Молочная река
Главная Поиск Обратная связь Карта сайта

Статьи



14.07.2008

Как отходы превратить в доходы

Как отходы превратить в доходы

Часть вторая (Окончание. Начало в №1/2008)

 

В предыдущей статье была затронута проблема неудовлетворительной реализации высокоэффективных современных технологий переработки низкоценных вторичных продуктов и отходов мясной промышленности, которые имеют существенный потенциал в создании пищевых продуктов и добавок, высокоценных кормов для домашних животных, медицинских и косметических средств и препаратов. Еще раз подчеркнем, что переработка такого сырья имеет и экологический аспект, поскольку снижается антропогенная нагрузка на окружающую среду благодаря уменьшению массы отходов, не подвергаемых рециклингу.

 

Для любого государства эффективное использование вторичных ресурсов является одним из условий экологически безопасного развития экономики. Вместе с тем, заметим, что с точки зрения бизнеса мультинациональные корпорации, владеющие компаниями-производителями продукции из вторичного сырья и отходов, представляют собой идеальный тандем. К сожалению, в России такой подход с организацией бизнеса не развит. Во многом это связано с традициями жесткой централизации управления, отсутствием интереса к межотраслевым взаимодействиям, консервативностью и слабой научной базой используемых технологий, а также другими причинами.

 

Инновационный путь развития нашей страны, прежде всего связанный с разработкой и реализацией наукоемких конкурентоспособных импортозамещающих технологий, открывает широкие возможности для развития бизнеса в различных производственных сферах, где переработка малоценных продуктов и отходов с привлечением тонких технологий может привести к значительному успеху.

 

 

Получение биологически активных коллагеновых гелей

Несмотря на то, что сырьевые источники мяса и мясных продуктов постоянно расширяются, интерес к любому из них связан с качеством белка. Малоценные продукты и отходы обогащены, прежде всего, такими белками, как коллаген и кератин.

 

Характерным признаком коллагена является высокое содержание в нем пролина и оксипролина, который, кроме коллагена и желатина, практически не встречается в белках [1]. Последнее обстоятельство имеет исключительное значение в питании, так как пролин – распространенная в пищевых белках аминокислота – в организме человека с участием витамина С превращается в оксипролин – структурный компонент коллагена, устойчивый дефицит которого известен. Многие специалисты склонны считать, что положительная динамика роста заболеваний сосудистой системы, костей, кожи связана именно с пониженным синтезом оксипролина. В связи с этим требуется разработка принципиально новых подходов к вовлечению коллагенсодержащих ресурсов в питание [2]. Еще более привлекательной выглядит перспектива создания новых форм пищи или лечебно-профилактических средств. Несколько примеров было нами приведено в предыдущей статье.

 

  

 

Сегодня мы остановимся на возможности использования коллагенсодержащего сырья для получения композиционных основ направленного физиологического действия. С целью использования малоценного сырья и отходов при их разработке решались следующие задачи:

- обоснование рецептурно-компонентного состава композиционных основ;

- исследование биоцидных и антиоксидантых свойств;

- обоснование модифицированной технологической схемы получения композиционных основ;

- комплексная оценка показателей качества и биологической активности.

 

Объектами исследования служили жилки, сухожилия, фасции, выделяемые на операции жиловки говядины в колбасном и консервном производствах, и СО2-экстракты лекарственных растений и специй.

 

Традиционная технологическая схема получения препарата натикола из коллагеновых белков животных тканей, реализуемая в условиях ЗАО НПО “ТЕХКОН” (Московская обл.), обладает рядом недостатков: процесс занимает достаточно продолжительное время – 16-21 сут (особенно, стадия обработки фосфатным буфером), нейтральный рН среды служит фактором микробиальной порчи продукта, а в качестве сырья используют исключительно дефицитный в нашей стране спилок шкур крупного рогатого скота.

