Розділ 17. Виробництво êлею і желатинó

Рис. 17.7. Вакуум-ротаційний фільтр:

1 — циліндр; 2 — кожух; 3, 5 — труби; 4 — лотік; 6 — лопатевий гвинт; 7 — спуск для кісток; 8 — сито; 9 — перфорована труба

Після закінчення мацерацій кістку прямо в чанах 2 – 3 рази промивають водою з сорокахвилинним витримуванням осеїну у воді. Закінчення промивання визначають за нейтральною реакці- єю з метилоранжем (безбарвний колір).

Такий спосіб промивання дає змогу зменшити кількість заван- тажувальних та розвантажувальних операцій. Проте у результаті такого промивання маємо дещо гіршу якість кістки, ніж при про- миванні в промивних барабанах. До хлоридної кислоти, яку вико- ристовують для мацерації, висувають жорсткі технічні вимоги. Вона має містити не більш як 0,5 % сульфатної кислоти і 0,001 % заліза, які можуть спричинити утворення нерозчинних солей і гідроксиду заліза, що подовжує процес мацерації.

17.7. ЛУЖНЕ ТА КИСЛОТНЕ ОБРОБЛЕННЯ СИРОВИНИ

У демінералізованій кістці (осеїні) видалення колагену потребує розпушення його морфологічної структури і виведення більшості неклеєутворювальних речовин (білків, жирів, пігментів тощо), які заважають видаленню желатину і клею із бульйону та погіршують якість бульйону (запах, зниження в’язкості, желатинізацію).

Розпушення морфологічних структур елементів колагену, ба- ластних речовин і додаткове порушення зв’язків у структурі кола- генових фібрил і самого колагену досягають обробленням осеїну та м’якої сировини ВРХ сильними лугами або кислотами. Трива- лість оброблення має бути достатньою для повного насичення луж- ної (0,25 – 0,34 моль екв/г) і кислотної (0,82 – 0,92 моль екв/г) єм- ності колагену. Це сприяє максимальному набуханню (обводнен- ню) колагену і зниженню часу та температури виварювання же- латину і клею.

583

Частина IV. Виробництво êормової та технічної продóêції з тваринницьêої сировини

Оброблення лугами (зоління). Луги інтенсивніше, ніж кис-

лоти, беруть учать у гідратації тканин та їхніх складових (жири і білки), однак при цьому зумовлюють також глибшу деструкцію колагену.

У промисловості використовують двохосновні луги (частіше гід- роксид кальцію), які не мають високої розчинності. Це дає змогу підтримувати постійну концентрацію лугу за рахунок викорис- тання суспензії зваженого стану рівноваги

Луг постійно і поступово впливає на тканини. Зоління прово- дять за температури 12 – 20 °С. Тривалість зоління залежить від якості, виду сировини, розмірів шматків, температури зоління, концентрації лугів. Загальна тривалість зоління 4 – 6 тижнів, для суглобів від 50 – 60 діб до 8 – 16 тижнів.

Зоління відбувається в залізобетонних прямокутних чанах — зольниках. У його нижній частині, поблизу кута розміщують пат- рубок із засувкою для зливання відпрацьованої рідини. Патрубок відгороджений від сировини вертикальною решіткою. У деяких випадках зольник має перфороване днище.

Вапняне молоко готують концентрацією 2 – 4 °Ве, рідинний ко- ефіцієнт наприкінці завантаження становить 1,0 – 1,5. Концент- рацію вапна підтримують на належному рівні за рахунок розчи- нення частини зваженого у воді вапна під час завантаження, а після завантаження не менше ніж раз на добу протягом 10 – 20 хв сировину барботують стисненим повітрям. Під час зоління вапно гаситься продуктами розпаду, сировина на деяких ділянках зле- жується. Це уповільнює зоління, рН розчину знижується з 12 – 13 до 8 – 9, що створює умови для розвитку мікроорганізмів, у тому числі гнильних. Мікроорганізми виділяють кислоту, яка нейтра- лізує вапно і утворює нерозчинні солі кальцію. Це знижує набу- хання колагену. Тому в процесі зоління проводять зміну розчину вапна — перезоління. При перезолінні зольну рідину зливають, сировину промивають водою і заливають свіжим розчином вапна.

