Обоснование получения натурального клея из костного остатка цыплят-бройлеров

В настоящее время производство мяса птицы является крупнейшим среди других участников рынка пищевых продуктов. Мясо птицы и продукты его переработки пользуются стабильно высоким потребительским спросом. Значительный потенциал отечественного рынка такой продукции превышает предложение, что является дополнительным стимулирующим фактором развития данного производства.

Выработка мяса птицы в течение последних 5 лет увеличивалась в среднем на 21 % в год. Строительство и модернизация птицефабрик позволили российским участникам рынка не только увеличить выпуск продукции, но и улучшить ее качество [1].

Внедрение прогрессивных методов разделки и обвалки тушек позволяет устранить отрицательное влияние дефектов выращивания, транспортирования и убоя. Наиболее ценные части тушки направляют на выработку полуфабрикатов и готовых изделий; остальные менее ценные в пищевом отношении части с большим содержанием кости (каркасы, спинки, шеи, ноги, крылья), а также тушки с технологическими дефектами – на механическую обвалку [2].

В процессе механической сепарации получают ценное побочное сырье - костный остаток, который представляет собой рассыпчатую

массу или брикеты от светло-розового до темно-красного цвета без постороннего запаха. Химический, морфологический и гранулометрический состав костного остатка зависят от применяемого метода механической дообвалки кости и типа используемого оборудования.

Высокое содержание в костном остатке жира, белка и минеральных солей, а также разнообразный гранулометрический состав указывают на возможность его использования в различных направлениях. Известно использование косного остатка в производстве пищевых добавок из кости, пищевого жира, бульона, кормовой муки , корма для пушных зверей и птицы [1]. Крупные частицы, выделенные из костного остатка, подвергнутого обезжириванию при температуре 100 °С, сушке и полировке, могут быть использованы для получения клеежелатиновой продукции [2].

В процессе технологической обработки тушек в условиях ООО «Белгранкорм» создаются значительные резервы малоценного сырья (каркасы, крылья, шеи), накапливается продукция с теми или иными дефектами. Для их рационального использования в цехе предусмотрена механическая сепарация с использованием пресса SM 4100 французской фирмы АМС. Производительность пресса – 5000-7000 кг/ч, выход мясной массы составляет 65-75 % массы сырья, костного остатка – 25-35 %.

Полученная масса костного остатка состоит из кусочков кости размером до 3 см и небольшого количества мякотных тканей (около 5 %). Как показали измерения, средний размер костного фрагмента исследуемого сырья составляет 146 ± 49,3 мкм.

Химический состав костного остатка, определенный по методу [3], зависит от вида перерабатываемого сырья, используемого оборудования, режимов прессования и характеризуется следующими средними данными, приведенными в таблице 1.

Таблица 1 Сравнительный анализ химического состава сырья

Наименова ние	Массовая доля, %
	белка	влаги	жира	золы
костный остаток	25,0	45,0	18,9	11,1
мясо птицы механической обвалки	12,6	70,1	15,5	1,5

Установлено, что массовая доля белка в костном остатке составляет 25 %, жира - 18,9 % к массе сырья в сравнении с аналогичными показателями мясной массы 12,6 и 15,5 % соответственно. Фракционный состав белков определяли методом растворимости по методу [3]. При этом превалирующей белковой фракцией оказалась щелочерастворимая (20,3 % масс.).

Суммарное содержание незаменимых аминокислот в костном остатке меньше, чем в мясе птицы механической обвалки за счет содержания большого количества оксипролина

(всего - 17, 9 %). Лимитирующими аминокислотами являются лизин и лейцин (аминокислотный скор - 68 и 72 % соответственно). Из заменимых аминокислот заметно выделяются глютаминовая и аспарагиновая кислоты, пролин, аланин и аргинин (2,8, 1,8, 1,9 и 1, 8 % к суммарной доле аминокислот соответственно).

Анализ химического состава костного остатка показал наличие значительной доли минеральных веществ (11,1 %), среди которых следует выделить наиболее физиологически значимые: кальция - 3,9 %, фосфора - 2,0 %, железа - 101,8 %, калия - 0,3 %.

Гистоморфологические исследования подтверждают наличие упроченной структуры - костной ткани и дополняют полученные результаты физико-химических исследований костного остатка [4].

