СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КОСТЕЙ МАРАЛОВ

Изобретение относится к мясоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения комплекса минеральных и биологически активных веществ в виде ультрадисперсных порошков для их использования в пищевой промышленности.

Известен способ обработки кости, включающий измельчение кости сельскохозяйственных животных до размера частиц 15-25 мм, двухстадийную тепловую обработку, полировку и сушку, при этом первую стадию тепловой обработки проводят при 92-95°С в течение 12-15 минут глухим паром при давлении 1,9-3,92*10⁵ Па, а вторую - острым паром при давлении 0,5-1,0*10⁵ Па в течение 20-40 минут при температуре 105-120°С, причем, во время тепловой обработки кость перемещают со скоростью 0,02-0,025 м/сек. Для максимального сбора мякотных прирезей кость перед сушкой полируют (снимают надкостницу). Высушенную кость калибруют, кость размером частиц до 10 мм удаляют и измельчают на кормовую муку, а костный шрот направляют на выработку клея и желатина. Отделенные от кости мясные прирези направляют на производство белковых пищевых продуктов (См. патент РФ№962293, МПК C11B 1/16, публ. 30.09.82).

Однако данная технология обработки кости позволяет использовать только часть костной массы для производства минерального комплекса (костной муки), а механическая полировка кости не обеспечивает полноценного удаления надкостницы (мякотной прирези на кости после полировки обычно составляет 2,0-3,0%), что предопределяет достаточное, для возникновения гнилостных процессов, количество органических веществ при хранении муки (минерального комплекса).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение максимального выхода минеральных веществ при высокой степени очистки от органической части и полном использовании костной массы, с сохранением биологически активной составляющей прирези и надкостницы.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно заявленному способу, сырье измельчают и подвергают тепловой обработке в три стадии, первую тепловую обработку осуществляют под действием инфракрасного излучения при температуре 80-85°С в течение 2-3 часов, вторую стадию проводят посредством ультразвуковой экстракции костей при соотношении вода : сырье 1:5 при температуре 75-80°С в течение 4-5 часов при мощности ультразвуковых колебаний 37 кГц, на третьей стадии после фильтрации экстракта, костную массу подвергают размягчению путем ее обработки в автоклаве при температуре 120°С и давлении 1,5 атм в течение 3-4 часов в водной среде при соотношении сырье : вода 1:3 с последующей фильтрацией, сушкой и измельчением костной массы, при этом экстракт после второй стадии ферментируют, сушат, размалывают. Измельчение сырья проводят до размера частиц 15-25 мм. Сушку костной массы и экстракта осуществляют при температуре 45-50°С. Костную массу после третьей стадии тепловой обработки и экстракт после сушки размалывают до размера частиц 20 мкм. В качестве фермента используют, например, протомикс при температуре 45-55°С и рН от 3 до 5 при дозе фермента 20 ЕД действия на 1 г экстракта в течение 4 часов.

Для выявления оптимальных параметров способа была проведено ряд исследований.

После измельчения костей маралов до частиц 20 мм костная масса подвергалась обезжириванию путем воздействия инфракрасного излучения при экспозиции: температура 70, 75, 80, 85, 90°С в течение 1, 2, 3 часа при органолептической оценке результатов (Таблица 1).

Как показали исследования температурный интервал от 70 до 75°С не обеспечивал при данном временном режиме (от 1 до 3 часов) полноценной очистки кости от жира, а при 90°С наблюдались признаки его пригорания. Оптимальным режимом очистки кости от жира следует считать 80-85°С при длительности воздействия инфракрасного излучения 2-3 часа.

Для удаления белковых компонентов, в том числе надкостницы, апробировали ультразвуковую экстракцию (37 кГц) при соотношении вода : костная масса (после удаления жира) 1:5 при температуре от 50 до 90°С и времени экспозиции от 3 до 6 часов. Оценку результатов проводили по содержанию белка и минеральных веществ в экстракте. В таблице 2 приведены наиболее значимые для оценки эффективности способа результаты.