За наявності в зольнику перфорованого днища відпрацьовану рідину відкачують з-під нього насосом і після промивання водою зольник заповнюють свіжим розчином вапна, який подають під перфороване днище.

У процесі зоління перше перезоління проводять на 1-шу і 3-тю добу, інші залежно від рН зольної рідини (яка не повинна бути нижчою за 11,0) не рідше ніж через 7 діб.

Щоб прискорити процес зоління, іноді комбінують використан- ня двох- та одноосновних лугів. Спочатку сировину обробляють до 14 діб розчином вапна, а після промивання протягом 3 – 5 діб 2%-м розчином їдкого натру за температури 20 °С. При цьому за- гальна тривалість процесу знижується до 17 – 19 діб.

584

Розділ 17. Виробництво êлею і желатинó

Закінчення процесу зоління визначають за органолептичним оцінюванням (розріз найтовстіших шматків має бути склоподіб- ним із синюватим відтінком) або за арбітражним методом визна- чення оптимального прозоління сировини. За концентрацією на- копиченого в бульйоні гідроксиду кальцію при 60 °С, після варін- ня протягом 3 год концентрація гідроксиду повинна бути 3,5 – 4,0 %. Тривалість зоління сировини, що була консервована вапном або зазнала зоління на шкіряному заводі, менша, ніж свіжої. Для соленої сировини вона більша, і при обробленні кислотами і луга- ми максимально становить 35 діб.

Кислотування. Після зоління в сировині залишається до 4 – 6 % оксидів кальцію, з якого близько 0,6 % міцно зв’язано із сиро- виною. Інша частина зв’язана за рахунок адсорбції, капілярності й механічно зв’язана за рахунок пор і взаємодії з поверхнею сиро- вини. У сировині є також залишки білків та сторонніх домішок. Капілярно зв’язане вапно потребує якісного промивання. Адсор- боване вапно і хімічно зв’язаний кальцій можна видалити тільки при обробленні сировини концентрованою кислотою.

У результаті оброблення сировини сильною кислотою її кислот- ність зростає, що при подальшому виварюванні клею та желатину призводить до глибшого гідролізу і, отже, зниження в’язкості гото- вого продукту. Тому потрібно видаляти надлишок кислоти за до- помогою промивання водою.

Процес знезолення складається з трьох операцій: промивання сировини з метою видалення механічно та капілярно зв’язаного вапна і забруднень; нейтралізація залишку вапна хлоридною кис- лотою; промивання сировини водою з метою видалення надлишку кислоти. Промивання виконують у мийних барабанах періодичної дії, міздромийках, контролерах з використанням інтенсивного пе- ремішування та циркуляції промивної рідини.

Недоліками міздромийок і контролерів є неможливість оброб- лення сировини розміром до 5 мм унаслідок наявних отворів не менш як 4 мм для утримування сировини в робочій зоні пристроїв, а також вимивання та втрата частини сировини з промивними водами в процесі її руйнування при інтенсивному перемішуванні.

Тривалість промивання проточною водою коливається від 24 до 34 год і закінчується при досягненні рН рідини, що віджимається із сировини, не вище ніж 8,5 (проба на фенолфталеїн не дає чер- воного забарвлення).

Щоб прискорити процес знезолення, зольну рідину рекоменду- ється віджимати на вальцях.

Залишок вапна нейтралізують хлоридною кислотою, яка утво- рює з кальцієм розчинні солі й зумовлює мінімальні втрати кола- гену.

