Способ получения кормовой добавки или удобрения

Способ получения кормовой добавки или удобрения

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а конкретнее к производству комбикормов и удобрений из отходов рыбоперерабатывающих предприятий и отходов спиртового и пивоваренного производства.

Известен способ получения кормовой белково-минеральной муки (RU 2262861, МПК7 А23К 1/10, опубл. 27.10.2005 г.), в котором чешую смешивают с рыбной кожей, промывают водопроводной водой, подпрессовывают с целью удаления излишков воды, далее измельчают и высушивают.

Описанный способ не обеспечивает хорошего обезжиривания сырья, что увеличивает продолжительность последующей сушки ввиду высокой адгезии (липкости) чешуи, а также ухудшает биологическую ценность продукта ввиду быстрого окисления жира на поверхности чешуи.

За ближайший аналог принят способ получения кормовой добавки или удобрения из гидробионтов (RU 2528458, МПК А23K 1/00, опубл. 20.09.2014 г.), включающий промывку чешуи водой и ее высушивание, перемешивание высушенной чешуи с рыбными отходами и водорослями, измельчение и высушивание до остаточной влажности не более 10%. Причем перемешивание, измельчение и сушка происходят одновременно в одном аппарате благодаря скоростному вращению ножей, которое обеспечивает термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха, а пары органических веществ, выделяющихся при сушке, отводят в фильтр, в качестве которого используют водоросли.

Основными недостатками способа являются длительность технологического процесса получения кормовой добавки или удобрения из-за необходимости предварительной промывки рыбной чешуи. При промывке 1500 кг сырой чешуи в рыбомоечном барабане вертикального типа и последующей выдержке для стекания жидкости с использованием перфорированного вибрационного стола с конечным содержанием влаги в промытой чешуе около 70% на данную технологическую операцию затрачивается 11,25 часов и 37,5 м³ пресной холодной воды. Кроме того, промывка чешуи приводит к весовым потерям рыбного сырья и снижает количество ценных кормовых компонентов (белки, жиры и др.) животного происхождения. С целью качественного обезжиривания сырья необходимо использовать нагрев значительных объемов пресной воды в данном процессе. В случае промывки только холодной водой (соотношение сырье/пресная вода не менее 1:10) рыбный жир практически остается на чешуе и при последующей ее сушке быстро окисляется, что приводит к ухудшению качества конечного продукта (повышенное кислотное и перекисное числа жира), резкий, неприятный запах прогорклого рыбного жира, непривлекательный внешний вид - "ржавая чешуя". Необходимость промывки чешуи связана с наличием слизи, выделяемой кожей рыбы, и посторонних примесей (кусочки кожи, мяса, плавников, костей, внутренностей, жира), образующихся при разделке рыбы на чешуесъемных машинах. Количество данных примесей может достигать 50% от массы полученной чешуи, особенно при снятии чешуи с обезглавленной рыбы, имеющей нежную или ослабленную консистенцию, или в случае неправильно настроенного режима работы дефростационного (перегрев поверхностного слоя рыбы) или чешуесъемного оборудования. Слизь рыбы состоит в основном из сложных белков (муцина и нуклеопротеидов) и является идеальной питательной средой для развития микроорганизмов. Поэтому с целью сохранения качества рыбного сырья (чешуи) необходимо, как можно раньше после снятия чешуи с рыбы, очистить ее от слизи и посторонних примесей. Задержка промывки чешуи приводит к образованию неприятных запахов (летучие продукты жизнедеятельности микроорганизмов в сырье), что сильно ухудшает условия работы на предприятии. При промывке чешуи водопроводной водой потери составляют в среднем 20-25% от начальной массы чешуи. Кроме того, слизь и примеси, находящиеся в чешуе полученной партии, которые после промывки водой удаляются, являются ценными пищевыми компонентами животного происхождения и могут быть использованы для получения комбикормов в качестве белковых составляющих животного происхождения. Значительное количество используемой промывной воды существенно усиливает нагрузку на очистные сооружения. Необходимо также отметить, что наличие в сырой чешуе кусочков мяса, кожи и внутренностей с повышенным содержанием жира, которые не удаляются при промывке, увеличивает время последующей сушки чешуи вследствие образования комков-катышей (чешуя с мясом, кожей и внутренностями) в процессе высушивания и, соответственно, энергозатраты производства. Кроме того, промытая чешуя с содержанием влаги 60-70%, в случае задержки с обработкой, начинает снова быстро обсеменяться (микробиальная порча) и является источником неприятных запахов на предприятии. Кислотное число кормовой добавки, полученной описанным способом, составляет 30-50 мгКОН/г, а срок ее хранения, как правило, не превышает 1-3 месяцев, в конце срока хранения кислотное число достигает величины предельной (55 мгКОН/г) по ГОСТ 2116-2000 для рыбной муки.

