Устройство для переработки крови сельскохозяйственных животных и его применение

Устройство для переработки крови сельскохозяйственных животных и его применение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к мясной промышленности и технологии утилизации отходов скотобоен, а именно к технологии переработки крови сельскохозяйственных животных и получению из нее железосодержащих и белковых основ. Изобретение может найти применение при получении пищевых и лечебно-профилактических продуктов и препаратов из крови сельскохозяйственных животных на предприятиях, занимающихся комплексной переработкой крови убойных животных, а также на скотобойнях и мясоперерабатывающих предприятиях.

Кровь сельскохозяйственных животных является скоропортящимся сырьем, которое требует своевременной переработки. Собранную кровь перерабатывают для различных целей: получают кровяные порошки для кормовой промышленности, плазму и пищевые красители используют в производстве колбасных изделий, получают лечебно-профилактические препараты на основе гемового железа и белковые препараты для обогащения ими различных продуктов и др.

В основе получения всех продуктов из крови сельскохозяйственных животных лежат одни и те же процессы, качество проведения которых зависит от аппаратурного оформления технологий переработки крови. Существующие потребности в функциональных продуктах питания и лечебно-профилактических препаратах позволяют создавать производственные предприятия, ориентированные на комплексную переработку крови сельскохозяйственных животных. Такие предприятия готовы производить ценные продукты из крови для кормовых, пищевых и медицинских целей. Однако производители сталкиваются с рядом трудностей, главная из которых - отсутствие недорогих и нетрудоемких способов и устройств, позволяющих быстро производить первичную комплексную переработку крови сельскохозяйственных животных. При этом из крови при первичной обработке можно получать стабилизированную кровь, фибриноген, сыворотку, плазму и гемоглобинсодержащую массу.

Известен способ комплексной переработки крови сельскохозяйственных животных для получения биологически активного вещества с противоанемическими свойствами на основе гемоглобина, включающий большое количество сложных и трудоемких операций. Способ позволяет перерабатывать кровь, исходное состояние которой может быть как жидким, так и в виде сгустков крови. Конечный готовый продукт - гемоглобин высокой степени чистоты. Данный способ имеет сложное аппаратурное оформление и позволяет получать только гемоглобин, поэтому этот способ не выгоден для предприятий, занимающихся комплексной переработкой крови [1].

Наиболее близким к заявляемому изобретению является «Способ переработки боенской крови», предусматривающий предварительную стабилизацию, сепарирование крови, разведение водой полученной плазмы и проведение гидролиза. Конечным продуктом является белковый гидролизат, который может служить основой для получения различных пищевых лечебных продуктов [2].

Недостатком данного способа является то, что из крови получают только один вид продукта и не получают другие особо ценные продукты первичной переработки крови: стабилизированная кровь, фибриноген, кровяная сыворотка, гемоглобинсодержащая масса и при сепарировании не учитывается возможность преждевременного гемолиза.

Предлагаемое изобретение лишено всех перечисленных недостатков.

Преимущество заявленного изобретения заключаются в том, что переработка крови сельскохозяйственных животных предусматривает ее комплексную переработку с максимальным извлечением из нее особо ценных продуктов первичной переработки.

При стабилизации кровь дополнительно охлаждают, дефибринирование осуществляют при невысоких скоростях вращения аппарата дефибринирования, а при сепарировании учитывают возможность преждевременного гемолиза, для чего подбирают скоростной режим вращения барабана сепаратора по расчетной формуле.

Таким образом, повышается рентабельность переработки крови сельскохозяйственных животных и появляется возможность создания предприятий, занимающихся комплексной переработкой крови сельскохозяйственных животных и получением широкого ассортимента ценных пищевых, кормовых, лечебно-профилактических и функциональных продуктов.