Загальна кількість хлоридної кислоти густиною 1,14 г/см3 стано- вить 3 – 5 % до маси сировини. Її вводять порціями у вигляді 0,5%-го розчину з розрахунку, щоб концентрація хлориду водню в суміші не перевищувала 0,25 % для запобігання наближенню до ізоелек-

585

Частина IV. Виробництво êормової та технічної продóêції з тваринницьêої сировини

тричної точки колагену, що призводить до втрати здатності кола- гену до набухання.

Нейтралізація триває 4 – 6 год. Після закінчення нейтралізації підкислену воду зливають і продовжують промивання м’якою пит- ною водою, яка не містить домішок заліза, аміаку, сірководню, ін- ших речовин. Промивання вважають закінченим, якщо концент- рація іонів хлору у віджимі не перевищує 75 мг/л (за методом Мо- ра). Значення рН осеїну наприкінці промивання становить 5,8 – 6,2, а для іншої сировини — 5,8 – 6,6.

17.8. ВИДАЛЕННЯ ЖЕЛЕУТВОРЮВАЛЬНИХ РЕЧОВИН

Для виходу, якості та властивостей желеутворювальних речо- вин клею, які вилучаються при виварюванні, велике значення має температура оброблення сировини. Чим вона вища, тим глиб- ший гідроліз колагену і гірша його якість. Для запобігання погір- шенню якості продукту і для найбільш повного видалення жела- тину і клею процес виварювання організовують так, щоб високі температури впливали на мінімальну кількість колагену.

Застосовують три способи організації виварювання: фракцій- ний, батарейний і змішаний.

Фракційний спосіб полягає в тому, що виварювання прово- дять послідовно, по фракціях, підвищуючи температуру виварю- вання для кожної фракції. Завдяки цьому кожна фракція містить продукти визначеної якості. Таким чином отримують значну кіль- кість желеутворювальних речовин за мінімальних температур і, отже, кращої якості. Цей спосіб дає змогу майже повністю видали- ти желеутворювальні речовини і використовується частіше при виробництві желатину.

Виварювання проводять у відкритих котлах різних конструк- цій (рис. 17.8), виконаних із неіржавної сталі, алюмінію, або екст- рагують у тонкому шарі (заввишки до 15 см). Перші 3 – 4 фракції виварюють за невеликого рідинного коефіцієнта, який для осеїну становить 0,8 – 1,0; для суглобів — 0,2 – 0,4.

Якість води залежить від виду сировини. Вода має бути чистою і м’якою. При виробництві високих сортів желатину використову- ють дистильовану воду, щоб запобігти збільшенню концентрації металів при упарюванні бульйонів. Значення рН бульйонів під час виварювання перебуває в межах 5,8 – 6,2, що дає можливість зменшити швидкість гідролізу глютину. За потреби бульйон під- кислюють сульфатною кислотою для відбілювання.

Температура виварювання першої фракції має бути мінімаль- ною. Першу фракцію добре прозоленої сировини виварюють за тем- ператури 50 – 60 °С, другу — 60 – 65 °С, третю — 65 – 70 °С і при рідинному коефіцієнті відповідно 0,5; 0,4; 0,4 для м’якої сировини і 1,0; 0,8; 0,6 — для осеїну. Для погано прозоленої сировини темпера- туру виварювання на кожній фракції збільшують на 5 °С порівняно з виварюванням добре прозоленої сировини.