 

Адаптирование и модификация известной технологии к нехарактерному сырью (отходам) позволили определить условия техпроцесса. Результаты показали, что в модифицированной технологической схеме целесообразно использовать смесь гидроксида натрия и пероксида водорода в соотношении 5-10:1 (диаграмма 1). Это обеспечивает сокращение стадии процесса обработки сырья с 20-25 ч до 6 ч.

 

Обработка коллагенсодержащего сырья ферментным препаратом общепротеолитического действия, например, “Мегатерин Г10х”, позволяет сократить общую продолжительность процесса с 96-130 ч до 2,5-3 ч.

 

Разработанная модифицированная технологическая схема проста, может классифицироваться как ускоренная, экологически чистая, с получением конечного продукта высокого качества со стабильным и недефицитным источником сырья.

 

Предложенные базовые варианты рецептурно-компонентного состава композиционных основ с использованием СО2-экстрактов лекарственных растений и специй в качестве источников биологически активных веществ позволяют получить широкий ассортимент лечебно-профилактических средств (гелей) для целого ряда заболеваний. Такими обогащающими биологически активнымивеществами являются эфирные масла, органические кислоты, флавоноиды, азулены и др.

 

Оценка органолептических показателей композиционных основ (фото 1) показывает, что они обладают гелеобразной однородной консистенцией, светло-желтым либо бежевым цветом с приятным травяным запахом и вкусом или ароматом специй.

 

  

 

Результаты исследования химического состава свидетельствуют о высокой степени очистки коллагеновых фракций в составе композиционных основ, так как полностью удалена водорастворимая и на 94-99 % – солерастворимая фракции балластных белков.

 

С целью изучения антиоксидантной активности композиционных основ в ходе исследований было установлено содержание суммы флавоноидов, показавшее преимущество применения в качестве биологических активных веществ СО2-экстрактов лекарственных растений по сравнению со специями [3].

 

  

 

Изучение биобезопасности и биоактивности биомодифицированных коллагеновых продуктов на культуре Paramecia caudatum (фото 2) выявило бактерицидный эффект исследуемой композиционной основы по отношению к инфузориям в минимальном разведении (1:1000), который является следствием присутствия в нем биологически активных компонентов: флавоноидов, хамазулена и др., вносимых с СО2-экстрактами (таблица 1).

 

  

 

В ходе исследования дополнительно были определены зоны задержки роста микроорганизмов для композиционных основ и установлена положительная тенденция к подавлению их жизнедеятельности в случае применения в составе рецептур СО2-экстрактов лекарственных растений и специй. Это позволяет положительно оценить перспективу их использования в качестве компонентов биосовместимых материалов в составе современных видов парфюмерно-косметической продукции, медицинских и ветеринарных биопрепаратов, а также пищевых добавок, пленок, композиций с бактериостатическими свойствами.

 

 

Новые соусы для мясных и рыбных блюд

Современное “звучание” получают коллагеновые отходы в качестве гидролизатов. В отечественных традициях весьма популярны красные и белые основные соусы (№№ 1011, 1025)1, основной частью которых являются бульоны – коричневый и белый. Время их приготовления по различным литературным данным составляет от 5 до 12 ч.

 

В результате получения и исследования свойств гидролизатов малоценного сырья мясной и птицеперерабатывающей промышленности нами доказана возможность полной замены бульонов в составе соусов.

 

Для разработки новых рецептур соусов использовали гидролизаты, полученные из свиной шкурки, голов и ног сухопутной птицы, шквары с использованием ферментного препарата “Протепсин” [4]. Технология приготовления белкового гидролизата из свиной шкурки предусматривает предварительную ее варку в течение 4-х часов в соотношении с водой 1:1,5, затем ее измельчение на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, гомогенизирование с водой при гидромодуле 1:2, прогревание смеси до 40°С и гидролиз ферментным препаратом “Протепсин”. В конце смеси обрабатывают для инактивации ферментного препарата.