Известны устройства (установки) для переработки крови сельскохозяйственных животных. Например, устройство для производства кровяного порошка, включающее разделенный на две секции корпус с патрубками, в котором установлены на полых приводных валах перфорированный барабан и конический фильтрующий элемент. Предлагаемое устройство позволяет в интенсивном непрерывном режиме проводить все операции по переработке крови убойных животных только в порошок для кормовых целей. Недостатком устройства является то, что его технические возможности не позволяют получать другие виды ценных продуктов [3].

Во Всероссийском научно-исследовательском институте мясной промышленности (г.Москва) разработано устройство для струйной коагуляции пищевой крови (стабилизированная кровь убойных животных, полученная в стерильных условиях). Устройство для коагуляции крови содержит корпус с соосно укрепленной камерой, загрузочные и разгрузочные патрубки и средство для разбрызгивания крови, выполненное в виде центробежной форсунки. На входе в камеру установлен лопаточный завихритель, а стенки камеры имеют перфорацию и отражатели с отверстиями [4]. Это изобретение позволяет интенсифицировать процесс коагуляции крови, а также повысить его производительность. Однако изобретение не лишено недостатков: устройство позволяет получать только продукт для кормовой промышленности, в то время как кровь является сырьем, из которого можно получать ценные продукты для пищевых, лечебно-профилактических и медицинских целей.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является установка по патенту «Способ комплексной переработки отходов скотобоен и установка для его осуществления». Установка содержит: измельчители, ферментеры с перемешивающими устройствами, соединительные трубопроводы, насосы для перекачки материалов, емкости для сбора материалов. Изобретение позволяет получить ценный белковый высококачественный корм на основе отходов, содержащий также белки крови. Жидкофазные, твердотканевые и мягкотканевые материалы первоначально подвергают сортировке, разделению по потокам, измельчению и смешению перед ферментативным гидролизом. Полученные жидкофазные материалы после гидролиза подвергают раздельной тепловой обработке до порошкообразного состояния [5].

Преимуществом изобретения является то, что техническое оснащение устройства позволяет кровь сельскохозяйственных животных перерабатывать комплексно с другими отходами скотобоен.

Данное изобретение имеет следующий недостаток. На предлагаемой в изобретении установке нет аппаратов и технических узлов, позволяющих получать основные продукты первичной переработки крови: стабилизированную кровь, фибриноген, сыворотку, плазму и гемоглобинсодержащую массу. Кроме того, установка имеет сложное конструктивное исполнение, не является мобильной и не может быть выполнена на одной раме.

Заявляемое устройство лишено всех этих недостатков. Устройство содержит специальные узлы и аппараты: емкость и аппарат для перемешивания крови, позволяющие получать фибриноген, кровяную сыворотку и стабилизированную цельную кровь, насос для перекачки крови и ресивер для собираемой крови позволяют непрерывно отбирать кровь с нескольких животных и при этом не снижать производительность устройства. Элементы устройства являются компактными и смонтированы на одной раме, что обуславливает мобильность устройства и позволяет использовать его в виде передвижного мобильного узла либо в виде стационарно установленного устройства непосредственно в цехе.

На рисунке 1 схематично представлено предлагаемое устройство. Оно состоит из емкости для раствора-стабилизатора 1, насоса 2, ресивера для собираемой крови 3, полых ножей 4 для отбора крови от забитого животного, емкости для перемешивания крови 5, съемных лопастей аппарата для перемешивания крови 6, аппарата для перемешивания крови 7, сепаратора 8, емкости для слива гемоглобинсодержащей массы 9, емкости для слива плазмы (сыворотки) крови 10 и запорных вентилей 11-16. Все элементы расположены на одной раме. Готовое устройство может быть выполнено в виде передвижного мобильного узла, а может быть стационарно установлено в рабочем цехе предприятия.