Как видно из таблицы 2, при температуре 70°С и времени экстрагирования от 3 до 5 часов наблюдалось незначительное количество белковых фракций в экстракте (6,5-12,7%) при незначительном вымывании в экстракт минеральных веществ (5,4-6,0%). При температуре 75°С и времени экстрагирования 4-5 часов происходило почти полный переход белковых фракций в экстракт (24%), а при 80°С этот показатель составил 25,8% при 8,0-9,3% минеральных веществ в экстракте. В то же время согласно биохимическим исследованиям содержание белковых фракций в костном сырье маралов составляет 24-26%. Однако, при 85°С произошел редкий скачек перехода минеральных веществ в экстракт (16,1-20,4%). Опираясь на вышеизложенное оптимальным режимом ультразвуковой экстракции следует считать: температуру 75-80°С при времени экстрагирования 4-5 часов. Потеря (переход минеральных веществ в экстракт) минеральных веществ в этом случае составляет 7,0-9,3%, при полной очистке костной массы от белковых фракций (24,0-25,8%).

Размягчение костной массы производили в автоклаве при температуре 120°С при давлении 1,5 и 2,0 атм в течение 3, 4, 5 часов в водной среде. По органолептической оценке установлено, что оптимальными параметрами процесса является его проведение при 1,5 атм в течение 3-4 часов и соотношении костное сырье : вода 1:3. Данный режим обеспечил достаточную степень размягчения, позволяющую после сушки всей субстанции получать после размола ультрадисперсный костный порошок минеральных веществ.

При проведении биохимического состава костного порошка установлено содержание: кальция - 380,0; фосфора - 171,0; магния - 5,6; серы - 1,6; хлора г/кг, железа - 39,0; цинка - 298,3 мг/кг. При проведении сравнительного анализа костной мукой из костей КРС определено, содержание кальция выше в среднем на 37,6-60,4% (143,0-229,6 г/кг), фосфора на 43,2-59,9% (74,0-102,5 г/кг). Содержание других минеральных веществ не имеет достоверного отличия.

Экстракт, после второй стадии осуществления способа (ультразвуковая экстракция) подвергали ферментированию с целью увеличения выхода свободных аминокислот, путем расщепления белковой молекулы в процессе ферментации до аминокислот. В качестве фермента использовали Протомикс - протеолитический фермент, полученный на основе Penicillum canescens. Оптимальными техническими характеристиками активного действия протомикса является температура от 45 до 55°С и рН 3,0 до 5,0. При ферментации вносят 20 единиц действия протомикса на 1 г экстракта. Полученную надосадочную жидкость фильтровали и высушивали до сухого экстракта. Оценкой необходимости проведения ферментации бульона служит биохимический состав высушенных экстрактов (таблица 3): из экстрактов обработанного ферментом и экстракта без обработки.

Как видно из таблицы 3 ферментация позволила повысить общую сумму аминокислот на 8,2% при увеличении суммы незаменимых аминокислот на 16,6%. Порошок из экстракта со второй стадии способа может быть использован в качестве добавки при производстве пищевых продуктов.

Полученный ультрадисперсный порошок был оценен на токсичность с применением биотест - культуры инфузориях - Стилонихий (ГОСТом 31674-2012). По результатам исследования установлено отсутствие гибели инфузорий, что свидетельствовало о не токсичности костного порошка.

Пример 1. Партию кости, после ручной обвалки, измельчили до размеров частиц 15-25 мм. Затем измельченную кость подавали на тепловую обработку. Вначале кость обрабатывали в инфракрасной сушилке при температуре 80°С в течение 2 часов. В процессе инфракрасной сушки происходило вытапливание жира, который стекал в поддон, а полученную костную массу заливали водой соотношение 1:5 (1 кг костной массы и 5 л воды) и проводили ультразвуковую экстракцию костей, при температуре 80°С в течение 4 часов и мощности ультразвуковых колебаний 37 кГц. Водный экстракт отделяли от костной массы посредствам фильтрации далее костную массу заливали водой при соотношении сырье : вода 1:3 (1 кг сырья 3 л воды) и автоклавировали при давлении 1,5 атм, температуре 120°С в течение 4 часов. Водный экстракт после второй стадии (ультразвуковая обработка) после фильтрации ферментировали протомиксом из расчета 2,0 г на 10 л экстракта при температуре 50°С и рН 4,5 в течение 4 часов. Сушку костной массы после третьей стадии (после отделения жидкости) и экстракт после второй стадии проводили при температуре 45-50°С до влажности 5-8% и измельчали до частиц размером 20 мкм.

Таким образом, использование заявленного способа позволяет получать костный ультрадисперсный порошок из всей костной массы, характеризующийся высокой степенью очистки от органической части (жир, белок) и ультрадисперсный порошок из экстракта. Костный порошок и биологически активный сухой экстракт из прирези, надкостницы могут быть использованы как в нативном виде, так и при производстве пищевых продуктов, для их обогащения минеральным и биологически активным комплексом.