Изобретение решает задачу уменьшения длительности технологического процесса, исключения весовых потерь рыбного сырья в результате предварительной обработки чешуи, удлинения срока хранения конечных продуктов и улучшения условий труда на производстве за счет изменения способа предварительной очистки рыбной чешуи, улучшающего степень обезжиривания чешуи, применения при очистке растительного компонента, входящего в состав конечного продукта, и выбора растительного компонента с низким содержанием NaCl и приятным запахом.

Для получения необходимого технического результата в способе получения кормовой добавки или удобрения, включающем использование рыбной чешуи, коллагенсодержащих рыбных отходов и растительного компонента, предварительную очистку рыбной чешуи с последующим ее высушиванием до остаточной массовой доли влаги не более 10%, одновременное перемешивание, измельчение, термообработку и сушку смеси компонентов в емкости с вращающимися ножами с использованием высокоскоростного режима вращения ножей, обеспечивающего термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха до остаточной массовой доли влаги не более 10%, отвод паров органических веществ, выделяющихся при сушке, в фильтр, предлагается для предварительной очистки рыбной чешуи применять растительный компонент, в качестве которого использовать отходы спиртового и пивоваренного производства в виде сухой барды, которую брать в равном соотношении по весу с чешуей, и смесь обрабатывать в емкости с вращающимися ножами до остаточной массовой доли влаги в чешуе не более 30-35%, после чего обработанную смесь фракционировать, а барду, обогащенную после очистки чешуи белковыми составляющими рыбного происхождения, использовать для получения кормовой добавки или удобрения.

В предлагаемом способе в качестве растительного компонента используют отходы спиртового и пивоваренного производства в виде сухой барды. Сухая барда является массовым побочным продуктом, образующимся при производстве пищевого спирта, и отличается своей гигроскопичностью. Сухая барда при перемешивании с сырой чешуей в емкости с вращающимися ножами при использовании высокоскоростного режима вращения ножей выполняет роль водоотнимающего агента, а также щетки, механически очищающей поверхность чешуи. Барда (по сравнению с растительным компонентом в ближайшем аналоге - водорослями фурцеллярии, содержащими - 14,9 золы и более 1% NaCl) содержит гораздо меньше минеральных солей (содержание золы - 2,4%), особенно NaCl (сотые доли процента), что позволяет избежать засоления почв при применении в качестве удобрения. Кроме того, повышенное содержание солей (которые являются катализаторами окисления жира) в конечном продукте способствует увеличению кислотного числа в процессе хранения, что сокращает срок его использования. Засоление почв приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и выводу сельхозугодий из севооборота.

Барда, а также композиции на ее основе используются в качестве натурального органического удобрения под картофель, рапс, кукурузу, ячмень, рожь, виноград, многолетние травы, используется в качестве компоста при производстве грибов (вешенка) и других сельскохозяйственных культур. Недостатком данного удобрения является повышенная кислотность. Полученная после очистки чешуи обогащенная барда является более ценным органическим удобрением по сравнению с исходной, так как отличается повышенным содержанием фосфора, азота, кальция и имеет более широкий набор микроэлементов морского происхождения, также известно, что использование рыбных отходов в качестве удобрений (рыбная мука, рыбный бульон и др.) способствует понижению кислотности почв.

