2 | 2017
Увеличение концентрации кислоты при вымачивании уменьшает степень удаления ионов кальция из спилка, то есть в растворе кислоты с более высоким содержанием HCl (0,75; 1,00%), концентрация ионов Са2+ со временем снижалась. По всей вероятности это связано с тем, что при уменьшении расходования ионов Н+ на нейтрализацию ОН- групп гидроксида натрия, под влиянием ионов Н+ в коллагене возникает избыточный одноименный отрицательный заряд, что способствует возникновению электростатических сил притяжения с положительно заряженными ионами Са2+, которые со временем фиксируются на белке.
Заключение
Установлено, что снижение концентрации Са2+ в растворе со временем проявляется тем больше, чем выше концентрация кислоты, поэтому использование малых концентраций соляной кислоты (0,5%), при которых
ионы Н+ расходуются только на нейтрализацию гидроксида кальция, не вызывая появления отрицательного заряда на коллагене, является наилучшим способом удаления извести из спилка.
Полученные экспериментальные данные хорошо описываются теоретической зависимостью, что подтверждает правильность предло-
женной модели процесса удаления кальция из спилка.
© КОНТАКТЫ:
Кременевская Марианна Игоревна а Marianna.Kremenevskaya@mail.ru Соснина Ольга Андреевна а sosnina.olga.ITMO@yandex.ru Добрягин Руслан Вячеславович а dobrrv93@yandex.ru
список литературы: REFERENCES:
1. Куцакова В. Е. Зависимость технологических свойств гидролизатов коллагена от концентрации катализатора / В. Е. Куцакова, С. А. Фролов, М. И. Кременевская [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2009. — № 12. — С. 20-22. Kutsakova, V. Ye. Zavisimost' tekhnologicheskikh svoystv gidrolizatov kollagena ot kontsentratsii katalizatora [Dependence of technological properties of collagen hydrolyzates on catalyst concentration] / V.Ye. Kutsakova, S.A. Frolov, M.I. Kremenevskaya [i dr.] // Khraneniye i pererabotka sel'khozsyr'ya. — 2009. — № 12. — P. 20-22.
2. Лисицын А.Б. К вопросу использования спилка крупного рогатого скота / А.Б. Лисицын, А.А. Семенова, Н.М. Ревуцкая, В.Е. Куцакова, М.В. Успенская // Всё о мясе. — 2014. — № 3. — С. 27-30. Lisitsyn A.B. K voprosu ispol'zovaniya spilka krupnogo roga-togo skota [On the use of the split of cattle] / A.B. Lisitsyn, A.A. Semenova, N.M. Revutskaya, V.Ye. Kutsakova, M.V. Us-penskaya // Vsyo o myase. — 2014. — № 3. — P. 27-30.
3. Пат. 2533037 Рос. Федерация: МП К С 05 F 1/00, A 01 N 33/00. Способ получения белкового стимулятора роста и развития растений / Куцакова В. Е., Фролов С. В., Кременевская М. И., Марченко В. И. — № 201334879/13; заявл. 24.08.2013; опубл. 20.11.2013, Бюл. № 32. — С. 6. Pat. 2533037 Ros. Federatsiya : MPK S 05 F 1/00, A 01 N 33/00. Sposob polucheniya belkovogo stimulyatora rosta i razvitiya rasteniy [A method for obtaining a protein stimulator for plant growth and development] / Kutsakova V.Ye., Frolov S.V., Kremenevskaya M.I., Marchenko V.I. — № 201334879/13; zayavl. 24.08.2013; opubl. 20.11.2013, Byul. № 32. — P. 6.
4. Страхов И.П. Химия и технология кожи и меха / И.П. Страхов, И.С. Шестакова, Д.А. Куциди и др. — Под ред. И.П. Страхова. — Москва: Легпромбытиз-дат, 1985г. — С. 496. Strakhov I.P. Khimiya i tekhnologiya kozhi i mekha [Chemistry and technology of leather and fur] / I.P. Strakhov, I.S. Shestakova, D.A. Kutsidi i dr. — Pod red. I.P. Strakho-va. — Moskva: Legprombytizdat, 1985g. — P. 496.
Международный Центр стандартизации и сертификации «Халяль» Совета муфтиев России
Ф За время работы МЦСиС "Халяль" сертификацию прошли более 200 предприятий
♦ Более 2о компаний вывели свою продукцию на экспорт
4 МЦСиС «Халяль» получил аккредитацию в Министерстве окружающей среды и водных ресурсов ОАЭ и является членом Всемирного Совета Халяль. Таким образом, сертификат, полученный в МЦСиС «Халяль» Совета Муфтиев России дает возможность экспорта продукции российских производителей в страны мусульманского мира
129090 г. Москва, Выползок переулок, д.7, стр.2, оф. 305 тел.: +7 (495) 688-95-09, факс: +7 (499) 926-03-10, e-mail: halal.smr@gmail.com
Халяль - Вера, Разум, Безопасность
WWW.HALALCENTER.ORG
