Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ИЗ ЧЕРНОМОРСКИХ РЫБ

Изобретение относится к биотехнологии и рыбоперерабатывающей промышленности, а также к сельскому хозяйству и предназначено для получения жидкого органического удобрения, преимущественно из малоценных видов черноморских рыб.

В последние годы мелкие виды рыб составляют до 80% улова в Черноморском регионе. Только в г. Севастополе в год вылавливается около 40000 т шпрота, хамсы и песчанки. Это значительно превышает потребности местного рынка сбыта. В то же время значительное сокращение в Крыму поголовья крупного рогатого скота снижает возможности внесения органических удобрений в земли агропромышленных предприятий. Поэтому поиск новых форм органических удобрений, в том числе и из морского сырья, представляется актуальным.

Известен способ получения органического удобрения на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов (см. Патент РФ №2444502, МПК C05F 11/00, C05F 9/00, опубл. 10.03.2012), включающий загрузку смеси из органических отходов в реактор, нагревание, анаэробное сбраживание, при этом в качестве смеси из органических отходов используют подпрессовый рыбный бульон, который нагревают до температуры 80°-90°С, сепарируют с подавлением и выделением остаточного рыбьего жира, жидкую фракцию загружают в реактор, где производят анаэробное сбраживание при температуре от 50° до 55°С при постоянном перемешивании в течение 2-3 недель, от 50° до 55°С при постоянном перемешивании в течение 2-3 недель. Полученное жидкое удобрение сливают в охладительный реактор, в котором доступ кислорода частично ограничен или полностью отсутствует, затем в течение 2-х суток понижают температуру до 0°-10°С, после чего удобрение расфасовывают.

Недостатком известного способа является недостаточное качество конечного продукта. Кроме того, производство, основанное на данном способе, ухудшает атмосферу производственной зоны и окружающего пространства.

Известен (см. Патент РФ №2195130, МПК А23K 1/00, A23J 1/00, опубл. 27.12.2002) способ переработки рыбного сырья и отходов переработки для получения белковых продуктов, вводимых в корма для животных, предусматривающий перед гидролизом измельчение сырья и отбор жировой фракции. Гидролиз проводят в течение 6-7 ч в режиме открытого упаривания, а нейтрализацию осуществляют электрохимической обработкой в электролизере, разделенном мембраной на два отделения, помещая гидролизат в отделение с катодным электродом, раствор щелочи в отделение с анодным электродом и пропуская между электродами постоянный ток до установления значения рН гидролизата 5,6-7,0. При этом отбор жировой фракции осуществляют путем прогревания измельченного сырья с водой до 80-90°С, его отстаивания в течение 2-3 ч и снятия всплывшего липидного слоя для дальнейшей утилизации. Плотность постоянного тока на катоде в процессе нейтрализации устанавливают 5,5-6,0 А/дм². Упаривание гидролизата проводят до плотности 1,05-1,12 г/см³ и значения рН 4,5-6,0

Основные недостатки известного способа заключаются в ухудшении атмосферы производственной зоны и окружающего пространства из-за использования метода открытого упаривания, а также использования соляной кислоты для гидролиза, что приводит к коррозии оборудования и попаданию ионов металлов в конечный продукт.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому (см. Патент РФ №2444502, МПК A23J 1/04, C05F 9/00, опубл. 10.03.2012) является автолиз, который проводят без предварительной разделки рыбного сырья, в качестве реакционной смеси вносят жидкий технический ферментный препарат в соотношении 1:0,5 к массе фарша, автолиз ведется при температуре 55°С, естественном физиологическом значении рН 6,2±0,2 в течение 2-4 часов, до степени расщепления белка 20-40%. Автолиз завершают инактивацией ферментативной смеси путем нагревания смеси до 80-90°С в течение 15-20 минут, затем реакционную смесь охлаждают и без отделения непроферментированного остатка подвергают высушиванию при температуре 50-60°С до остаточной влажности 14,0±2%

К недостаткам известного способа относятся предварительная стадия, предусматривающая использование только свежего сырья для получения жидкого комплекса протеолитических ферментов из внутренностей разделываемых рыб, что неизбежно ведет к ухудшению атмосферы производственной зоны и окружающего пространства, а также низкая степень деградации белкового материала, заявляемая на уровне 20-40% для исходного сырья. По совокупности операций для получения 40% степени расщепления исходного сырья будет необходимо 8,5-9 ч.

