способ переработки отходов крабового производства с получением крабовой крупки и крабовой муки и линия для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ переработки отходов крабового производства с получением готового продукта с содержанием влаги не более 12%, включающий размораживание сырья, промывку морской водой, сушку в две стадии, измельчение сушенки, сепарирование и упаковку готовой продукции, отличающийся тем, что после размораживания сырье промывают морской водой, сушку проводят непрерывным способом, при этом предварительную сушку проводят до содержания влаги в сырье 50 - 55% при скорости подачи сырья 0,45 - 0,55 т/ч, при поддержании температуры внутри сырья на выходе 35 - 40^oC и принудительном отводе влаги воздухом с температурой 10 - 20^oC со скоростью его продвижения через устройство предварительной сушки, равной 1850 - 2750 м³/ч; вторую стадию сушки проводят до изменения температуры сырья от 30 - 40^oC в начале сушки до температуры 60 - 80^oC в конце сушки и скорости противоточного воздуха с температурой 100 - 130^oC, равной 2250 - 2500 м³/ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение сушенки проводят до соотношения крупка : мука, равного (80 - 85) : (15 - 20).

3. Линия по производству крабовой крупки и крабовой муки из отходов крабового производства, включающая бункер-накопитель, ленточный транспортер, конвейер "гусиная шея", бункер со шнековым дозатором, сушильный аппарат, мельницу, циклон, снабженный разгрузителем и шнековым питателем, мешкодержатель и взвешивающе-контрольное устройство, отличающаяся тем, что между транспортером и сушильным аппаратом установлено устройство предварительной сушки, соединенное трубопроводом с вытяжным вентилятором, сушильный аппарат соединен трубопроводом с калорифером и вентилятором, а между циклоном и мешкодержателем установлено вибросито.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемые способ и линия для его осуществления относятся к пищевой промышленности и могут быть использованы для получения крабовой крупки, как, например, сырья для производства хитина и хитозана, белково-минеральных компонентов кормов для животноводства, и кормовой муки, используемой, как базовый компонент кормов, в том числе и в рыборазведении.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления крупки крабовой сушеной для промышленной переработки (ТИ N 419-91, утвержденная Зам. Генерального директора ГПО "Дальрыба" Антонюком Н.С 11.03.91 г.), согласно которому сырьем для производства сушеной крабовой крупки служат сырые и вареные отходы - панцирь головогруди, ходильных и клешненосных конечностей, получаемый при разделке краба - сырца при изготовлении консервов и варено - мороженого крабового мяса. Технологический процесс включает прием сырья, его измельчение, варку, прессование, сушку, отделение металло-примесей, сортирование крупки по размеру, упаковка.

Сырье, очищенное от остатков крабового мяса, хранят в бункерах-накопителях. Измельчение, варку, прессование, сушку, отделение металлопримесей проводят в соответствии с инструкцией по изготовлению кормовой муки (инструкция N 99 " Сборника технологических инструкций по обработке рыбы", т. 2,М.."Колос", 1994, с. 512-526). Сырье измельчают и загружают в сушильный аппарат. Варку - сушку под вакуумом осуществляют следующим образом: в сушильный аппарат подают воду под давлением 0,2-0,3 МПа; нагревают сырье до температуры 75 - 80^oC, варят при этой температуре в течение 20 - 25 минут. Затем в сушильном аппарате создают вакуум от 0,04 до 0,05 МПа (300 - 400 мм, рт. ст. ) и начинают сушку. Сушку креветочного и крабового сырья проводят в две стадии: первую стадию в течение 1,5 - 2,5 часа (крабового сырья - 1,5 - 2 часа), под давлением греющего пара от 0,098 - 0,147 МПа, в вакууме 0,05 МПа (350 мм,рт.ст.) в начале процесса, с постепенным уменьшением давления до 0,027 МПа (200 мм, рт.ст.) при температуре 75 - 80^oC. Вторую стадию сушки проводят при давлении греющего пара от 0,29 до 0,39 МПа и в вакууме 0,027 МПа при температуре 80-95^oC.

Общая продолжительность сушки до остаточной влажности сухого продукта, равной 12%, составляет 3-5 часов.

Одностадийный процесс без применения вакуума проводят следующим образом: сырье проваривают 2,5 - 3 часа путем подачи греющего пара в зарубашечное пространство сушилки и в полый вал мешалки. Температура воды, отходящей от конденсатора в процессе варки, должна быть 60-70^oC, а к концу варки - 40^oC.

По окончании варки увеличивают подачу пара до максимально возможного предела, чтобы температура пара, образующегося внутри сушилки, была 80 - 90^oC, и сушат в течение 2-2,5 часов. Сушенку из крабового сырья подают на измельчение и далее на сортировку по размеру. Частицы сушеной крупки должны иметь размер в поперечнике не более 10 мм. Далее сушеную крупку упаковывают в мешки вместимостью до 30 кг.

