способ получения сухого кормового мицелия

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО КОРМОВОГО МИЦЕЛИЯ, включающий термическую сушку с одновременным его механическим перемешиванием, отличающийся тем, что в процессе сушки непрерывно определяют влажность материала по величине активной мощности электродвигателя мешалки и дискретно - наличие свободных цианидов в отводящих парах, сушку ведут под вакуумом 0,05 - 0,06 МПа, при этом в период падающей скорости сушки температуру мицелия поднимают до 90 - 100^oС и поддерживают на этом уровне до получения готового продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к утилизации отходов производства пищевой лимонной кислоты глубинного способа ферментации.

Для обработки мелассных растворов при культивировании микроскопического гpиба Aspergillus niger, применяемого в производстве лимонной кислоты, используется гексацианоферроат калия. Специфика глубинной ферментации такова, что при формировании мицелий гриба захватывает ионы ферроцианида калия и других микроэлементов. Сырой мицелий - отход производства лимонной кислоты глубинной способа ферментации в своем составе содержит ионы свободного ферроцианида, которые обусловливают токсичность продукта при использовании его в кормлении сельскохозяйственных животных. Одним из основных требований, предъявляемых к мицелию как кормовому продукту, является отсутствие свободных ионов ферроцианида, что достигается тепловой обработкой мицелия при определенных режимах.

Известен способ получения сухого кормового мицелия из сырого мицелия - отхода производства лимонной кислоты глубинного способа ферметации, основанный на использовании конвективных ленточных сушилок. В сушилке предварительно гранулированный мицелий высушивается в относительно плотном слое (без перемешивания) путем нагрева и обдувания агентом сушки. При этом температура материала не поднимается выше 80^оС.

В связи с тем, что сырой мицелий глубинного способа ферментации имеет значительную влажность и повышенную слипаемость, что исключает возможность его гранулирования и конвективной сушки в чистом виде, перед гранулированием мицелий смешивается с наполнителем - сухим молотым жомом.

Недостатком способа является то, что использование наполнителя снижает питательную ценность готового продукта как белкового корма, приводит к необходимости установки дополнительного оборудования и соответственно к возрастанию энергозатрат. Кроме того, данный способ не обеспечивает гарантированного удаления из мицелия свободных цианидов в связи с кратковременностью пребывания относительно плотного слоя мицелия в зоне высоких температур агента сушки (100^оС). В связи с относительно невысокой температурой мицелия в процессе сушки (80^оС) во время хранения готового продукта при благоприятных по влажности условиях возможно прорастание спор гриба-продуцента.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, выбранным в качестве прототипа, является способ получения сухого кормового мицелия, основанный на использовании агрегата АВМ-0,65.

В агрегате мицелий высушивается в условиях непрерывного перемешивания путем нагрева и обдувания агентом сушки. Так как сырой мицелий глубинной ферментации при сушке комкуется и налипает на внутреннюю поверхность сушильного барабана агрегата АВМ, возникает необходимость введения в мицелий наполнителя - сухого молотого жома.

Недостатком способа помимо использования наполнителя является то, что в агрегатах типа АВМ, предназначенных для мгновенной сушки хорошо сыпучих зеленых кормов (особенно травы) в потоке горячих газов, не может быть гарантировано удаление из мицелия свободных цианидов, так кaк продолжительность пребывания его в сушильном барабане агрегата кратковременна и практически не подлежит регулированию.

Целью изобретения является повышение качества готового продукта путем полного удаления свободных цианидов при сохранении свойств сухого кормового продукта.

Это достигается тем, что в известном способе получения сухого кормового мицелия, предусматривающем нагрев и перемешивание слоя сырого мицелия, указанные операции осуществляют под вакуумом 0,05-0,06 МПа, в процессе обработки контролируют непрерывно влажность мицелия по величине активной мощности электродвигателя перемешивающего устройства и дискретно наличие свободных цианидов в отходящих парах; в периоде падающей скорости сушки температуру мицелия поднимают до 90-100^оС и поддерживают на этом уровне до конца процесса, пpоцесс прекращают при достижении заданного значения влажности и отсутствии свободных цианидов в отходящих парах.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что нагрев и перемешивание мицелия осуществляют под вакуумом 0,05-0,06 МПа, в процессе обработки контролируют непрерывно влажность мицелия по величине активной мощности электродвигателя перемешивающего устройства и дискретно наличие свободных цианидов в отходящих парах, процесс тепловой обработки ведут по температуре мицелия, причем в периоде падающей скорости сушки температуру мицелия поднимают до 90-100^оС и поддерживают ее на этом уровне до конца процесса, процесс прекращают при совместном выполнении двух условий - достижении заданного значения влажности и отсутствии свободных цианидов в отходящих парах.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения [5], при которых обезвоживание органического сырья проводят при нагреве и перемешивании под вакуумом. В этих случаях из материала удаляется только влага, и режимы нацелены на получение готового продукта с заданной влажностью и наименьшими термическими изменениями. Контроль процесса ведется по конечному продукту.

В заявляемом техническом решении нагрев и перемешивание сырого мицелия под вакуумом при заданном температурном режиме обеспечивает не только получение продукта с необходимой влажностью и минимальными термическими изменениями, но и проведение постоянного контроля за полным удалением цианидов.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Предлагаемые режимы основаны на экспериментальной работе, показавшeй, что при нагревании сырого мицелия свободные цианиды выделяются вместе с парами влаги, причем для разложения находящихся в мицелии ионов ферроцианида и гарантированного извлечения свободных цианидов необходимы нагрев мицелия в зависимости от его качества до температуры 90-100^оС и выдержка при этой температуре, продолжительность которой определяется количеством цианидов, содержащихся в исходном продукте, а также условиями тепломассообмена.