Результаты исследования химического, аминокислотного, минерального состава, морфологического строения доказывают возможность переработки костного остатка для производства натурального клея, значительно востребованного в последнее время в проведении ремонтно-строительных работ благодаря своей безопасности и экологичности.

Экспериментальные данные по химическому составу костного остатка свидетельствуют о наличии высокой массовой доли жира (18,9 %), который имеет высокую биологическую ценность и самостоятельное использование. С целью реализации комплексной технологии переработки сырья и получения высококачественного клея на первом этапе проводили обезжиривание сырья классическим способом [5].

Таблица 2

Органолептические и физико-химические показатели пищевых бульонов

Наименование	Продолжительность варки, мин
	60	80	100	120	180
Бульоны
органолептические показатели (t = 80° C):
внешний вид	слегка мутный	мутный	мутный	мутный	Мутный
вкус и запах	приятные, хорошо выраженные	приятные, хорошо выраженные	приятные, хорошо выраженные	приятные, хорошо выраженные	с привкусом оса-ленности
цвет	серый с желтооранжевым оттенком	от желтого до светло- серого с желтоватым оттенком	от желтого до светло- серого с желтоватым оттенком	светло серый с желтоватым оттенком	серый
Массовая доля, % к массе бульона
сухие вещества	4,4	7,3	9,1	11,0	14,0
жир	0,5	0,9	1,1	1,3	1,7
белок	3,4	5,6	7,1	8,6	10,9

Изучено влияние гидромодуля, продолжительности и температурных режимов на качество получаемого бульона (таблица 2). Как показали результаты исследований, при термообработке в течение 80 мин бульоны имеют высокие органолептические показатели. При дальнейшем увеличении продолжительности термообработки отмечается ухудшение органолептических показателей: усиливается мутность, появляется сероватый оттенок, салистый привкус и резкий запах окисленного жира, определенные по методу [3] (рисунок 1). При охлаждении до комнатной температуры бульоны приобретают вид студней различной прочности, не обладающих текучестью при температуре 0-4 °С. Жир, выделившийся из костного остатка сырья, при температуре 20 °С имеет мазеобразную консистенцию, характерные вкус и запах, белый цвет.

В процессе термообработки в бульон переходят основные питательные вещества (рисунок 2). Так, при термообработке в течение 80 мин в бульоне содержится массовая доля: сухих веществ - 7,3 %, белка - 5,7 %, жира - 0,87 %.

Продолжительность варки, мин

Увеличение продолжительности варки костного остатка с 100 до 180 мин приводит к дополнительному извлечению из них растворимых веществ в среднем на 25 %. Почти 75 % сухих веществ бульона - это желатин, минеральные и экстрактивные вещества по 6 - 7 %, эмульгированный жир - 12 %.

Эксперименты показали, что лучшие результаты были получены при термообработке костного остатка в течение 80 мин при гидромодуле 1 : 2. Дальнейшее увеличение продолжительности варки хотя и приводит к повышению концентрации сухих веществ в бульоне и степени обезжиривания костного остатка, однако ухудшаются органолептические показатели пищевого бульона.

В процессе тепловой обработки костного остатка в бульон переходит часть сухих веществ, что выражается в частичном обезжиривании сырья (рисунок 3).

Рисунок 2 - Органолептическая оценка бульонов

Рисунок 2 - Влияние продолжительности варки на накопление питательных веществ

Степень обезжиривания костного остатка на момент обработки 80 мин составила 36,5 % при незначительных потерях белка. При продолжительности термообработки в течение 80 мин потери белка составили 6,45 %. Химический состав подтверждает полученные данные: массовая доля жира - 12,3 %, белка - 23,8 %. В процессе обезжиривания уменьшилось суммарное количество аминокислот. Доля незаменимых аминокислот теперь составляла 24 % к общему количеству. Практически отсутствует аминокислота триптофан. Лидирующие позиции остаются за валином, лизином и лейцином .

Для обеспечения качества клея необходимо провести более полное обезжиривание. В традиционной технологии производства клея из кости сельскохозяйственных живот-

Рисунок 3 - Изменение массовой доли жира и белка при термообработке в костном остатке ных в качестве органического растворителя применяют химически чистый бензин. Этот растворитель получил широкое применение, так как является менее агрессивным по воздействию на персонал, является наиболее дешевым среди прочих [6].