Кроме того, после быстрой очистки поставленной партии чешуи с использованием барды неприятный запах на предприятии практически полностью исчезал за счет предотвращения бактериальной порчи, а также за счет адсорбирующих свойств барды и наличия собственного приятного запаха (бражный, хлебный) барды, что улучшает условия труда работающих.

Время очистки (обработка барды и чешуи в установке и последующее фракционирование смеси) 1500 кг сырой непромытой чешуи составляет 2,5 час, при этом выход очищенной чешуи составляет 648,75 кг. Предлагаемый способ предварительной очистки чешуи сокращает время обработки по сравнению с мойкой чешуи (в ближайшем аналоге) в 4,5 раза и составляет 2,5 час.

После осуществления процесса предварительной очистки чешуи влажность полученной очищенной чешуи должна быть не более 30-35%. При более высокой влажности увеличивается вероятность большего налипания частичек барды на чешую, что ухудшает качество очистки чешуи (при фракционировании количество оставшейся барды в высушенной чешуе может достигать 15-30%). При содержании влаги в чешуе менее 30% начинает проявляться ломкость чешуи, увеличивается количество мелких иголочек чешуи в смеси, которые при фракционировании во вращающемся сетчатом барабане попадают во фракцию барды. В дальнейшем фракцию чешуи отдельно досушивают на любой сушильной установке до остаточной массовой доли влаги не более 10%.

Дополнительным эффектом предлагаемой очистки чешуи, является также то, что примеси (кусочки мяса, кожи, внутренностей) в процессе данной обработки измельчаются и переходят в барду при последующем фракционировании, что улучшает условия и способствует более быстрому высушиванию (из-за отсутствия образования комков-катышей) очищенной чешуи. Надо отметить, что очищенная данным способом чешуя с влажностью 30-35% хранится значительно дольше без признаков порчи и имеет тенденцию к уменьшению влажности (самовысыхание) в процессе хранения до последующего использования за счет некоторого скручивания чешуи (сокращение белка-коллагена в результате термообработки и потери влаги) и образования соответственно воздушных пустот между отдельными чешуйками (отсутствие адгезии), в отличие от промытой чешуи с влажностью 60-70%, обладающей хорошей адгезией друг к другу.

Быстро очищенная данным способом чешуя имеет меньшее содержание жира и пониженные кислотное и перекисное числа, а также меньшее содержание влаги (30-35%), степень обсемененности и адгезию, что значительно сокращает время последующей ее сушки до влажности 10% (по сравнению с сушкой промытой водой чешуи с влажностью 60-70%). Так, при осуществлении сушки чешуи по способу, описанному в ближайшем аналоге, 1500 кг сырой чешуи, промытой холодной водой, высушивают при помощи теплого воздуха (30-40°С) в сушильном барабане до остаточной влажности не более 10% за 60 часов (выход готового полуфабриката - 467 кг). После предварительной очистки 1500 кг сырой чешуи с применением сухой барды выход очищенной чешуи составил 645 кг. Последующее досушивание очищенной чешуи теплым воздухом (30-40°С) составляет 7 часов (выход готового полуфабриката-чешуи - 490 кг). Таким образом, при использовании предлагаемого способа получается увеличение выхода полуфабриката-чешуи на 23 кг (490 кг - 467 кг).

Процесс очистки чешуи и ее последующей сушки значительно сокращает и энергозатраты всего технологического цикла получения кормовой добавки или удобрения и способствует повышению качества конечного продукта рыбной кормовой добавки или удобрения за счет улучшения степени обезжиривания очищенной чешуи, а следовательно, и конечного продукта (пониженное кислотное и перекисное числа жира), что способствует увеличению его сроков хранения. Опытным путем установлено, что кормовые добавки, полученные с использованием промывки чешуи холодной водой (как в ближайшем аналоге), имели кислотные числа, как правило, от 30 до 50 мгКОН/г, срок хранения таких кормовых добавок составляет до 3 месяцев; предлагаемый способ позволяет получить кормовые добавки, в которых кислотные числа находятся в диапазоне 15-35 мгКОН/г, это позволяет увеличить срок хранения кормовых добавок до 6 месяцев.

Пример осуществления способа.