На фиг.1 представлена принципиальная схема установки, реализующей предложенный способ.

Установка состоит из вакуум-аппарата 1 периодического действия с паровой рубашкой и перемешивающим устройством, например горизонтального вакуумного котла Ж4-ФПА, теплообменника 2, предназначенного для конденсации части вторичных паров, и сборника 3 конденсата.

На фиг. 2 приведены графики зависимостей температуры мицелия t_м (1) и активной мощности электродвигателя перемешивающего устройства Р (2) от продолжительности тепловой обработки , полученные при исследовании процесса. Графики представляют собой характерные для коллоидных капиллярно-пористых тел кривую сушки и температурную кривую.

Как видно из графиков, процесс разделяется на три периода - период прогрева мицелия, период постоянной скорости сушки и период падающей скорости сушки. Исследования показали хорошую корреляцию зависимостей влажности мицелия и активной мощности электродвигателя перемешивающего устройства от продолжительности тепловой обработки. Поэтому оперативный контроль влажности мицелия ведут по величине активной мощности, для чего предварительно строится тарировочная кривая, отражающая специфику сырья и аппарата.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Сырой мицелий с исходной влажностью 75-80% загружают в вакуум-аппарат при работающем перемешивающем устройстве. В рубашку аппарата подают пар при избыточном давлении 0,2 МПа. Объем загрузки составляет 50% от вместимости аппарата. После окончания загрузки аппарат ставят под вакуум, величина разрежения 0,05-0,06 МПа. Начиная с этого момента (начало тепловой обработки мицелия), осуществляют контроль давления пара в рубашке по манометру, разрежения в аппарате по мановакуумметру, температуры мицелия с помощью погруженной в слой термопары.

После окончания периода прогрева и перехода процесса в период постоянной скорости сушки (постоянной температуры материала), когда температура мицелия при данном вакууме достигнет 75-80^оС, начинают контролировать влажность мицелия и наличие свободных цианидов в отходящих парах. Возможность мицелия контролируют по величине активной мощности электродвигателя перемешивающего устройства. Наличие свободных цианидов определяют на основании качественного анализа конденсата вторичных паров. Для этого каждые 30-60 мин с помощью теплообменника 2 отбирают и конденсируют холодной водой часть вторичных паров, конденсат собирают в сборнике 3, откуда его берут на анализ.

Величина вакуума 0,05-0,06 МПа является оптимальной, так как с одной стороны она снижает температуру мицелия в периоде постоянной скорости сушки до 75-80^оС и тем самым обеспечивает сокращение продолжительности пребывания мицелия при высоких температурах, что важно для термолабильных продуктов, с другой - позволяет вести процесс при температуре, достаточной для начала выделения свободных цианидов.

После удаления свободной влаги процесс переходит в период падающей скорости сушки, при этом температура мицелия начинает повышаться. При достижении мицелием температуры 90-100^оС система управления подачей греющего пара переключается со стабилизации давления греющего пара (0,2 МПа) на стабилизацию температуры материала на достигнутом уровне.

Процесс тепловой обработки мицелия оканчивают при совместном выполнении следующих условий: влажность мицелия - не выше 10%; в отходящих парах - отсутствие свободных цианидов; органолептические показатели мицелия - цвет от светло-коричневого до коричневого, запах - специфический для мицелия.

В примере, приведенном на фиг.2, продолжительность тепловой обработки составила 6 ч, при этом к моменту отсутствия во вторичных парах свободных цианидов влажность высушенного мицелия составила 10%, мощность электродвигателя перемешивающего устройства 11 кВт.

В таблице приведены данные, характеризующие влияниe температуры мицелия в периоде падающей скорости сушки на свойства готового продукта. Опыты проводились при прочих одинаковых условиях на сыром мицелии одной партии с исходной влажностью 75% . Исходное давление греющего пара 0,2 МПа, вакуум 0,05 МПа.

Как видно из таблицы, при поддержании температуры мицелия в периоде падающей скорости сушки на уровне 90-100^оС был получен готовый продукт, удовлетворяющий требованиям технических условий.

При температуре мицелия 85^оС не удалось освободиться от цианидов даже за 7,5 ч сушки, при этом высушенный мицелий имел темно-коричневый цвет, что свидетельствует о значительных термических изменениях (пример 1).

Аналогичные термические изменения имели место и при выдержке мицелия при температуре 105^оС в течение 5,5 ч (пример 5).

Только в предлагаемом интервале температуры мицелия 90-100^оС в период падающей скорости сушки получается готовый продукт хорошего качества.

Предлагаемый способ прошел предварительное опробование в Агропромышленном колхозе-комбинате "Прогресс" Гродневской области.

Способ обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными:

повышение качества готового продукта за счет полного удаления свободных цианидов при сохранении нормативных органолептических показателей;

повышение питательной ценности готового продукта как белкового корма в связи с исключением наполнителя - сухого молотого жома;

снижение себестоимости продукта за счет ликвидации затрат на жом и оборудование для его измельчения и смешивания с сырым мицелием для гранулирования смеси;

снижение энергозатрат за счет исключения операций, связанных с обработкой жома;

получение готового продукта, пригодного к длительному хранению без опасности прорастания спор гриба-продуцента.