Эффективное использование вторичного сырья, получаемого при переработке птицы
В публикуемой статье авторами описана роль вторичных ресурсов, получаемых при убое птицы в качестве источника кормового белка животного происхождения, и современный процесс переработки сырья на основе высокотемпературной кратковременной обработки.
Основной задачей птицеводческой отрасли является обеспечение населения белком животного происхождения. Помимо нужды в пищевом белке животного происхождения, мировое сообщество испытывает дефицит в кормовом белке.
Для успешного развития птицеводства и животноводства одним из определяющих факторов является создание кормовой базы. Основой кормовой базы служит растениеводство. Вместе с тем кормам животного происхождения отводится важная роль в обеспечении потребности незаменимыми аминокислотами, прежде всего потребности растущих организмов. и поддержания высокой продуктивности животных и птицы. При этом решающая роль в развитии и укреплении кормовой базы отводится созданию новых кормовых смесей и добавок, улучшению качества кормов. Рост производства мяса в стране требует дополнительных объемов комбикорма для откорма животных и птицы. Уменьшить потребность в комбикормах можно за счет повышения его питательной ценности, используя корма животного происхождения.
За последние пять лет в Российской Федерации наблюдается устойчивый рост производства птицы, ежегодный прирост составляет 13-15%, что является гарантом для перерабатывающей отрасли.
Производство мяса птицы в России на конец 2010 года составило 2235,0 тыс. т. Объем получаемых при переработке птицы малоценных (вторичных) продуктов — почти 1,0 млн. т. И это является существенной проблемой птицеперерабатывающей отрасли. В то же время вторичные продукты представляют собой ценнейший источник — квотного белка и жира. Содержание животного белка в побочных продуктах составляет почти 200,0 тыс. т, жира — 43,5 тыс. т. (табл. 1,2).
Таблица 1. Производство мяса и выход малоценных продуктов переработки птицы в РФ
Наименование показателей
ПФ 10 млн. гол./год, т/год
Всего по РФ, тыс. т/год
Костные отходы (головы + ноги)
Отходы переработки мяса, инкубации, павшая птица
Всего отходов для переработки
Таблица 2. Содержание белка и жира в малоценных продуктах переработки птицы в РФ
Наименование показателей
ПФ 10 млн. гол./год, т/год
Всего по РФ, тыс. т/год
Себестоимость мяса птицы напрямую связана с рациональным и экономным расходованием его ресурсов с учетом существующих структур переработки сырья и характера побочных продуктов.
Утилизация отходов птицеводства и переработки птицы приобретает все большее экономическое значение, намного повышая себестоимость продукции птицеводства.
Это обстоятельство существенно сказывается на конкурентоспособности птицефабрик уже сейчас. Оно будет сказываться в дальнейшем в еще большей мере, поскольку наблюдается тенденция к повышению стоимости рыбной муки и усилению государственного контроля за соблюдением природоохранного законодательства, а также общее повышение конкуренции на рынке.
Традиционные технологии, как отечественные, так и зарубежные, позволяют получать из отходов кормовую муку с низким содержанием усвояемого белка (перевариваемость белка 25-50%), при этом 50-75% доступного белка теряется из-за жесткого температурного многочасового процесса обработки. Кроме того, традиционные процессы обработки требуют значительных энергозатрат и загрязняют окружающую среду.
В традиционном технологическом процессе переработки отходов потрошения птицы используют вакуумные горизонтальные котлы, в которых слой сырья медленно, обычно в течение 30-120 мин, нагревается до критической температуры стерилизации (120°С), при которой погибает основная масса спор теплостойких бактерий. Как правило, продолжительность процесса получения кормовой муки составляет 6-12 ч. При этом часть сырья быстро достигает температуры стерилизации и в течение остального времени подвергается перегреву. Продукт при этом подгорает, наступают необратимые денатурационные процессы.
Традиционная технология пришла в перерабатывающие отрасли свыше 100 лет назад. За это время вакуум- горизонтальные котлы подвергались многочисленным модернизациям, но суть их осталась неизменной: многочасовой жесткий термический процесс и в итоге «ни белка, ни жира». Вакуум-горизонтальный котел, как отечественного, так и зарубежного производства, все равно остается вакуум-горизонтальным котлом.
К сожалению, несмотря на очевидные отрицательные моменты, отечественные производители охотно закупают такое оборудование, забывая о том, что в конкурентной борьбе побеждает тот, кто использует технологии сегодняшнего, а еще лучше завтрашнего дня.
Широкое распространение получила экструзионная обработка, когда отходы птицеводства измельчают и смешивают с наполнителем (как правило, с измельченным зерном) в соотношении 1:3-5.
