МПК А22В 5/04

УДК 664.95 (088.83):637.344.8
К РАЗВИТИЮ СПОСОБОВ КОАГУЛИРОВАНИЯ БЕЛОКСОДЕРЖАЩИХ
ЖИДКОСТЕЙ
А.С. Горлатов, Н.А. Середа
Статья содержит предложения по совершенствованию способов коагулирования
белоксодержащих жидкостей, направленные на уменьшение потерь белка и пригара его к поверхностям
нагрева в процессе коагулирования. Предложения систематизированы в новый способ извлечения белка
из отработанных жидкостей ряда пищевых производств.
жидкость, белок, рабочая камера, нагрев, ступенчатый «сброс» давления, коагулирование, коагулят
Совершенствование любого технологического процесса предполагает, как
известно, совершенствование способов или средств его реализации. Данная работа
содержит предложения по совершенствованию способов выделения белка
из
белоксодержащих жидкостей, таких как: кровь убойных животных, молочная
сыворотка (при производстве творога, сыров, брынзы, казеина), сок объектов морского
промысла (из мяса криля, рыб низкой товарной ценности), вытяжка из мясной ткани
ракообразных, жидкие отходы рыбомучных производств, жидкие отходы от боен и др.
Известные способы коагулирования белоксодержащих жидкостей базируются, за
малым исключением, на использовании тепловых энергетических полей, в которые
помещаются обрабатываемые жидкости. Характерным недостатком таких способов
являются пригар белка к поверхности нагрева и потери белка с отработанной
жидкостью, т.е. неполное его выделение из жидкости. Использование
перфорированных поверхностей нагрева и скребков для снятия белка с поверхностей не
исключает пригара белка, а всего лишь исправляет уже полученный негативный
результат [1-3].
Известно, например, устройство для коагуляции белка из объектов морского
промысла, содержащее цилиндрический корпус для подвода и отвода обрабатываемой
среды, подвижные электроды, укрепленные на цилиндрическом валу, выполненные в
виде подпружиненных пластин, попарно соединенных с разноименными полюсами
источника тока и установленных в пазах цилиндрического вала, последний выполнен с
возможностью эксцентрического вращения относительно корпуса, при этом на
электродах установлены эластичные щетки (А.с. 862896 (СССР), заявлено 12.07.79,
№ 2795962, опубл. 15.09.81).
Основным недостатком устройства, реализующего процесс коагулирования
белка, является пригар белка к нагреваемым поверхностям. Пригар особенно
интенсивен на поверхности электродов. В результате уменьшается проводимость
электрической цепи и увеличиваются энергозатраты на процесс, снижается
производительность устройства.
Известна также установка для производства коагулята молочного белка,
реализующая способ получения коагулята, включающий постепенное нагревание
молока при повышенном давлении, последующее его охлаждение при сбросе давления
и деление продукта на сыворотку и коагулят путем подачи его на сетку из
нержавеющего металла (Заявка 2662583 (Франция), МКИ
А23С 19/024, № 9006619,
заявл. 29.05.90, опубл. 06.12.91).
Основным недостатком данной установки являются потери белка с отработанной
жидкостью и усложненность коммуникаций для образования энергетического поля с
заданными значениями параметров – температуры и давления. Для уменьшения потерь
белка молоко насыщают углекислым газом при низких температурах. Это усложняет
термообработку, которая проводится в 2-секционном нагревателе и 2-секционном
охладителе. Кроме того, возникает необходимость рекуперации углекислого газа после
охлаждения и сброса давления.
Предложения по совершенствованию способа, направленные на уменьшение
потерь белка и пригара белка к поверхностям нагрева, заключаются в следующем.
В соответствии со способом коагулирования белоксодержащих жидкостей путем
постепенного нагревания жидкости в замкнутом объеме, последующего ее охлаждения
при сбрасывании давления и деления продукта на обработанную жидкость и коагулят
обеспечивают такую последовательность процесса:
1) нагревание жидкости в замкнутом объеме ведут до температуры 130°С и
соответствующего этой температуре давления, а уменьшение температуры жидкости
обеспечивают путем ступенчатого сброса давления в замкнутом объеме и
выравнивания температуры жидкости в каждой ступени соответственно давлению
данной ступени, при этом величина шага сбрасывания избыточного давления в каждой
последующей ступени меньше величины шага сбрасывания давления в предыдущей
ступени;
2) ступенчатое сбрасывание давления прекращают, когда давление в замкнутом
объеме достигает 1,01*10
Па, а деление продукта на обработанную жидкость и
коагулят ведут при температуре от 40 до 30°С.
Повышение температуры обрабатываемой жидкости в замкнутом объеме имеет
свои преимущества, поскольку приводит к повышению давления в рабочем объеме
соответственно температуре жидкости. Это позволяет вести процесс коагулирования
жидкости при сбрасывании давления и соответствующем понижении температуры
жидкости при ее вскипании. Рост давления при нагреве обрабатываемой жидкости в
замкнутом объеме соответственно ее температуре связан с расширением жидкости,
увеличением давления насыщенного пара и газов, образующихся в объеме воздушной
подушки. По достижении температуры жидкости 130°С, т. е. при давлении 2,755*10
Па, нагрев жидкости прекращают.
Уменьшение температуры жидкости, нагретой в замкнутом объеме, путем
ступенчатого понижения избыточного давления с выравниванием температуры до
равновесного значения с давлением в каждой из ступеней, также имеет свои
преимущества.