Обоснованы условия обезжиривания костного остатка цыплят-бройлеров бензином. Экстрагирование проводили в течение 4 ч при разном гидромодуле (рисунок 4). В процессе экстрагирования массовая доля жира с первоначальных значений 12,3 % макси -мально начала снижаться уже в первые часы обезжиривания и достигла максимального эффекта - 0,8 % в течение 4 ч.

Продолжительность обезжиривания, ч

Рисунок 4 - Степень обезжиривания бензином

Дальнейшее проведение процесса нецелесообразно, так как наблюдается незначительное изменение массовой доли жира.

Альтернативным вариантом окончательного обезжиривания является обезжиривание в горячей воде с использованием механического воздействия, а именно, вибрации. Ускорение миграции жира и разрыва оболочек жировых клеток происходит в результате действия инерционных сил и возникающих импульсов разрежения в жидкой фазе.

В результате исследований выявлен характер изменения содержания жира в кости в зависимости от частоты колебаний и продолжительности воздействия.

При увеличении частоты колебаний в два раза остаточное содержание жира уменьшается на 32,7 %. При росте амплитуды колебаний в 4 раза (от 1 до 4 мм) содержание жира в кости возрастает на 23,9 %. Полученные данные позволяют сделать вывод о значительно большем влиянии на процесс обезжиривания частоты колебаний, чем амплитуды (рисунок 5).

Рисунок 5 - Изменение массовой доли жира в зависимости от частоты колебаний

Для ведения технологического процесса извлечения жира из кости с использованием вибрационных аппаратов в качестве оптимальных были выбраны следующие параметры: частота - 30 Гц, амплитуда 2 - 3 мм, температура воды - 90 оС, продолжительность обработки 15-20 мин.

Для перевода коллагена в растворимую форму - глютин и дальнейшей пептизации изучали процесс обесклеивания костного остатка при температуре 85-90 оС в интервале 0-10 ч по накоплению экстрактивных азотсодержащих веществ и склеивающей способности.

Максимальное количество азотсодержащих веществ накапливается при обработке в течение 6 ч. При этом отмечаются и высокие значения склеивающей способности (9 МПа). Результаты представлены на рисунке 6.

Продолжительность обработки, ч

Рисунок 6 - Изменения клеящей способности

Обезвоживание полученного клея придает ему устойчивость к микроорганизмам, делает более транспортабельным.

Сушку клея рекомендуется проводить в два этапа с организацией предварительного концентрирования при температуре 60 оС, давлении 866,5-933,2 кПа до концентрации сухих веществ 40-45 %. Окончательное высушивание проводят в сушилках барабанного типа при температуре 130 оС и давлении 0,3 МПа в течение 50 мин.

Сравнительные показатели

По результатам проведенных исследований разработана комплексная технология получения натурального клея, оценка качества которого представлена в таблице 3 в сравнении с промышленным образцом.

Таблица 3 качества натурального клея

Наименование показателя	Исследуемый образец	Клей марки К 2,0
Внешний вид и цвет клея	Хлопьевидные или порошкообразные частицы светложелтого цвета с сероватым оттенком	Хлопьевидные или порошкообразные частицы от светложелтого до светло-коричневого цвета с сероватым оттенком
Массовая доля влаги, %, не более	17	17
Вязкость условная (ВУ), условные градусы, не менее	2,2	2,0
Прочность склеивания древесины, МПа (кг/см2), не менее	9,0	7,5
Массовая доля общего жира, %, не более	3,0	3,0
Массовая доля золы, %, не более	3,0	3,0
Стойкость раствора клея против загнивания, сут, не менее	4	3
Пенообразование, см3, не более	40	50

Разработанная комплексная технология рационального использования костного остатка цыплят-бройлеров способствуют внедрению безотходных способов переработки птицы с полным использованием основных пищевых веществ; расширению ассортимента птицепродук-тов, снижению энергоемкости и трудоемкости процесса; увеличению срока хранения продукта и экономической эффективности производства в целом (рентабельность продуктов 20 % и более).