Существенным недостатком этих процессов являются такие моменты, когда через цех переработки вторичного сырья необходимо пропустить 3-5-кратный объем зерновой смеси, с одной стороны. С другой стороны, кератин пера и белки костной ткани практически не подвергаются в экструдерах глубокому гидролизу. Экструзионная технология может использоваться на мелких фермах, но не может быть рекомендована для крупных промышленных птицефабрик.
Для примера, птицефабрика имеет 6-тысячную линию убоя, вторичные продукты потрошения птицы составляют свыше 50,0 т в смену. Общий объем перерабатываемой массы (с учетом наполнителя) составит 150-250 т, т.е. потребуется строительство комбикормового завода вместо цеха техфабрикатов. При этом практически половина кормового белка животного происхождения, которая содержится в отходах, останется недоступной для птицы.
Во вторичных продуктах потрошения птицы практически 50% белка содержится в перо-пуховом сырье, поэтому решение проблемы перевода кератина пера в усвояемую форму имеет большее значение с позиции мобилизации резервов нативного белка и проблем экологии.
Кератин отличается высокой устойчивостью к воздействию различных реагентов и не расщепляется ферментами пищеварительных соков человека, животных и птицы, т.е. практически неусвояем.
Усилия исследователей направлены на поиски способов разрыва дисульфидных мостиков, что позволит перевести кератин из неусвояемой в усвояемую форму.
Разработано несколько десятков приемов, позволяющих разорвать дисульфидные мостики. Их можно классифицировать как гидротермический, кислотный, щелочной и ферментативный способы.
Химические способы (кислотный и щелочной гидролиз) неэффективны и в мировой практике редко используются, так как разрушаются ценные аминокислоты (триптофан, цистин, метионин, частично серин и треонин, аспарагин и глютамин превращаются соответственно в аспарагиновую и глютаминовую кислоты, а освобождающийся аммиак образует соли аммония), также происходит частичная рацемизация аминокислот и образование циклопептидов.
К отрицательным моментам следует отнести необходимость нейтрализации кислотных и щелочных гидролизатов и последующее обессоливание конечных продуктов.
Наряду с вышеизложенными недостатками имеются чисто технические трудности в практическом использовании подобных способов, так как требуются значительные затраты на приобретение специального кислотоупорного оборудования и установок для обессоливания гидролизатов, а также выполнения требований к предприятиям с категорией химических производств. Анализ достижений в этой области показал, что возможными путями устранения указанных недостатков могут быть: интенсификация термообработки сырья, переработка его в непрерывном потоке, устранение микробиологической порчи сырья до начала переработки, совмещение технологических операций, многоступенчатая очистка соковых паров с утилизацией тепла фазового превращения.
В настоящее время в мировой практике при переработке сельскохозяйственного сырья используются новейшие технологические приемы, позволяющие максимально сохранять нативные свойства и биологическую ценность, а также улучшать их при получении конечных пищевых и кормовых продуктов.
К числу таких технологических приемов относится кратковременная высокотемпературная обработка в тонком слое (НТSТ).
ГНУ ВНИИПП Россельхозакадемии совместно с партнерами разработал современную высокоэффективную технологию переработки отходов потрошения птицы на основе высокотемпературной кратковременной обработки в непрерывном потоке.
При разработке нового технологического процесса учтены недостатки существующих технологий. Новый технологический процесс переработки отходов потрошения позволяет перерабатывать сырье практически любой влажности.
Для решения поставленной задачи сконструирован двухшнековый гидролизер многопрофильного назначения
Суть процесса состоит в переходе от многочасовой (6-12 ч) дискретной обработки при температурных режимах 130-140°С к обработке в непрерывном процессе в течение 60-90 с при температуре 180-200°С.
Измельчение и обработка сырья в тонком слое позволяют производить нагрев практически мгновенно, при этом выдержка при температуре 150-180°С в течение 60-90 с гарантирует промышленную стерильность полученного продукта. В процессе гидротермической обработки в сырье наблюдаются физико-химические изменения. Меняется качество кормов, происходит их стерилизация и детоксикация, желатинизация и разрыв клеточных стенок. Наряду с изменениями физических характеристик увеличивается перевариваемость корма, повышается его питательная ценность. Кратковременная высокотемпературная обработка не ухудшает качество жира и обеспечивает максимальную сохранность незаменимых аминокислот.
В качестве теста по термоустойчивости белков из отходов потрошения птицы при кратковременной высокотемпературной обработке использован показатель содержания наиболее термочувствительной аминокислоты — доступного лизина.
Проведенные исследования показали, что при нагреве даже до 130°С лизин уже через 5 мин денатурируется на 37 %, а через 20 мин нагрева — на 65% (табл. 3).
Таблица 3. Содержание доступного лизина в зависимости от продолжительности высокотемпературного нагрева.
Наименование образца
Продолжительность нагрева, мин.
Содержание доступного лизина, %
Источник