На рисунке 2 представлено изображение емкости для перемешивания крови (вид сверху). Рисунок содержит: съемные лопасти аппарата для перемешивания крови 6, выпускные отверстия разбрызгивателя крови 18, разбрызгиватель крови 19, емкость для перемешивания крови 5, разбрызгиватель раствора-стабилизатора 21, выпускные отверстия разбрызгивателя раствора-стабилизатора 22. Рисунок наглядно показывает особенность работы некоторых узлов установки при дефибринировании крови. По окончании процесса дефибринирования крови необходимо будет извлечь съемные лопасти 6. Для этого отводятся в сторону оба разбрызгивателя 19 и 21 (положение разбрызгивателей при их отводе изображено прерывистой линией). После чего съемные лопасти 6 беспрепятственно извлекаются из емкости для перемешивания 5.

Устройство действует следующим образом.

Согласно заявленному изобретению устройство может работать в четырех режимах:

Режим №1 - получение стабилизированной крови;

Режим №2 - получение фибрина и дефибринированной крови;

Режим №3 - получение сыворотки крови и гемоглобинсодержащей массы;

Режим №4 - получение плазмы крови и гемоглобинсодержащей массы.

При работе в режиме №1 осуществляют стабилизацию собираемой крови. При работе в данном режиме не используются сепаратор 8 и емкости для слива гемоглобинсодержащей массы и плазмы (сыворотки) крови 9, 10. При сборе крови полые ножи вводятся в те точки тела животного, где расположены наиболее важные кровяные артерии (например, сонная артерия шеи). Полые ножи обеспечивают качественный забор крови без контакта с воздухом. Количество полых ножей может варьироваться от 5 до 10 (на рисунке изображено 5 полых ножей) для возможности одновременного сбора крови сразу же с нескольких животных. Работающий насос 2 через ресивер 3 качает кровь из тела животного в емкость 5. Ресивер необходим для того, чтобы при использовании всех полых ножей перекачиваемая кровь не заливала насос, при этом она скапливается в ресивере. Одновременно с кровью в емкость 5 поступает заранее приготовленный раствор-стабилизатор из емкости 1. В качестве раствора-стабилизатора используют охлажденный до 4-6°С 4% раствор цитрата натрия, который смешивается с кровью в соотношении 1:10. При этом на устройстве открыты вентили 15 и 16. В емкости 5 при помощи аппарата для перемешивания крови 7 все поступающие компоненты перемешиваются лопастями 6, и, таким образом, происходит стабилизация крови. В момент стабилизации также происходит снижение температуры крови на 6-8°С. Это необходимо для повышения нативности эритроцитов, что способствует предотвращению их преждевременного гемолиза. Процесс стабилизации длится до тех пор, пока поступает кровь в емкость 5. Готовая стабилизированная кровь сливается через вентиль 13 в заранее подготовленную емкость. По осуществляемому способу получается охлажденная стабилизированная кровь.

Получение фибрина и дефибринированной крови осуществляют также на предлагаемом устройстве, которое в данном случае работает в режиме №2. В этом режиме не используются емкость 1 с раствором-стабилизатором и так же, как в режиме, №1 сепаратор 8 и емкости для слива гемоглобинсодержащей массы и плазмы (сыворотки) крови 9, 10. Насосом 2 через ресивер 3 от животных через полые ножи 4 кровь нагнетается в емкость 5. Для осуществления работы устройства в этом режиме открыты вентили 13 и 16, закрыты вентили 14 и 15. В емкости 5 ввиду отсутствия раствора-стабилизатора начинается процесс свертывания крови, при этом кровь нагнетается при высоком значении напора в емкость 5 и сильно распыляется до состояния мелкодисперсных капель. Таким образом, замедляются процесс свертывания крови и выделение белка фибриногена, чтобы он «наматывался» только на лопастях аппарата для перемешивания крови 6 в виде «длинных нитей», а оставшаяся часть крови, представленная сывороткой, накапливается в емкости 5, а затем сливается через вентиль 13. Скорость вращения лопастей 6 находится на уровне 120-150 об/мин. Для извлечения фибриногена, который выделился в виде «намотанных нитей» на лопастях 6, осуществляют действия, описанные выше по рисунку 2. Затем после извлечения лопастей снимают с них «нити» фибриногена.