К основным недостаткам известного способа получения крупки можно отнести периодичность процесса получения продукции, невысокие, вследствие продолжительной высокотемпературной обработки сырья, качество крупки и ее технико-химические характеристики в плане дальнейшей промышленной переработки.

Наиболее близкой линией для производства крабовой крупки является линия блочного типа по производству рыбной муки РМУ И7-ИВБ, производства Нежинского механического завода, производительностью до 8,5 тонн в сутки по рыбе-сырцу (контрольные замеры производительности: по треске - 4,5 т/сутки, по сельди - 6,2 т/сутки, по палтусу 6,6 т/сутки; выход муки при этом в среднем составляет 16% при 10%-ной остаточной влажности продукта). Габаритные размеры и потребляемая мощность агрегатов линии, составляющая в среднем 16 кВтчас, позволяют наладить производство продукции непосредственно в условиях морского промысла (Романов-А.А. Справочник по рыбомучным установкам и оборудованию, М., "Пищевая промышленность", 1975, с. 8 - 12).

В состав технологической линии входит следующий комплекс технологического оборудования:

(1) измельчитель крупноблочного сырья

(2) бункер со шнековым дозатором

(3) агрегат И7-ИВБ (варильник 3.1, пресс 3.2, сушилка 3.3)

(4) лоток с магнитным металло-уловителем

(5) циклон сушилки с вентилятором

(6) транспортер шнековый

(7) установка мельничная с вентилятором

(8) пневмотранспорт

(9) циклон

(10) мешкодержатели

(11) взвешивающе - сигнализирующее устройство.

Выход муки, получаемой по схеме прямой сушки на РМУ И7-ИВБ, составляет в среднем 16% при 10%-ной влажности конечного продукта, так как в конструкции блочного типа исключена схема переработки подпрессовых бульонов. Расход пара при производстве муки в среднем составляет 170 кг/час или 520 кг на тонну переработанного сырца, расход электроэнергии 2,3 кВт на тонну сырца.

Достигнутая производительность установки при работе на панцирьсодержащем сырье в указанной комплектации составила 500-600 кг/сутки по готовой продукции или 2,5-3 тонны/сутки по сырцу, что составило 30-35% от расчетной производительности. Это связано с необходимостью медленного прохождения сырьем измельчителя, и пресса для предотвращения запрессовки сырья и образования непроходимых тромбов, что приводит к выходу оборудования из строя. Но даже при такой работе установки остаточная влажность продукта на уровне 12% недостижима. Реально удается получить продукцию с остаточной влажностью 19-22% в непрерывном режиме.

Задача, решаемая изобретением - увеличение производительности процесса получения крабовой крупки и крабовой муки за счет осуществления процесса в непрерывном режиме, удешевление способа получения конечных продуктов с одновременным повышением их техно-химических показателей.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Панцирьсодержащие отходы производства пищевой продукции из краба, включающие головогрудь, абдомен, некондиционные конечности и отходы крабо-консервного производства, размораживают, промывают морской водой и сушат в две стадии. Предварительную сушку проводят до содержания остаточной влаги в сырье в пределах 50 - 55% при скорости непрерывной подачи сырья, равной 0,45 - 0,55 т/час, до установления температуры сырья на выходе из устройства предварительной сушки 35 - 40^oC, при поддержании температуры в зарубашечном пространстве устройства предварительной сушки 80-90^oC, и принудительном отводе влаги воздухом с температурой 10 - 20^oC со скоростью его продвижения, равной 1850 - 2750 м³/час. Вторую стадию сушки проводят до содержания остаточной влаги в продукте не более 12% при поддержании температуры сырья на выходе из сушильного аппарата, равной 60 - 90^oC, температуры в зарубашечном пространстве сушильного аппарата, равной 90 - 100^oC, и скорости противоточного воздуха с температурой 100-130^oC, равной 2250 - 2750 м³/час. Сухое сырье измельчают до соотношения крупка : мука, равном (80-85):(15-20), и разделяют на вибросите на крабовую крупку и крабовую муку. Готовые продукты упаковывают в мешки вместимостью 25 - 30 кг.

В отличие от прототипа из технологического процесса исключена стадия варки, что позволяет минимизировать белковые потери и сконцентрировать белок в муке, избежав образование и утилизацию подпрессового бульона; сокращено время температурного воздействия на сырье в связи с тем, что процесс осуществляется непрерывно. Общее время разогрева сырья при сушке в среднем не более 1,5 часов, а высокотемпературного разогрева около 1,25 часа (против 3 - 5 часов в прототипе); на стадии предварительной сушки использован принудительный отвод пара системой вытяжной вентиляции со скоростью 1850 - 2750 м³/час без образования зон разрежения, что позволяет исключить риск подварки сырья в образующемся конденсате, значительно уменьшить время температурной обработки сырья, исключить возможность локальных перегревов химически неоднородного сырья и его налипания на деталях аппарата при транспортировках.