При понижении давления в замкнутом объеме, что достигается выпуском
(сбрасыванием) из камеры части парогазовой смеси, начинается кипение жидкости и
уменьшение ее температуры до значения, равновесного с давлением. Уменьшение
температуры жидкости при ее кипении вызывается расходом тепловой энергии на
парообразование. Кипение жидкости активизирует процесс коагулирования белка, а ее
интенсивное перемешивание исключает возможность пригара белка к нагретым
поверхностям.
Благоприятно, что кипение обрабатываемой жидкости обеспечивается при
различных температурах соответственно ступеням избыточного давления, а
заканчивается при атмосферном давлении. Такое кипение белоксодержащей жидкости
способствует пластификации и текстурированию белка в виде белковых зерен
различной формы и размеров. Это снижает потери белка и увеличивает выход годного
продукта.
Убывание величины шагового сбрасывания избыточного давления в каждой
последующей ступени по сравнению с предыдущей ступенью позволяет несколько
уменьшить время пребывания обрабатываемой жидкости в условиях наиболее высоких
температур энергетического поля. Это способствует повышению качества конечного
продукта, что особенно важно при получении пищевого белка животного
происхождения. В процессе получения кормового белка шаг изменения избыточного
давления во всех ступенях может быть одинаковым.
Число ступеней сбрасывания избыточного давления в замкнутом объеме от
максимального до атмосферного с последовательно уменьшающимся шагом, которое
можно принять как предпочтительное, составляет четыре ступени (в Па):
2,755*10 - 2,025*10 ; 2,025*10 - 1,461*10 ; 1,461*10 - 1,232*10 ; 1,232*10
-1,033*10 . Шаги изменения (сброса) избыточного давления в ступенях
соответственно составляют (в Па): 0,730; 0,564; 0,229; 0,199.
Ступенчатое понижение давления прекращают после выравнивания температуры
жидкости соответственно атмосферному давлению (1,01*10
Па). Понижение
температуры жидкости до 40°С ведут либо путем обдува рабочей камеры охлажденным
воздухом, либо за счет естественных потерь тепла при комнатной температуре.
Деление продукта на обработанную жидкость и коагулят ведут путем отцеживания и
последующей фильтрации смеси в интервале упомянутых температур.
Предлагаемый
способ
коагулирования
белоксодержащих
жидкостей
осуществляется следующим образом.
В рабочую камеру заливают белоксодержащую жидкость с температурой 18-30°С,
камеру герметизируют, образуя замкнутый объем, включающий объемы жидкости (2/3
объема камеры) и воздушной подушки (1/3 объема камеры). Этим завершается
подготовка к реализации процесса коагуляции белка из белоксодержащей жидкости.
Далее подачей пара в паровую рубашку или включением электрических
нагревателей (если для нагрева рабочей поверхности используется комбинированный
способ) начинают нагревание белоксодержащей жидкости. После нагрева жидкости в
замкнутом объеме до температуры около 130°С, т.е. при давлении 2,755*10
Па,
прекращают подачу пара в паровую рубашку или выключением электрических
нагревателей нагрев жидкости прекращают. Затем следует процесс ступенчатого
сбрасывания (понижения) избыточного давления в рабочей камере.
Соединением объема воздушной подушки с атмосферой обеспечивают выпуск из
рабочей камеры части парогазовой смеси, при этом давление в рабочей камере
снижают до нижнего давления данной ступени. Например, для первой ступени
давление снижают в интервале от 2,755*10 до 2,025*10 Па. В интервале снижения
давления и по достижении нижнего значения давления ступени происходит кипение
белоксодержащей жидкости, при этом температура последней уменьшается до
значения равновесного с нижним давлением ступени. Кипение жидкости усиливает и
ускоряет процесс коагулирования белка из жидкости, а активное перемешивание
последней при кипении максимально снижает пригар белка к нагретым поверхностям
рабочей камеры.
Ступенчатое сбрасывание давления в рабочей камере прекращают при
равновесном значении температуры жидкости и давления 1,01*10 Па. Далее рабочую
камеру разгерметизируют, а температуру жидкости уменьшают до 40°С. Это
обеспечивают либо путем обдува рабочей камеры охлажденным воздухом, либо путем
теплопотерь в окружающую среду.
Полученную жидкость с температурой близкой к 40°С сливают на сетчатые
противни для последующего отцеживания и фильтрации с получением белка.
На
совершенствование
технологического
процесса
коагулирования
белоксодержащих жидкостей путем совершенствования одного из способов его
реализации оформлена и подана заявка на предполагаемое изобретение (заявка
№ 2007119057/13 от 22.05.2007).
Таким образом, способ обеспечивает уменьшение потерь белка с обработанной
жидкостью, значительно снижает пригар белка к поверхностям нагрева.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А. с. 862896 (СССР), кл. А23J 1/04. Устройство для коагуляции белка / А.Н.
Андреев, Ю.С. Веселов, В.Н. Тимофеев. – 2795962. – Заявл. 12.07.79. – Опубл. 15.09.81.
2. Пат. 2251273 РФ, МКИ А22В 5/04. Устройство для коагуляции крови / В.Н.
Кусков, В.Ю. Паульс, Н. И. Смолин. – 2003125924/13. – Заявл. 22.08.03. – Опубл. в
БИПМ, 2005. - № 13.
3. Пат. 2092059 РФ, МКИ А22В 5/04. Способ струйной коагуляции крови / О.В.
Соловьев. – 93053790/13. – Заявлено 29.11.93. – Опубл. в БИ, 1997. - № 28.
TO DEVELOPMENT OF ALBUMEN LIQUID COAGULATION METHODS
A.S. Gorlatov, N.A. Sereda
Article contains offers towards perfection of albumen liquid coagulation methods
for decrease of albumen wastes. Offers are presented a new method of albumen extraction
from waste liquids in food production.