способ получения жира из печени краба

Формула изобретения

Способ получения жира из печени краба, включающий измельчение печени, выделение жира автолизом при температуре 20 - 70^oC при перемешивании в течение 40 - 240 мин, отделение жира и его очистку с получением целевого продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к рыбной промышленности и может быть использовано для получения жира из печени краба, который обладает высоким биологическим действием.

Известен способ выделения жира из печени рыб, используемый в Норвегии (M. E.Stansby "Fish Oils" Westport, Connecticut, The AVI Publishing Company, Inc. , 1967, pp. 194-5, 201-2). Способ заключается в том, что рыбную печень помещают в подогреваемый аппарат и барботируют снизу острым паром в течение 1 часа при 90^oC. После такого нагрева выход неочищенного жира составляет 70% от содержащегося в печени. Дальнейший нагрев и прессование остатка приводит к получению жира темного цвета с высоким содержанием свободных жирных кислот. Установка проста и недорога, но не обеспечивает требуемый выход и качество продукта.

Известен шведский (Laval) процесс для выделения жира из рыбной печени ((M.E.Stansby "Fish Oils" Westport, Connecticut, The AVI Publishing Company, Inc. , 1967, pp. 194-5, 201-2). Способ включает следующие операции: рыбную печень подают в промежуточный подогревающий танк, затем продавливают через решетку для размельчения и удаления печеночных жил и подают в подогреватель с температурой t=+85^oC, где некоторое время выдерживают; затем печень поступает на сепаратор, в котором жир отделяется от водно-белковой массы. Выход неочищенного жира более 90% из расчета на общее содержание жира в печени.

Известен способ вытапливания жира из печени рыб (А.с. СССР N 1482935, МПК4 C 11 B 1/12), включающий себя сортировку, промывку, измельчение печени и вытапливание при температуре 50-70^oC. Выход жира составляет от 85% до 94% на его исходное содержание. Недостатком способа является низкий выход - 85%.

Известен способ получения рыбного жира (А.с. СССР N 1414863, МПК4 C 11 B 1/14) из печени и внутренностей рыбы, включающий измельчение сырья и термическую обработку с раствором мочевины (2-2,5% мочевины к массе сырья. Недостатки: низкий выход 50-79% и использование дополнительного химического реагента.

Известен способ извлечения жира из печени рыб и китов при помощи щелочного гидролиза фарша печени (Г.В.Крутченский "Технология производства витамина А" Дальневосточное книжное издательство, Владивосток, 1968, с.40- 45). Такой гидролиз разрушает белково-липидные комплексы в клетках печени, в результате чего увеличивается выход отделяемого жира. Однако данный способ имеет ряд существенных недостатков, о чем упоминает сам автор: во-первых, использование щелочи до 4,5% к весу печени негативно влияет на структуру самого жира - он деградирует с образованием значительных количеств свободных жирных кислот, а во-вторых, щелочь в такой концентрации и в соединении с температурным режимом (90-95^o) обеспечивает образование стойких эмульсий, приводящих к потере извлекаемого продукта. К прочим недостаткам следует отнести неэкологичность такого способа производства, ибо применение щелочи потребует в дальнейшем и такого же количества серной кислоты для нейтрализации, значительными будут отходы.

Вообще известно, что печень краба содержит жир в количестве до 24% и может потенциально являться источником для извлечения жира, как это указано в книге Б.В.Зикеева "Переработка водного нерыбного сырья", М.: Пищепромиздат, 1950, С. 277, но никаких данных о способе производства жира или технологических параметрах, которые характеризуют любой способ не приведено.

Задача, решаемая изобретением, - расширение сырьевой базы для получения жира, обладающего биологически активными свойствами, повышение качества и выхода жира, а также улучшение экологичности процесса.

Поставленная задача решается тем, что в качестве сырья используют печень краба, а выделение жира проводят автолизом измельченной печени при перемешивании и температуре 20-70^oC в течение 40-240 мин.

Заготовленная на промысле печень (в чистом виде без панциря) крабов камчатского Paralithodes camtschatica, синего Paralithodes platypus, стригуна опилио Chionoecetes opilio и колючего Paralithodes brevipes представляет из себя коричневую массу из длинных тянущихся нитей, неприятного запаха, который увеличивается со сроком хранения, и достаточно едкую в отношении кожных покровов в виду наличия больших количеств ферментов. Печень хорошо затвердевает при минусовых температурах и обычно хранится в холодильной камере в полиэтиленовых мешках. Гепатопанкреас или печень краба составляет более 90% внутренностей карапакса и 10% от общего веса краба. Содержание жира в печени колеблется от сезона и достигает 10-15% по весу. Объемы добычи крабов составляют более 10 тысяч тонн.