Задачей изобретения «Способ получения органических удобрений из черноморских рыб» является получение двух видов удобрений: жидкого гидролизата и рыбокостной муки из малоценного замороженного рыбного сырья без предварительной разделки.

Поставленная задача достигается тем, что мелкие виды черноморских рыб (шпрот, килька, песчанка), добываемые в промышленных масштабах, используются в замороженном виде без разделки, перемалываются на фарш с размером частиц 1-5 мм, смешиваются с раствором ферментного препарата, нагретого до 60°С в соотношении 1:1,5. Гидролиз проводится в течение 4-6 ч при температуре 45-55°С протеазами бактериального или грибкового генеза до содержания азота свободных аминогрупп, определяемых методом формольного титрования, не ниже 60% в готовом гидролизате, что на 20-25% эффективнее использования автолитического расщепления ферментами сырья. Для предотвращения дальнейшего окисления липидная фракция отделяется центрифугированием. В гидролизат, осветленный от костных остатков и непроферментированного сырья, вводится ортофосфорная кислота до конечной концентрации 1-2%, нагревается до 90-100°С для прекращения работы протеолитических ферментов и дезодорации от ароматических аминов в течение 1-2 ч под вакуумом 0,0735 МПа. Упаривание проводится с использованием водокольцевого насоса, что предотвращает попадание ароматических аминов в воздух производственной зоны и окружающей среды, до плотности 1,08-1,09 г/см³ и содержания сухого растворенного вещества до 15-20%, определяемого рефрактометрическим методом. Полученный гидролизат с рН 3,0-3,5 может храниться в пластиковой таре без угрозы бактериальной контаминации при комнатной температуре. Костные остатки и непроферментированный остаток высушиваются при 120°С и измельчаются в муку. Отделение липидной фракции при помощи центрифугирования до нагревания гидролизата выше 90°С позволяет получить высококачественное сырье с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, которое может служить полуфабрикатом для производства жирорастворимых витаминов в капсулированной форме. В жидкое органическое удобрение непосредственно перед внесением в почву или подкормки растений добавляется пищевая сода для коррекции рН до 6,5-7,0. Эффективность процесса гидролиза оценивалась по количеству азота свободных аминогрупп, определяемых методом формольного титрования. Используемые ферментные препараты грибкового или бактериального генеза характеризуются высокой литической активностью и низкой себестоимостью.

Новым в изобретении является:

- перед гидролизом сырье (мелкие виды черноморских рыб) измельчают и проводят гидролиз в течение 4-6 ч в при гидромодуле фарш:раствор ферментного препарата - 1:1,5 до содержания азота аминогрупп не ниже 60%;

- отбор жировой фракции осуществляют путем центрифугирования полученного гидролизата для отделения костных остатков и всплывшего липидного слоя для дальнейшей утилизации без дополнительного нагрева;

- в гидролизат, осветленный от костных остатков и непроферментированного сырья, вводят ортофосфорную кислоту до конечной концентрации 1-2% и нагревают до 90-100°С для прекращения работы протеолитических ферментов и дезодорации от ароматических аминов в течение 1-2 ч под вакуумом при давлении -0,0735 МПа;

- упаривание проводят с использованием водокольцевого насоса, что предотвращает попадание ароматических аминов в воздух производственной зоны и окружающей среды, до плотности 1,08-1,09 г/см³ и содержания сухого растворенного вещества до 15-20%.

Изложенные выше существенные признаки в совокупности не встречаются ни в одном из проанализированных источников, не являются тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна» и, совместно с изложенными признаками, обеспечивает реализацию поставленной задачи. Из приведенных выше доводов можно сделать правомерный вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое техническое решение прошло экспериментальную проверку.