 

Способ приготовления гидролизата из ног и голов сухопутных птиц заключается в следующем: промытые свежие ноги и головы сухопутной птицы измельчают сначала на мясорубке (или волчке d=2-3 мм), гомогенизируют с добавлением воды в соотношении с сырьем 1:1 (продолжительность обработки 3 мин при частоте вращения 116,6 с-1), а затем прогревают. На этом подготовительные операции заканчиваются, и сырье подвергаетсяферментативной обработке, после чего инактивируют ферменты.

 

Для приготовления гидролизата из шквары предварительно промывают сырье в воде с добавлением соли, для того чтобы удалить излишний жир, затем влагу удаляют прессованием. Следующий этап – гомогенизирование в соотношении с водой 1:2 до однородной массы. Потом вносят ферментный препарат и проводят гидролиз при комнатной температуре. Заключительные операции аналогичны приготовлению гидролизата из ног и голов сухопутной птицы.

 

Полученные гидролизаты характеризуются цветом от бело-серого до серо-коричневого, слабо выраженным запахом мясного сырья, приятным вкусом, консистенцией сметаны средней густоты.

 

Аминокислотный состав основных соусов показывает наличие практически полного набора аминокислот в белковых фракциях, включая незаменимые, что выгодно отличает их от бульонов. У образцов с гидролизатами отмечено более высокое содержание аминокислот, чем у приготовленных по традиционной технологии. Немаловажно, что количество глутаминовой и аспарагиновой аминокислот – химических предшественников образования специфического вкуса –в основных соусах с гидролизатами возросло примерно в десять раз, по сравнению с традиционными. Дегустация подтвердила полученные данные.

 

В сравнительных опытах по перевариваемости белков пищеварительными ферментами в опытах in vitro установлено, что соусы на белковых гидролизатах превышают по переваримости те, что приготовлены по традиционной технологии.

 

Таким образом, химический состав, сбалансированность аминокислотного состава, высокая энергетическая ценность, хорошие органолептические показатели соусов с гидролизатами свидетельствуют о преимуществах новых соусов.

 

Экономический эффект от производства соусов с гидролизатами – 20 тыс. руб. на тонну производимой продукции.

 

 

Вторичное сырье и отходы в создании кормов для домашних животных

Говоря о доходности и пользе отходов, нельзя не коснуться проблемы кормопроизводства. Индустрия производства биологически полноценных кормов для домашних животных, включая продукцию лечебно-профилактической и функциональной направленности, находится в России в начальной стадии. Это относительно новое направление в области углубленной переработки вторичного белкового сырья может быть охарактеризовано как весьма перспективное и динамично развивающееся. Причем, мясная промышленность  располагает чрезвычайно большим потенциалом для его реализации в связи с разнообразным и уникальным составом основных и вторичных продуктов убоя промышленных животных.

 

Интерес и перспективу при разработке новых функциональных продуктов оригинальных форм и высоких ассоциативных характеристик для кормления домашних животных имеют малоценные коллагенсодержащие ресурсы, формирующиеся в значительных объемах при первичной переработке скота в условиях мясокомбинатов (в частности, свиные уши), опыт производства специализированного корма из которых известен за рубежом. При этом импортный сухой корм из свиных ушей пользуется ограниченным спросом на отечественном рынке, что во многом лимитируется достаточно высокой ценой продукта.

 

Совокупная оценка общего химического, фракционного и аминокислотного состава белков позволяет заключить, что в связи с несбалансированностью аминокислотного состава белков сухой корм из свиных ушей не может служить основным компонентом рационов кормления животных. Однако может быть рекомендован для обогащения рационов соединительнотканными аналогами пищевых волокон, а также для поддержания чистоты и здоровья зубов животных. Кроме того, показано, что корма, богатые коллагеном, оказывают положительное влияние на формирование костной системы молодых особей.