В тканях печени краба изначально содержатся значительные количества протеолитического фермента коллагеназы. Коллагеназа - фермент, разрушающий белковые структуры клеток, в частности липид-белковые образования. Если создать определенные условия: температурные, временные, механические, то можно добиться ферментативного катализа в оптимальных условиях. Таким образом, коллагеназа, разрушая структуры клеток, высвобождает тем самым находящийся в них жир и позволяет мягким щадящим способом преодолевать наиболее важную ступень извлечения жира.

Сущность способа заключается в следующем: замороженную печень краба измельчают на волчке, загружают в реактор, в котором при перемешивании проводят автолиз при температуре 20-70^oC в течение 40-240 мин, затем масса подается на грязевой сепаратор для отделения жира от водно-белковой фракции и для окончательной очистки на жировой сепаратор. Далее жир закачивают в нейтрализатор, где свободные жирные кислоты нейтрализуют раствором щелочи (ее количество определяют на основе лабораторных испытаний), дают выдержку до 12 часов, в среднем 6 часов, после чего с нижнего вентиля сливают тяжелую фракцию - соапсток (натриевые мыла жирных кислот), который является отходом и поступает для дальнейшей утилизации в нейтрализационную колонну. Далее жир 3-кратно промывают водой и подают в вакуумно-сушильный аппарат, куда добавляют отбеливающей глины или активной земли до 2% от веса жира и выдерживают при перемешивании под вакуумом в течение 2 часов. Затем смесь фильтруют через ткань (бельтинг) на нутч-фильтре и готовый продукт разливают в герметичную тару.

Экспериментально установлено, что снижение температуры ниже 20^oC приводит к снижению выхода жира из сырья; так, этот показатель снижается до 60-75%. Повышение температуры свыше 70^oC приводит к снижению выхода целевого продукта до 70%. Коллагеназа краба очень стабильный фермент: она не теряет части своей активности даже при 80^oC, но технологический процесс при такой температуре неэффективен.

Обычно при оптимальных температурах и перемешивании выдерживать печень в реакторе или шнеке более 4-х часов не имеет смысла, так как клетки уже разрушены и жир находится в свободном состоянии. Уменьшение же выдержки менее 40 мин снижает выход жира. Во всех случаях перемешивание является также необходимой составной частью процесса. В его отсутствии могут образовываться локальные застойные зоны, в результате чего процесс автолиза не будет эффективным. Эксперименты показали, что при невысоких температурах (20^oC и выше) необходимо интенсивное перемешивание массы мешалкой (до 100 об/мин), так как это обеспечивает ее гомогенность, что является важным фактором при автолизе. При верхних температурных значениях процесса (до 70^oC) в массе гомогенизированной печени происходит естественное турбулентное перемешивание и использование мешалки не повышает эффективность процесса.

В Институте питания РАМН (Москва) были исследованы образцы крабового жира на его безвредность и возможность использования в пищу. В предоставленном нам отчете не только показана безвредность крабового жира, но и отмечены его полезные биологические свойства, позволяющие говорить об этом продукте как о лечебно-профилактическом. Так, например, в Заключении результировано: "жир из печени краба является эффективным источником омега-3 кислот в рационе, оказывает некоторое иммуностимулирующее действие, не оказывает отрицательного влияния на гематологические показатели, содержит комплекс активных биоантиоксидантов, снижающих уровень перекисного окисления липидов, и рекомендуется в качестве биологически активной добавки к пище".