Предварительную очистку рыбной чешуи проводят в емкости, оснащенной вращающимися ножами, например можно применить установку для переработки рыбных отходов на протеиновую смесь УПС-01, производства Нежинского механического завода, г. Нежин (Украина).

Сухую барду загружают в работающую установку УПС-01, в которую сразу же добавляют свежую сырую (непромытую) чешую, где смесь перемешивается и нагревается. Используют высокоскоростной режим вращения ножей, при проведении испытаний скорость вращения ножей составляла 1380 об/мин. Необходимость загрузки вначале сухой барды в установку УПС-01 связана с необходимостью создания в емкости аэродинамического потока (вращения), выполняющего роль механической щетки, за счет скоростного соударения (трения) о сырую чешую после ее загрузки в емкость с вращающимися ножами, а также как влагоотнимающего (у чешуи) агента. Опытным путем было установлено, что оптимальным соотношением барды и чешуи в смеси является соотношение 1:1 по весу. Такое весовое соотношение компонентов обеспечивает хорошую очистку чешуи за короткий промежуток времени, исключающий пересушивание смеси, что приводит к ломкости чешуи в смеси. Влажность чешуи после очистки должна составлять 30-35%. Время обработки смеси должно обеспечивать получение очищенной чешуи с влажностью 30-35%. Поэтому время обработки предварительно устанавливают опытным путем, принимая во внимание влажность и количество примесей рыбного происхождения в поступившей партии чешуи. Как показали опытные испытания, время обработки смеси не превышает 30 сек (даже при максимальном количестве примесей и большой влажности рыбной чешуи). Оптимальный период времени очистки чешуи при применении указанных параметров обработки на данной установке составляет 20-30 сек.

Обработанную смесь с температурой около 30°С выгружают из установки. При необходимости ускорения процесса смесь охлаждают воздухом и фракционируют, например, при помощи вращающегося сетчатого барабана на две фракции - очищенную чешую и обогащенную барду. Далее полученную фракцию чешуи досушивают, например, в сушильном барабане горячим воздухом до остаточной влажности не более 10%. Высушенную чешую используют для получения кормовой добавки или удобрения по предлагаемому способу. Полученная после фракционирования обогащенная ценными белковыми составляющими рыбного происхождения барда увеличивает свой вес примерно на 50-60% и применяется в качестве растительного компонента при получении кормовой добавки или удобрения. Содержание барды в кормовой добавке или удобрении может изменяться в зависимости от необходимого процента клетчатки в кормах (ограничительный фактор), применяемых для кормления различных видов животных, а также необходимости использования различного соотношения макроэлементов NPK (азот, фосфор, калий) при использовании в качестве удобрения на различных сельскохозяйственных культурах растений.

Конкретный пример осуществления способа.

Пример 1. Сухую барду - 9 кг загружали в УПС-1, сразу же добавляли сырую непромытую чешую (смесь сардины, сардинопса) - 9 кг, смесь обрабатывали в течение 30 секунд и выгружали из установки. Полученную смесь в количестве 17,8 кг с температурой 30°С для ускорения процесса направляли на линию охлаждения воздухом, после чего фракционировали во вращающемся сетчатом барабане. Фракционированную чешую - 4 кг направляли на досушку теплым воздухом во вращающемся барабане до остаточной влажности не более 10%, вес после сушки составлял - 2,7 кг. Цикл повторяли несколько раз. Далее, высушенную чешую в количестве 17 кг загружали в установку УПС-1, затем туда добавляли сырую рыбную кожу трески - 14 кг. Полученную смесь высушивали при одновременном перемешивании и измельчении при температуре, достигающей 150°С, в течение 44 минут до остаточной влажности не более 10%. Выход готовой продукции составил - 21,7 кг.

Химический состав полученной рыбной кормовой добавки или удобрения:

влага - 10,0%, протеин - 53,2%, жир - 0,8%, зола - 36,0%, кислотное число - 20 мгКОН/г. Полученный продукт в зависимости от свежести исходного рыбного сырья можно использовать или в качестве кормовой добавки, или как удобрение, где содержание NPK - 8,7:5,8:0,16.