 

В составе сухих веществ сырья превалирует белок, особенности фракционного состава которого состоят в существенном преобладании щелочерастворимых белков (82% к сумме фракций), представленных преимущественно коллагеном. Обращает внимание также весьма высокая доля жира (15%). Учитывая, что главной целью технологической обработки сырья является его обезвоживание, можно прогнозировать возрастание массовой доли указанных компонентов в составе готового продукта, что ставит задачу изыскания эффективных мер технологической профилактики окислительной порчи жира в процессе хранения корма.

 

При обосновании условий сушки ушей свиней отечественных пород для получения сухого корма с заданными механическими характеристиками объектами исследования служили образцы, обработанные по типовой технологии, а также высушенные методом сублимации и с использованием ИК-источника энергии при разных температурных режимах. Применительно к получению целевого продукта в данном случае экономически целесообразно применение ИК-сушки по сравнению с сублимационной. В качестве контрольного образца был использован аналог сухого корма из свиных ушей производства фирмы WALTHAM (США).

 

Анализируя прочностные свойства свиных ушей, высушенных в различных условиях, следует отметить, что условия сушки оказывают решающее влияние на формирование структуры высушенного продукта [5]. Совокупность характеристик свиных ушей, высушенных при разных условиях, позволяет рекомендовать ИК-сушку при 65оС, так как именно этот режим позволяет получить продукт, по структурно-механическим свойствам идентичный контрольному образцу корма для животных.

 

Сравнительная оценка общего химического состава образцов высушенных свиных ушей свидетельствует о значительном (на 14,2%) превышении массовой доли жира в экспериментальном продукте по сравнению с контрольным, что, по всей видимости, связано, с одной стороны, с разным породным составом свиней, перерабатываемых в ЦЧР и за рубежом, а, с другой – с определенными различиями в технике и технологии первичной обработки шерстных субпродуктов, в частности, свиных ушей, подтверждением чего служит различное остаточное количество сальных желез в сосочковом слое свиной дермы при визуальной оценке особенностей микроструктуры поверхностного слоя образцов (фото 3).

 

  

 

На поверхность сухого корма наносили коллагеновые дисперсии: нейтральные и уксуснокислые (фото 4а). Заметим, что к их преимуществам следует отнести способность смешиваться с различными красителями, а, следовательно, придавать объектам желаемый цвет. Совокупность оценок реологических свойств дисперсий, особенностей микроструктуры, органолептических и физико-химических свойств модельных пленок на их основе (фото 4б) позволяет рекомендовать к использованию для формования защитного покрытия в технологии оригинального сухого корма для домашних животных уксуснокислые дисперсии коллагена с массовой долей 3,9-4,5% с добавкой карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) до 1,9-2,5% [6].

 

 

Динамика изменения перекисного числа в жировой фракции высушенных свиныхушей разных сроков хранения свидетельствует о том, что применение коллагеновых покрытий является эффективным средством предотвращения окислительной порчи жира в составе сухого корма для животных и стабилизации его качества в течение трех месяцев хранения.

 

Предлагаемая технологическая схема получения корма отличается простотой аппаратурного оформления и может быть реализована в условиях как мясоперерабатывающих предприятий разной мощности, так и специализированных производств по выпуску кормов для животных [7].

 

Комплексная оценка качества готового продукта позволила определить показатели, которые положены в основу разработки проектов нормативной документации (ТУ, ТИ) на оригинальный корм для животных функциональной направленности.

 

Расчетная годовая прибыль от внедрения технологии сухого оригинального корма для собак из свиных ушей с использованием коллагенового покрытия составляет 670 тыс. руб. на 1000 кг корма.

 

При кормлении домашних животных натуральными продуктами расходуются значительные объемы полноценных белковых ресурсов пищевого значения, в первую очередь, мяса и мясных продуктов, которые могли бы быть использованы в питании людей. Поэтому проблема обеспечения домашних животных полноценным кормом имеет не только экономический, но и социальный аспект.