586

Розділ 17. Виробництво êлею і желатинó

Рис. 17.8. Варильний котел з паровою оболонкою:

1 — внутрішня частина котла; 2 — зовнішня стінка парової оболонки; 3 — штуцер для підведення пари в оболонку; 4 — штуцер для конденсату; 5 — штуцер для спус- кання бульйону; 6 — сальник; 7 — перфорована труба; 8 — перфороване днище

Середня кількість фракцій при виварювання становить 4 – 7. Температуру виварювання кожної наступної фракції збільшують на 5 °С, при малій кількості фракцій — на 5 – 10 °С. Останню фракцію виварюють за температури близько 100 °С, а наприкін- ці — при кипінні. Швидкість екстракції підготовленого до вива- рювання напівфабрикату за 1 год варіння на першій фракції для дерми може бути 3,5 – 3,2 %, для осеїну — 4,5 – 4,0; на другій фрак- ції відповідно 3,2 і 2,5 – 2,2 %; на третій фракції 2,0 – 1,8 і 2,2 – 2,0 %. Концентрація бульйону перших трьох-чотирьох фрак- цій без упарювання має становити не менш як 6 %, чого досягають при виварюванні протягом 4 – 6 год. Якщо потрібної концентрації за 6 год виварювання не досягають, то бульйон зливають і після освітлення упарюють.

Бульйон вважається доведеним до нормованих показників, якщо отримані з нього драглі при 3 °С не плавлять під час сушін- ня (відповідно показники пластичності взимку не менш як 24,5 кН/м2, влітку не менше ніж 34,2 кН/м2). Бульйон першої і другої фракцій характеризується в’язкістю 10 – 15 Па с, для осеїну 20 – 50 Па с, для дерми вищою. Температура плавлення 10%-х драглів 31 – 33 °С, світлий желатин, рН 1%-го розчину 5,1 – 5,8. Бульйони третьої і четвертої фракцій мають в’язкість 5 – 8 Па с, п’ятої і шостої — від 3 до 5 Па с, сьомої — близько 3 Па с.

587

Частина IV. Виробництво êормової та технічної продóêції з тваринницьêої сировини

Желатинові бульйони перших чотирьох-п’яти фракцій вико- ристовують для виробництва харчового желатину. Після фільт- рування їх або розділяють на два-три сорти згідно зі стандартом, або змішують, якщо їхні властивості (якість бульйону) не дуже відрізняються. Всі інші фракції передають на виробництво тех- нічного желатину, виробляючи змішаний або двосортний жела- тин і клей. Останню, сьому, фракцію частіше повертають до котла для наступного циклу виробництва.

Змішуючи фракції, слід мати на увазі, що при змішуванні різ- нопрофільних фракцій не досягають усереднених значень за ефек- тивною в’язкістю (вони нижчі за середньоарифметичні), тому змі- шувати можна лише фракції з однаковими властивостями. Серед- ній вихід харчового желатину становить 80 – 85 % від колагену, технічного — 15 – 20 %.

Спосіб послідовного насичення (батарейний спосіб ви-

варювання). Спосіб полягає в насиченні бульйону, починаючи з оброблення найбільш знеклеєної сировини, яка містить незнач- ний відсоток колагену, за високих температур і послідовного змен- шення температури виварювання при переході в батарею із сиро- виною, більш багатою на колаген. Це дає змогу отримати концен- трований бульйон, не обробляючи більшу частину колагену висо- кими температурами. Спосіб економічно доцільний, якщо є потре- ба в желатині середньої якості, і тому використовується переважно для виробництва клею з кісток.

Клей і желатин виварюють в автоклавах (дифузорах), сполуче- них у батареї по 3 – 6 шт.

Згідно з поширеним призначенням (виробництво клею) метод називають знеклеєнням кісток. У дифузорах кістка багатократно обробляється послідовно парою (для диспергування колагену) і розчином (гаряча вода, насичений бульйон) для видалення про- дуктів розпаду колагену.

Свіжу кістку в головному дифузорі обробляють парою низького тиску. Тиск пари в кожному наступному дифузорі поступово збі- льшують у міру знеклеєння кісток. У кожному дифузорі кістки заливають свіжою водою не менше ніж двічі. Бульйон (циркуля- ційна вода) у міру насичення перекачують у наступний дифузор з менш знеклеєною кісткою, оскільки найбільш концентрований бульйон надходить на свіжу кістку.

Цикл роботи дифузора складається з таких фаз:

588