Полученную после чистки чешуи барду в количестве - 13,7 кг использовали как компонент при изготовлении кормовой добавки или удобрения, либо высушивали с целью хранения и дальнейшего использования, вес ее составлял 9,8 кг. Как видно из примера, масса сухой барды увеличилась на 0,8 кг, после очистки чешуи, что составляет - 8,9% от исходной сырой чешуи (9 кг) или 33,3% от высушенной чешуи (2,4 кг). Таким образом, обогащенная барда сохраняет ценные компоненты рыбного происхождения, которые удаляются в способе, описанном в ближайшем аналоге. Предлагаемая технология является безотходной.

При этом химический состав исходной барды:

влага - 9,8%, протеин - 27,5%, жир - 6,5%, зола - 8,8%, БЭВ - 47,6% (включая клетчатку 9,6%). Содержание NPK (%) - 4,4:0,4:0,2.

Химический состав высушенной барды после очистки чешуи:

влага - 9,6%, протеин - 30,0%, жир - 6,7%, зола - 10,1%, БЭВ - 43,6% (включая клетчатку - 8,8%).Содержание NPK (%) - 4,8:0,5:0,2.

Пример 2. Способ, аналогичный примеру 1, отличающийся тем, что полученную после нескольких циклов предварительной очистки чешуи и фракционирования барду, в количестве 13 кг, загружали в работающую установку УПС-01, а затем добавляли отходы судака - 9 кг и некондиционную кильку - 4 кг. Полученную смесь высушивали в установке при одновременном перемешивании и измельчении при температуре, достигающей 150°С, в течение 28 минут. Выход готовой продукции составил - 12,8 кг.

Химический состав полученной рыборастительной кормовой добавки или удобрения:

влага - 9,3%, протеин - 35,0%, жир - 9,7%, зола - 13,1%, БЭВ - 32,9% (включая клетчатку 6,6%), кислотное число - 15 мгКОН/г. Полученный продукт в зависимости от свежести исходного рыбного сырья и барды можно использовать в качестве кормовой добавки или удобрения, где NPK (%) - 5,6:1,0:0,2.

После хранения полученного продукта в течение 3-х месяцев кислотное число составляло 36 мгКОН/г, а после хранения в течение 6 месяцев - 55 мгКОН/г.

Таким образом, срок хранения кормовой добавки, полученной по предлагаемому способу (по сравнению со способом ближайшего аналога), увеличился примерно на 3 месяца и достигает 6 месяцев. Длительность технологического процесса обработки (1500 кг исходного сырья) сократилась на операции предварительной очистки чешуи до 2,5 часов (вместо ее мойки и последующего стекания жидкости - 11,25 часов) в 4,5 раза и последующего досушивания чешуи в течение 7 часов (вместо сушки промытой чешуи - 60 часов) в 8,6 раз, при практическом отсутствии весовых потерь исходного сырья.

Кроме того, после быстрой предварительной очистки поставленной партии чешуи с использованием барды совсем исчезал очень сильный неприятный запах рыбных отходов на производстве, что улучшало условия труда работающих.

Способ получения кормовой добавки или удобрения, включающий использование рыбной чешуи, коллагенсодержащих рыбных отходов и растительного компонента, предварительную очистку рыбной чешуи с последующим ее высушиванием до остаточной массовой доли влаги не более 10%, одновременное перемешивание, измельчение, термообработку и сушку смеси компонентов в емкости с вращающимися ножами с использованием высокоскоростного режима вращения ножей, обеспечивающего термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха до остаточной массовой доли влаги не более 10%, отвод паров органических веществ, выделяющихся при сушке, в фильтр, отличающийся тем, что для предварительной очистки рыбной чешуи применяют растительный компонент, в качестве которого используют отходы спиртового и пивоваренного производства в виде сухой барды, которую берут в равном соотношении по весу с чешуей, и смесь обрабатывают в емкости с вращающимися ножами до остаточной массовой доли влаги в чешуе не более 30-35%, после чего обработанную смесь фракционируют, а барду, обогащенную после очистки чешуи белковыми составляющими рыбного происхождения, используют для получения кормовой добавки или удобрения.