Мягкие режимы обработки и сушки сырья в предлагаемом способе способствуют в большей степени, по сравнению с прототипом, сохранению нативных свойств и структуры хитина. Сравнение физико-химических характеристик хитозанов, полученных по ТУ 15-01 из сухой крупки, произведенной предлагаемым способом и способом прототипа, свидетельствует о более высоком молекулярном весе полимера, вязкости его однопроцентного раствора в уксусной кислоте (на 30-40%) в случае сырья, полученного предлагаемым способом. Способ обеспечивает также получение крабовой муки с высоким (не менее 55%) содержанием протеина и сохранением нативных свойств каротиноидных пигментов, что значительно увеличивает ценность муки, как кормового продукта.

Новым в способе является глубокая промывка сырья морской водой после размораживания, позволяющая нивелировать различия состава используемого сырья, как полного комплекса отходов крабового производства, вызванные различием условий, способов и режимов его заготовки и непостоянство его химического состава. Промывка сырья морской водой позволяет эмульгировать и удалить остаточные количество липидов гепатопанкреаса, отсутствие которых предопределяет качество и эффективность сушки; исключает необходимость введения антиокислителей; позволяет компенсировать эффект действия протеолитических ферментов гепатопанкреаса, как результат нарушения режимов предварительной обработки сырья, если таковые имели место.

Новым, так же, в способе является температура сырья при предварительной сушке, равная 35 - 40^oC, необходимой для высвобождения окклюзивной влаги из полимерно-минеральной структуры материала и для предотвращения нежелательного набухания хитинсодержащего сырья при том содержании влаги в нем, которое имеет место на стадии предварительной сушки. Ненабухшее неперегретое сырье менее вязкое, лучше транспортируется шнеком, быстрее отдает влагу на стадии окончательной сушки.

Отвод избыточной влаги на стадии предварительной сушки воздухом с температурой 10-20^oC, пропускаемым через устройство предварительной сушки со скоростью 1850-2750 м³/час, позволяет не поднимать температуру сырья выше 40^oC и снизить содержание остаточной влаги на этой стадии до 50 - 55%.

На второй стадии сушки температура сырья меняется от 35 - 40^oC на входе до 60-80^oC, максимально 90^oC, на выходе. Температурный режим процесса поддерживают, подавая пар в зарубашечное пространство и полый вал аппарата для поддержания температуры в нем 90-100^oC и противоточно движущимся со скоростью 2250-2500 м³/час воздухом с температурой 100-130^oC, подаваемым в верхнюю часть сушильного аппарата для поддержания постоянной температуры стенок и дисков червячной детали сушильного аппарата. Температура противоточного воздуха в интервале 100-130^oC позволяет добиться эффективности сушки до остаточной влажности продукта на выходе не более 12% и позволяет предотвратить перегрев внутренней поверхности сушильного аппарата и снижение качества производимой продукции. Скорость подачи противоточного воздуха обеспечивает эффективный отвод влаги с постоянной температурой паров не выше 90^oC и выход конечных продуктов с остаточной влажностью не более 12%.

Соотношение крупка : мука в измельченном продукте, равное (85- 80): (15-20), обеспечивает максимальное концентрирование базовых компонентов в обоих продуктах : хитина - в крупке (до 32 - 34%), протеина - в муке (до 55-60%).

Для реализации способа предложена линия, состоящая из бункера-накопителя (1), ленточного транспортера (2), конвейера "гусиная шея" (3), бункера со шнековым дозатором (4) с вариатором скоростей, устройства предварительной сушки (5), соединенного трубопроводом с вытяжным вентилятором (6), сушильного аппарата (7), соединенного с калорифером (8) и вентилятором (9), мельничной установки (10), пневмотранспортера (11), циклона (12) с разгрузителем и шнековым питателем, вибросита (13), мешкодержателя (14), контрольно-взвешивающего устройства (15) (чертеж).

Предлагаемый способ, реализуемый на представленной технологической линии, позволяет добиться выхода сухой продукции (муки и крупки) в среднем 22% при остаточной влажности 12% (или в пересчете на 10%-ную влажность выход в среднем составляет 19,4%), увеличить производительность линии до 10,5 тонн/сутки, снизить энергозатраты производства до 12-14 кВтчас (до 1,2-1,4 кВт на тонну переработанного сырца), а расход пара снизить до 130 кг/час (или до 350 кг на тонну переработанного сырца).

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1.