При работе в режиме №3 из дефибринированной крови получают сыворотку и гемоглобинсодержащую массу. Для этого задействованы все элементы устройства за исключением емкости 1. В этом режиме все работает так же, как и в режиме №2, только вентиль 13 закрыт, а вентиль 14 открыт.Поступающая в работающий сепаратор 8 дефибринированная кровь разделяется на сыворотку и гемоглобинсодержащую массу, которые стекают в емкости 9 и 10 через открытые вентили 11 и 12.

Ввиду того что на устройстве можно установить сепаратор любой модели, по предлагаемому способу необходимо выбрать скоростной режим вращения, основное условие которого - фактор разделения не более 2000 для предотвращения преждевременного гемолиза эритроцитов. Расчет фактора разделения ведут по формуле 1

где Fr - фактор разделения;

n - частота вращения барабана сепаратора, с^-1;

R - внутренний радиус барабана сепаратора, м;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Именно такой подход к сепарированию позволяет избежать нежелательного гемолиза эритроцитов.

Получение плазмы крови и сыворотки осуществляют на предлагаемом устройстве, которое должно работать в режиме №4. В этом случае задействованы все элементы устройства. Открыты вентили 11, 12, 14, 15, 16, закрыт вентиль 13. Насосом 2 через ресивер 3 от полых ножей 4 кровь нагнетается в емкость 5. Туда же из емкости 1 самотеком сливается раствор-стабилизатор. В емкости 5 при помощи аппарата для перемешивания крови 7 происходит смешивание крови с охлажденным раствором-стабилизатором, кровь при этом стабилизируется (параметры стабилизации описаны выше) и через вентиль 14 сливается в сепаратор 8, где разделяется на плазму, поступающую через вентиль 11 в емкость 10, и гемоглобинсодержащую массу, поступающую через вентиль 12 в емкость 9.

Для предотвращения нежелательного гемолиза эритроцитов при сепарировании по предлагаемому способу также проводят подбор скорости вращения барабана сепаратора по формуле 1.

Главные отличия предлагаемого изобретения заключаются в следующем.

1. При стабилизации крови используют охлажденный раствор-стабилизатор для снижения температуры перерабатываемой крови.

2. При получении фибрина и дефибринировании крови используют метод интенсивного распыления крови и низкоскоростное перемешивание.

3. При получении сыворотки, плазмы и гемоглобинсодержащей массы осуществляют подбор скорости вращения барабана сепаратора по формуле 1.

Пример 1. Получают стабилизированную кровь. Устройство работает в режиме №1.

Подготовленный раствор-стабилизатор заливают в емкость 1 в количестве 10 л, температура которого находится на уровне 4-6°С. Перед тем как воткнуть полый нож в забиваемое животное включают насос 2, открывают вентиль 16, остальные вентили в это время закрыты. После того как воткнули ножи в забиваемых животных, кровь начинает поступать в ресивер 3. При заполнении ресивера более чем на 1/3 кровь через насос 2 и вентиль 16 поступает в емкость 5, распыляясь разбрызгивателем 19 (рисунок 2). Оператор следит за заполнением ресивера и при заполнении его на 1/3 открывает вентиль 16. При этом раствор-стабилизатор через открытый вентиль 15 поступает в емкость 5, распыляясь разбрызгивателем 21 (рисунок 2). Таким образом, осуществляется стабилизация и охлаждение крови и предотвращается ее свертывание. Оператор по мере необходимости периодически открывает вентиль 13 и сливает стабилизированную кровь в специально подготовленную емкость.