 

Несбалансированность кормов животного происхождения, как по содержанию белка, так и по аминокислотному составу – одна из ключевых причин отставания России по качественным и количественным показателям животноводческой продукции. Потребность только отечественных животноводов в высокобелковых кормах растительного, животного и микробиологического происхождения удовлетворяется в настоящее время максимум на 30%.

 

Вместе с тем, средний уровень промышленной переработки вторичного сырья в пищевой промышленности на сегодняшний день едва превышает 20% от образующейся массы, хотя основная часть этих отходов законодательно запрещена к захоронению.

 

Большая часть потребителей не знают, что производство готовых кормов для домашних животных – это продолжение деятельности тех отраслей промышленности и сельского хозяйства, которые занимаются производством пищи для человека. Корма представляют возможность превратить в прибыль отходы скотобоен, зерно, не допущенное к употреблению в пищу человеком, и пр. Эти отходы включают в себя и части больных животных. Зарубежный опыт показывает, что корпорации имеют стабильные рынки сбыта, на которых превращают в деньги отходы собственного же производства, а производители кормов имеют постоянный источник сырья.

 

В настоящее время, как за рубежом, так и в России, большая часть владельцев животных предпочитает удобные и дешевые готовые промышленные корма. Сейчас на прилавках зоомагазинов представлен огромный выбор кормов различных производителей. Популярными являются Hill’s, Royal Canin, Happy dog, Pedigree Performance Food for Dogs. Однако далеко не все корма действительно удовлетворяют потребности собак в питательных веществах.

 

В питании не только человека, но и животных особо следует рассматривать проблему дисбактериоза, так как нормальная микрофлора – это тот первичный неспецифичный барьер, лишь после прорыва которого инициируется включение всех последующих неспецифических и специфических иммунных и биохимических механизмов защиты макроорганизма [8]. Нормальная функция кишечника у животных, несмотря на непрерывное поступление в организм патогенных бактерий, может сохраняться лишь при условии равновесия естественной желудочно-кишечной микрофлоры.

 

Большинство кормов промышленного приготовления являются сухими, поэтому нашей задачей являлась разработка технологии готового быстрозамороженного полнорационного физиологически полноценного мясного корма для собак.

 

Технология мясного корма включает следующие основные операции и процессы: подготовку компонентов рациона (в том числе стерилизацию мясного и растительного сырья), обезвоживание, а также отделение и очистку жира (для влажного и жирсодержащего сырья), получение производственной культуры пробиотика, смешивание полученных ингредиентов полнорационного корма.

 

Сырье освобождается от примесей, ухудшающих качество продукции, наиболее рационально использовать сырье с учетом особенностей его свойств и состава. Проводится разделка конфискованных туш, при необходимости – сортировка, измельчение и промывка, предварительное обезвоживание сырья варкой, если это допускают свойства сырья (например, кровь, фибрин, шлям). Сбор, доставку сырья и подготовку его к тепловой обработке производят в возможно наиболее короткие сроки, так как задержка приводит к быстрому загниванию белковой части и росту кислотного числа жира. Если сырье не перерабатывают в течение 8-10 ч, получение высококачественного корма практически невозможно. Одновременно с мясным сырьем производят подготовку пребиотических компонентов, растительного сырья и круп (мойка, очистка, измельчение и т.д.).

 

Подготовка производственного пробиотика включает в себя приготовление питательной среды на основе обезжиренного молока (или полученного при термической обработке бульона), внесение пробиотических микроорганизмов и сквашивание субстрата. В зависимости от необходимого объема пробиотика наращивание биомассы проводят в несколько этапов.

 

 

Сравнительная оценка рецептур кормов (в %) представлена в таблице 2, сравнительная оценка их состава в расчете на 100 мг корма – в таблице 3.

 

  

 

Изучение биобезопасности и биоактивности корма на культуре Paramecia caudatum выявило, что исследуемый корм в минимальном разведении (1:1000) был индифферентен по отношению к инфузориям, в то время как некоторые готовые корма оказывали не только подавляющее, но и, в некоторых образцах, цитотоксическое воздействие (таблица 4).