Примеры осуществления способа

Пример 1

2 килограмма мороженого шпрота измельчали на электрической мясорубке на решетке с диаметром отверстий 5 мм, фарш загружали в стеклянный реактор добавляли 2 литра нагретой до 60°С воды и 1 л раствора ферментного препарата Проторизин (100 г), нагретого до 40-45°С. Гидромодуль смеси 1:1,5 содержание фермента 2% от массы пульпы. Реактор термостатировали при температуре 40°С, гидролиз вели в течение 6 ч при рН 4,5±0,3, добавляя в среду раствор 14% соляной кислоты, и при постоянном перемешивании. Полученный гидролизат центрифугировали при 2500 об/мин в течение 30 минут. Верхний слой сливали в делительную воронку, костные остатки отделяли для сушки. В осветленный обезжиренный гидролизат добавляли 85%-ный раствор ортофосфорной кислоты до конечной концентрации 2% и кипятили в течение 2 ч при температуре 90-100°С и давлении 0,0735 МПа. Полученный гидролизат желто-оранжевого оттенка, рН 3,05, с запахом, присущим рыбному бульону, выход составил 40,5% от первоначального объема пульпы, содержание азота свободных аминогрупп 63,3%. Выход сухой рыбокостной муки составил 3,59% от массы сырого фарша.

Пример 2

2,7 килограмма мороженого шпрота измельчали на электрической мясорубке на решетке с диаметром отверстий 5 мм, фарш загружали в стеклянный реактор добавляли 3 литра нагретой до 60°С воды и 1,3 л раствора ферментного препарата Протосубтилин (81 г), нагретого до 45-50°С. Гидромодуль смеси 1:1,5 содержание фермента 1%. Реактор термостатировали при температуре 45°С, гидролиз вели в течение 6 ч при естественном рН 6,5±0,3 и постоянном перемешивании. Полученный гидролизат центрифугировали при 2500 об/мин в течение 30 минут. Верхний слой сливали в делительную воронку, костные остатки отделяли для сушки. В осветленный обезжиренный гидролизат добавляли 85%-ный раствор ортофосфорной кислоты до конечной концентрации 1% и кипятили в течение 2 ч при температуре 90-100°С и давлении 0,0735 МПа. Полученный гидролизат коричнево-оранжевого оттенка, рН 3,25, запах присущий рыбному бульону, выход составил 41,0% от первоначального объема пульпы, содержание азота свободных аминогрупп 60,5%. Выход сухой рыбокостной муки составил 2,92% от массы сырого фарша.

Пример 3

4 килограмма мороженого шпрота измельчали на электрической мясорубке на решетке с диаметром отверстий 5 мм, фарш загружали в стеклянный реактор добавляли 4 литра нагретой до 60°С воды и 2 л раствора ферментного препарата Протолад (101,5 г), нагретого до 45-50°С. Гидромодуль смеси 1:1,5 содержание фермента 1%. Реактор термостатировали при температуре 45°С, гидролиз вели в течение 6 ч при естественном рН, равном 6,5±0,3 и постоянном перемешивании. Полученный гидролизат центрифугировали при 2500 об/мин в течение 30 минут. Верхний слой сливали в делительную воронку, костные остатки отделяли для сушки. В осветленный обезжиренный гидролизат добавляли 85%-ный раствор ортофосфорной кислоты до конечной концентрации 2% и кипятили в течение 2 ч при температуре 90-100°С и давлении 0,0735 МПа. Полученный гидролизат темно-оранжевого оттенка, рН 3,17, запах присущий рыбному бульону, выход составил 45,2% от первоначального объема пульпы, содержание азота свободных аминогрупп 62,4%. Выход сухой рыбокостной муки составил 3,41% от массы сырого фарша.

Изобретение обеспечивает более полное расщепление белковых компонентов рыбного сырья, повышает качество конечного продукта, позволяет сократить количество используемых реагентов, что снижает стоимость продукции, а также позволяет улучшить экологическое и санитарное состояние производства.