Отличительной особенностью данного изобретения является то, что кровь сельскохозяйственных животных после убоя комплексно перерабатывается с максимальным извлечением из нее особо ценных продуктов первичной переработки: стабилизированной крови, фибриногена, сыворотки, плазмы и гемоглобинсодержащей массы. При этом все продукты получают непрерывно и быстро, не допуская процессов микробиальной порчи крови после ее сбора. К преимуществам данного изобретения можно также отнести мобильность предлагаемого в изобретении устройства и то, что устройство может работать в четырех режимах. Благодаря этому, устройство можно использовать на предприятиях, занимающихся комплексной переработкой крови сельскохозяйственных животных. При этом основные цеха предприятия будут предназначаться для последующей вторичной переработки крови, а первичную переработку крови можно осуществлять при помощи данного устройства.

Источники литературы

1. Патент (РФ) №2274003 (2006). Способ комплексной переработки крови сельскохозяйственных животных для получения биологически активного вещества с противоанемическими свойствами на основе гемоглобина, биологически активное вещество с противоанемическими свойствами (варианты) и продукт, его содержащий (варианты) / С.Л.Люблинский, И.Н.Люблинская.

2. Патент (РФ) №2128448 (1997). Способ переработки боенской крови / Л.В.Антипова, М.Б.Васильев, Н.М.Ильина.

3. Патент (РФ) №2134517 (1999). Устройство для производства кровяного порошка / О.И.Квасенков, В.А.Ломачинский, Э.С.Гореньков.

4. Патент (РФ) №2113123 (1998). Устройство для коагуляции крови / Г.Е.Лимонов, В.В.Поляков, A.M.Щеглов, Н.А.Горбунова, В.Д.Комаров.

5. Патент (РФ) №2123789 (1998). Способ комплексной переработки отходов скотобоен и установка для его осуществления / Э.Л.Ламм, Н.А.Байер, Н.М.Бражникова.

1. Устройство для переработки крови сельскохозяйственных животных, включающее емкость для раствора стабилизатора, насос, ресивер для собираемой крови, полые ножи, позволяющие непрерывно отбирать кровь с нескольких животных, емкость для перемешивания крови с разбрызгивателями, имеющими выпускные отверстия, аппарат для перемешивания крови со съемными лопастями, сепаратор, емкости для слива гемоглобинсодержащей массы и плазмы (сыворотки) крови, запорные вентили, при этом все элементы устройства расположены на одной раме.

2. Способ переработки крови сельскохозяйственных животных устройством по п.1 с получением стабилизированной крови, включающий предварительную подготовку исходного сырья, забор крови, стабилизацию крови раствором-стабилизатором, в качестве которого используют охлажденный до 4-6°С 4%-ный раствор цитрата натрия, который смешивают с кровью в соотношении 1:10.

3. Способ переработки крови сельскохозяйственных животных устройством по п.1 с получением фибрина и дефибринированной крови, включающий предварительную подготовку исходного сырья, забор крови, распыление крови, низкоскоростное перемешивание при 120-150 об/мин, извлечение образовавшихся нитей фибрина и дефибринированной крови.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что полученную дефибринированную кровь подвергают сепарированию с получением сыворотки и гемоглобинсодержащей массы, при котором подбор скорости вращения осуществляют по формулеFr=4π²n²R/g,где Fr - фактор разделения;n - частота вращения барабана сепаратора, с^-1;R - внутренний радиус барабана сепаратора, м;g - ускорение свободного падения, м/с²,при условии, что фактор разделения не превысит значение Fr=2000.

5. Способ переработки крови сельскохозяйственных животных устройством по п.1 с получением плазмы крови и гемоглобинсодержащей массы, включающий предварительную подготовку исходного сырья, забор крови, стабилизацию крови раствором-стабилизатором, в качестве которого используют охлажденный до 4-6°С 4%-ный раствор цитрата натрия, который смешивают с кровью в соотношении 1:10, сепарирование стабилизированной крови с разделением ее на плазму и гемоглобинсодержащую массу при условии, что фактор разделения не превысит значение Fr=2000.