Морские жиры, в частности рыбные, всегда популяризировались с точки зрения содержания в них полиеновых ОМЕГА-3 жирных кислот, в первую очередь эйкозапентаеновой. Так у людей, потреблявших внутрь значительные количества этих кислот, редки случаи таких заболеваний, как инфаркт миокарда, атеросклероз, астма, сахарный диабет, рассеянный склероз, псориаз, токсикоз щитовидной железы (B.A.Mueller, R.L.Talbert "Biological mechanisms and cardiovascular effects of omega-3 fatty acids", Clinical Pharmacy, 1988, N 3, p. 139-145). Наибольшее распространение среди мировой фармацевтики полиеновые жирные кислоты ОМЕГА-3 серии получили как средство профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний (B.A.Mueller, R.L.Talbert "Biological mechanisms and cardiovascular effects of omega-3 fatty acids", Clinical Pharmacy, 1988, N 3, p. 139-145; R.G.Ackman "Perspectives on Eicosapentaenoic Acid", n-3 News, v.1, N 4. p. 1-4; R.G.Ackman "The year of fish oils", Chemistry and Industry, 1988, N 3, p. 139-145). Если раньше медицинский рыбный жир являлся только лишь источником витаминов A и D, то уже в издании за 1997 г. М.Д.Машковский (М.Д.Машковский "Лекарственные средства", издание 13, Харьков, "Торсинг", 1997, т.II, с.67-69, 72) отмечает влияние полиеновых кислот и их метаболитов на здоровье человека. Поэтому хочется подчеркнуть тот факт, что в Отчете Института питания РАМН показана эффективная роль ОМЕГА-3 кислот из крабового жира. То есть жир из печени краба является достойным заменителем рыбного жира, имея при этом и определенные преимущества - он не содержит витамина А, а содержит бета-каротин, тем самым снижена опасность получения токсикоза при большей дозе его потребления. Витамин А в избытке вызывает гипервитаминоз, что является ограничением количеств потребляемого медицинского или другого жира из печени рыб. В случае же применения рыбного жира для профилактики сердечно-сосудистой системы, когда его потребление должно быть более значительным, этот факт является существенным препятствием. Крабовый жир с данной точки зрения действительно уникальный пищевой продукт.

На основании всего комплекса проведенных нами работ в 1998 году в ТИНРО-центре подготовлен проект документации (Технические условия и Технологическая инструкция) на "Жир из печени краба пищевой лечебно- профилактический" для последующего утверждения, а также проведен рабочий дегустационный совет, одобривший жир краба как полноценный пищевой продукт (Акт дегустации прилагается).

Сущность способа поясняется примерами.

ПРИМЕР 1.

На получение жира взята печень камчатского краба Paralithodes camtschatica в количестве 100 кг 4-месячного хранения.

Содержание жира в печени - 11% по весу. Общее содержание жира в печени - 11 кг.

Печень в замороженном состоянии подают на волчок, где измельчают и далее по транспортеру подают в реактор с мешалкой. В рубашку реактора подают горячую воду и при перемешивании (60 оборотов мешалки в минуту) разогревают печень до 40^oC, контролируя температуру термометром. Процесс продолжают в течение 2 часов. Затем гомогенный раствор подают на грязевой сепаратор, где происходит отделение жира от водно-белкового остатка. Далее, для очистки жира его еще раз пропускают через жировой сепаратор, откуда жир поступает на следующую стадию. Выход неочищенного жира 10,6 кг или 96,3%.

Нейтрализацию свободных жирных кислот в неочищенном жире проводят в аппарате с рубашкой и мешалкой. В лаборатории определяют кислотное число (КЧ). В данном случае оно равно 10 мг КОН/г жира.

Требуемое количество NaOH с 5% избытком:

10600 г 10 (КЧ) 0,714 1,05 (5%) = 79468 мг = 0,0795 кг

Избыток щелочи при рафинации жиров может достигать 50%, но обычно не более 10-12%. Так поступают из-за того, что часть щелочи связывается не с жирными кислотами, а с белковым остатком и другими веществами. Требуемый избыток щелочи определяют на основе предварительных экспериментальных данных.

Щелочь растворяют в 2 л воды и подогревают до 95^oC. В это время закаченный в аппарат жир нагревают при перемешивании. Когда температура достигает 90-95^oC, перемешивание прекращают и вводят в жир через распылители раствор щелочи. По окончании в нейтрализатор прибавляют через распылители 12% раствор поваренной соли, также нагретый до 90-95^oC в количестве 1 л. Затем жир отстаивают 6 часов. После чего с нижнего вентиля сливают густой соапсток, идущий на дальнейшую переработку в нейтрализационную колонну.

3-кратную отмывку жира от остатков щелочи проводят в этом же аппарате при температуре 90^oC, добавляя каждый раз при перемешивании 2 л воды, нагретой до 90-100^oC. Затем жиру дают отстояться 30 мин и воду спускают в канализацию. Далее жир подают в вакуум-сушильный аппарат.

В герметичном вакуум-сушильном аппарате жир нагревают при перемешивании до 90^oC и подают вакуум с разрежением не ниже 700 мм рт.ст., выдерживают в течение 1 часа. Затем, не сбрасывая вакуума, в аппарат подают отбельную глину в количестве 0,2 кг (2% от веса жира) и продолжают перемешивание еще 1 час. Затем жир поступает на фильтрацию.