 

  

 

Для изучения воздействия корма на организм животного был проведен опыт in vivo, с систематическим контролем клинико-биохимических показателей участвующих в испытании животных. Контролировались показатели печени (система АлАт – АсАт как тестовый показатель функционирования печени) и уровень креатинина в качестве тестового показателя функционирования почек. В течение десяти дней трем собакам пород золотистый лабрадор и лабрадор ретривер скармливались опытные образцы корма, при этом отклонений со стороны указанных функциональных показателей не регистрировали.

 

Кроме того, одновременно проводили исследование с целью контроля заселения кишечника полезной микрофлорой. В кишечном содержимом лактобактерии выявлялись спустя уже 30-36 часов после первого скармливания. Таким образом, предлагаемые подходы позволяют максимально использовать вторичные ресурсы и отходы мясоперерабатывающих предприятий, обеспечивая получение полноценных в физиологическом отношении, биологически безопасных кормов для домашних животных. При этом минимизируется отходная часть кормового производства и обеспечивается экономия ресурсов. Постановка производства высокоценных и оригинальных кормопродуктов позволила бы развить широкомасштабную индустрию и рынок отечественных кормов для домашних животных.

 

Л.В. Антипова, И.А. Глотова,

Ю.Н. Подвигина, А.В. Гребенщиков,

Воронежская государственная

технологическая академия

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исследование энергетических особенностей структуры коллагена методом термодеформации/Д.С. Лычников, А.И. Мглинец, Н.И. Герасименко, В.С. Веретин, Г.В. Ковров, Н.Л. Дрынова, В.И. Чурсин, Я.Я. Макаров-Землянский//Хранение и переработка сельхозсырья. – 1995. – № 6. –С. 22-24.

 

2. Л.В. Антипова. Использование вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности [Текст]/Л.В. Антипова, И.А. Глотова. – СПб: ГИОРД, 2006. – 384 с.

 

3. И.А. Глотова. Биоцидные свойства коллагеновых композиционных основ [Текст]/И.А. Глотова, Ю.В. Болтыхов//Фундаментальные исследования. – 2007. – № 12 (ч. 2). – С. 324-325.

 

4. Л.В. Антипова. Перспективы применения препарата “Протепсин” при производстве мясных продуктов. [Текст]/Л. В. Антипова, Р.А. Бибишев, О.В. Ларичев, Б.В. Пастухов, Г.В. Комарова//Мясная индустрия. – 2006. – № 9. –С. 35-37.

 

5. Обоснование условий сушки свиных ушей при получении функционального корма для собак/И.А. Глотова, З.Р. Ибрагимова, Л.В. Антипова, О.Т. Ибрагимова//Хранение и переработка сельхозсырья. – 2003. – № 1. – С. 36-37.

 

6. И.А. Глотова. Применение коллагеновых покрытий при производстве сухого корма для домашних животных/И.А. Глотова, И.В. Ларионова, О.Т. Ибрагимова, З.Р. Ибрагимова//Мясная индустрия. – 2003. – № 5. –С. 47-49.

 

7. Аппаратурно-технологическая схема производства нового корма для собак из свиных ушей с коллагеновым покрытием/И.А. Глотова, О.Т. Ибрагимова, З.Р. Ибрагимова, Л.В. Антипова//Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности: Сб. науч. тр. – Воронеж, 2002. – Вып. 12. – С. 43-46.

 

8. И.А. Рогов. Синбиотики в технологии продуктов питания/И.А. Рогов, Е.И.Титов, В.И. Ганина, Н.В. Нефедова, Г.В. Семенов, С.И. Рогов – М.: МГУПБ, 2006. – 218 с.

О журнале | Новости | Доска объявлений | Статьи, публикации | Наши партнеры | Подписка