5 тонн мороженого блочного панцирьсодержащего сырья укладывают в бункер-накопитель. Бункер заполняют забортной водой или водой из системы охлаждения рефрижераторной установки. Сырье дефростируют до полного "рассыпания" блоков, ориентировочно 3 - 6 часов. Температура дефростированного сырья 1-2^oC. После этого через шибер, расположенный в нижней части бункера, струей забортной воды смывают панцирьсодержащее сырье на ленточный транспортер, при транспортировке по которому сырье промывают большим количеством чистой морской забортной воды. Сбрасывают сырье на конвейер "гусиная шея", по которому его подают в бункер со шнековым дозатором, имеющим в нижней части зазор между листами днища 2-3 мм для сброса свободной влаги в результате ворошения. Потеря влаги составляет 3-5%. Из бункера шнеком дозатором со скоростью 0,55 т/час сырье подают в устройство предварительной сушки и разогрева сырья, к которому подключен трубопровод вытяжного вентилятора судна, обеспечивающей прокачку воздуха через устройство предварительной сушки в объеме 2250 м³/час. В устройстве происходит разогрев сырья до температуры 40^oC глухим паром, подаваемым в зарубашечное пространство аппарата под давлением 3-3,5 кг/см² для достижения температуры в нем 80-90^oC. Температура отводных паров 60^oC. Разогретое и подсушенное до остаточной влажности 53% сырье шнековым транспортером подают в сушильный аппарат. Барабан сушильного аппарата прогревается паром, подаваемым в зарубашечное пространство под давлением 3,5-4 кг/см² до достижения в нем температуры 90-95^oC. Навстречу движению сырья в сушилку подают горячий воздух, нагнетаемый вентилятором калорифера с температурой 120^oC со скоростью 2500 м³/час. Температура отводных паров при сушке 80^oC. Остаточная влажность высушенного сырья 12%. На выходе из сушилки сухое сырье захватывается потоком воздуха, создаваемым вентилятором мельничной установки, и подается на мельницу для измельчения. Требуемое соотношение выходов продукции достигается установкой в мельнице контрольного сита предельного измельчения с размером ячейки 5 мм и установлением числа измельчающих молотков мельничной установки, равного 6. Измельченное сырье переносится по пневмотранспорту в циклон. Из циклона шнековым питателем измельченное высушенное сырье подают на вибросито, конструктивно выполненное в виде желоба, снабженного перфорированным ложным дном с диаметром отверстий перфорации 1 мм и расположенным под углом 15^o, обеспечивающим эффективность разделения не менее 98% при скорости сепарирования до 100 кг сушеной продукции в час. На вибросите происходит отделение крабовой крупки, состоящей из частиц с размером гранулы более 1 мм и обогащенной хитином от крабовой муки (размер гранул менее 1 мм), обогащенной протеином. Крабовую крупку и крабовую муку упаковывают в мешки и передают на хранение в сухое вентилируемое помещение. Выход крупки составляет 935 кг (18,7%), выход муки - 165 кг (3,3%). Суммарный выход сушеной продукции составляет 22%. Соотношение крупка : мука равно 85 : 15. Полученные продукты представляют собой однородный по размерным характеристикам материал, в основной массе оранжево-красного цвета с характерным запахом, без порочащих признаков. Содержание протеина в крабовой муке составляет 57,8%.

Пример 2. Аналогично примеру 1, из 5 тонн сырья при скорости подачи сырья 0,45 т/час, производительности вытяжного вентилятора 1850 м³/час, температуре воздуха противоточной сушки 130^oC и скорости его подачи 2250 м³/час получают 940 кг (18,8%) крабовой крупки и 160 кг (3,2%) крабовой муки. Содержание протеина в крабовой муке составляет 60,2%.

Пример 3. Аналогично примеру 1, из 5 тонн сырья при скорости подачи сырья 0,5 т/час, производительности вытяжного вентилятора 2050 м³/час, температуре воздуха противоточной сушки 100^oC и скорости его подачи 2500 м³/час, температурах зарубашечного пространства в устройстве предварительной сушки и сушильном аппарате соответственно 80 и 90^oC получают 930 кг (18,6%) крабовой крупки и 170 кг (3,4%) крабовой муки. Содержание протеина в крабовой муке составляет 55,4%.

Пример 4. Аналогично примеру 1, из 5 тонн сырья при скорости подачи сырья 0,55 т/час, производительности вытяжного вентилятора 2250 м³/час, температуре воздуха противоточной сушки 110^oC и скорости его подачи 2500 м³/час, температуре зарубашечного пространства в сушильном аппарате 100^oC получают 938 кг (18,8%) крабовой крупки и 167 кг (3,3%) крабовой муки. Содержание протеина в крабовой муке составляет 58,6%.