Фильтрацию проводят на нутч-фильтре, используя в качестве фильтрующего материала бельтинг. После чего готовый продукт взвешивают и определяют его качественные показатели.

Получено рафинированного крабового жира, кг - 8,2

Выход в расчете на содержание жира в печени,% - 74,5

Характеристика рафинированного крабового жира:

КЧ, мг КОН/г жира: 1,0;

Суммарное содержание главных ОМЕГА-3 кислот - эйкозапентаеновой и докозагексае новой (от общей суммы жирных кислот): 14,4%;

цвет: коричневый;

прозрачность: прозрачный;

запах: морской травы;

вкус: рыбного жира без прогорклости.

ПРИМЕР 2.

Для получения жира взята печень синего краба Paralithodes platypus в количестве 100 кг и сроком хранения 6 месяцев.

Содержание жира в печени - 9,5%, общее содержание жира 9,5 кг.

Все операции проводят так же, как в Примере 1, с некоторыми изменениями.

Автолиз проводят при 20^oC в течение 4-х часов (мешалка - 100 об/мин).

Выход неочищенного жира после второго сепаратора составил 8,74 кг или 92%.

К . Ч = 12. Количество натриевой щелочи с 5%-ным избытком составляет 0,0786 кг.

Отбельную глину берут в количестве 0,070 кг, что составляет около 1% от веса жира.

Получено рафинированного крабового жира, кг: 7,08

Выход в расчете на содержание жира в печени,%: 74,5

Характеристика рафинированного крабового жира:

КЧ, мг КОН/г жира: 1,3;

Суммарное содержание главных ОМЕГА-3 кислот - эйкозапентаеновой и докозагексае новой (от общей суммы жирных кислот),%: 15,7;

цвет: коричневый;

прозрачность: прозрачный;

запах: морской травы;

вкус: рыбный без прогорклости.

ПРИМЕР 3.

Для получения жира взята печень промыслового краба- стригуна опилио Chionoecetes opilio в количестве 100 кг и сроком хранения 4 месяца.

Содержание жира в печени составляло 8,9% или 8,9 кг на весь вес печени.

Технологический процесс был проведен, как в Примере 1, за некоторыми исключениями.

Автолиз проводят при температуре 50^oC в течение 1,5 часов (мешалка - 40 об/мин).

Получено неочищенного жира 8,26 кг, выход 93%.

КЧ = 9. Натриевой щелочи с 10% избытком берут 0,0584 кг.

Отбельную глину загружают в количестве 0,036 кг (0,5% от веса жира).

Получено рафинированного крабового жира, кг: 6,7

Выход в расчете на содержание жира в печени,%: 75,3

Характеристика рафинированного крабового жира:

КЧ, мг КОН/г жира: 1,5;

Суммарное содержание главных ОМЕГА-3 жирных кислот - эйкозапентаеновой и докозагексаеновой (суммарно от общего количества жирных кислот),%: 15,2;

цвет: коричневый

прозрачность: прозрачный

запах: морской травы;

вкус: рыбного жира без прогорклости.

ПРИМЕР 4.

Для получения жира взята печень колючего краба Paralithodes brevipes в количестве 100 кг и сроком хранения 7 месяцев.

Содержание жира в печени составляет 9,2% или 9,2 кг во всей печени.

Технологический процесс проводят, как в Примере 1, за некоторыми исключениями.

Автолиз печени проводят при температуре 70^oC в течение 40 минут (без перемешивания).

Выход неочищенного жира 8,4 кг или 91,3% от всего жира.

КЧ = 14. Количество натриевой щелочи с 5% избытком - 0,088 кг.

Отбельной глины взято 0,1 кг, что составляет приблизительно 1,5% от веса жира.

Получено рафинированного крабового жира, кг: 6,0

Выход в расчете на содержание жира в печени,%: 65,2

Характеристика рафинированного крабового жира:

КЧ, мг КОН/г жира: 1,1;

Суммарное содержание главных ОМЕГА-3 жирных кислот - эйкозапентаеновой и докозагексаеновой (от общей суммы жирных кислот),%: 12,2;

цвет: коричневый;

прозрачность: прозрачный;

запах: морской травы;

вкус: рыбного жира без прогорклости.

В России остро ощущается дефицит собственных недорогих лекарственных средств, поэтому данное изобретение является важным звеном в общегосударственной программе насыщения рынка продуктами полезными для здоровья, а также позволяет решать задачи по повышению эффективности использования добываемых морских ресурсов при значительной экономии реактивов, электроэнергии и рабочей силы.