Технологическая схема производства протеолитических ферментов

     МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

     ФЕДЕРАЦИИ 
 

     Тихоокеанский  государственный экономический  университет

     Кафедра пищевой биотехнологии 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

Аппаратно-технологическая  схема производства протеолитических ферментов 
 
 
 

                                                                  Выполнил: студентка 441Пб

                                                                                      Чуркина О.В.

                                                                   Проверил: к.т.н. доцент Макарова  Е.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Владивосток

2011г. 
 

Содержание.

          Введение……..………………………………………………………………3

1. Технологическая схема производства протеолитических ферментов….4
2. Аппаратурное оформление………………………………………………...6
1. Замораживание………………………………………………………….6
2. Измельчение……………………………………………………………..8
3. Экстракция……………..……………………………………………….15
4. Разделение………………………………………………………………18
5. Осаждение……………………………………………………………….22

Заключение…………………………………………………………………..24

Список  использованной литературы……………………………………...25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Протеолитические  ферменты, протеазы, пептид — гидролазы, ферменты класса гидролаз; содержатся во всех живых организмах; катализируют гидролиз пептидных связей в клеточных белках и белках пищи. Протеолтические ферменты делят на пептидазы (экзопептидазы) и протеиназы (эндопептидазы). Пептидазы гидролизуют преимущественно внешние пептидпые связи в белках и пептидах, протеиназы — внутренние. В зависимости от особенностей строения активного центра протеолитические ферменты подразделяют на сериновые, тиоловые (цистеиновые), кислые протеиназы и металлоферменты, содержащие в активном центре атом металла (чаще Zn). К металлоферментам относится большинство известных пептидаз. Протеиназы различают также по субстратной специфичности, т. е. способности гидролизовать связи между определёнными аминокислотными остатками. Установлена последовательность аминокислот в молекулах ряда протеолитических ферментов, а с помощью рентгеноструктурного анализа и полная пространственная структура нескольких важнейших протеиназ — пепсина, трипсина, химотрипсина. Протеолитические ферменты поджелудочной железы синтезируются в форме неактивных предшественников — проферментов и поэтому не разрушают белков ткани, в которой образовались. Препараты протеолитических ферментов применяют в лабораториях (для установления строения белков и пептидов), в пищевой (например, для мягчения мяса, в сыроварении) и лёгкой (удаление шерсти со шкур и мягчение кож) промышленности, в медицине (для рассасывания тромбов, удаления катаракт и др.). 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Технологическая схема производства протеолитических ферментов по каждой операции

     В общем виде технология получения ферментных препаратов из тканей и органов животных основана на следующих основных операциях:

• хранение сырья;
• измельчение сырья;
• экстракция ферментов;
• отделение твердой фазы;
• выделение и очистка ферментов;
• обессоливание;
• стерилизация, высушивание;
• упаковывание.

Наибольшее  распространение в производственных условиях получили обработка низкими  температурами и хранение до момента переработки в замороженном состоянии при температуре минус 15-18°С. Вместо замораживания применяют метод обезвоживания измельченного сырья при низких температурах ацетоном или этиловым спиртом, что позволяет удалить из сырья 80- 90% воды.[4]

     Степень измельчения сырья в значительной мере влияет на полноту извлечения ферментов. При измельчении сырья не рекомендуется стремиться к очень тонкому помолу, так как это может значительно затруднить дальнейшую переработку за счет образования устойчивых суспензий; поэтому, как правило, строго контролируется степень диспергирования сырья при выборе измельчителя; обычно для этой цели используются куттер или волчок.

     Экстракция  ферментов, как правило, проводится водно-солевыми растворами, реже - водой, иногда применяется подкисление или подщелачивание.

Отделение твердой фазы проводится с целью как можно полнее освободить экстракт от суспензированных частиц; при этом используют как центрифугирование, так и фильтрацию, обычно под вакуумом. Выделение и очистка ферментов проводятся осаждением и фракционированием органическими растворителями (этиловый, метиловый, изопропиловый спирты, ацетон, хлороформ, диоксан), солями (сульфаты аммония, натрия, магния, ацетат натрия, хлорид натрия). Полученные препараты могут быть очищены диализом, ультрафильтрацией, сконцентрированы вакуум-выпариванием, вымораживанием.

     В 1970-е гг. в ТИНРО начались работы по получению комплекса протеолитических ферментов из внутренностей скумбрии, которые были затем продолжены в АтлантНИРО. В результате этих работ предложена схема получения ферментного препарата (рисунок 1), основанная на гидролизе измельченных внутренностей рыб в щелочной среде (рН 8,5±0,2), создаваемой добавлением карбоната натрия, при температуре 40°С в течение 4 ч и последующем отделении жидкой части, содержащей активные компоненты.[4] 
 

     Рисунок 1. Технологическая схема получения  протеолитических ферментов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Или

 

     

     

     

     

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Аппаратурное оформление.

     2.1 Замораживание

     В общем объеме производства рыбной продукции  на долю мороженой рыбы приходится более 70%. В летние и зимние месяцы равномерность переработки рыбы поддерживается, главным образом, за счет замороженного сырья, которое  поступает в виде блоков, отдельных  экземпляров рыб или россыпью.

     Как вертикальные, так и горизонтальные плиточные морозильные установки  эффективно замораживают упаковки правильной геометрической формы или блоки. Поштучное замораживание рыбы в  плиточных морозилках неэффективно вследствие недостаточного контакта между  рыбой и плитами и соответственно низкой скорости теплопередачи. Оба  типа плиточных морозилок устанавливаются  в термоизолированных помещениях с целью уменьшения теплопритоков извне и замедления нарастания снеговой шубы на плитах.

     Горизонтальные  плиточные скороморозильные аппараты.

Плиточные скороморозильные аппараты предназначены  для быстрой заморозки больших  объемов мяса, рыбы, морепродуктов  и прочих пищевых продуктов как  контактным, так и воздушным методом.

Контактный  метод заморозки предусматривает отсутствие воздушного зазора между поверхностями заложенного продукта и плит, иначе процесс заморозки будет более длительным. В связи с этим порядок работ по загрузке морозильника следующий: сырье, предназначенное для замораживания, укладывается на противни и помещается на плиты, начиная с самой нижней. Затем производится прессовка продукции.

Воздушный метод заморозки применяется там, где недопустимо прессование продукта, например, креветoк, или полуфабрикатов. Принцип работы воздушных скороморозильных аппаратов основан на свободной циркуляции воздуха между продуктом и поверхностью плиты, которые не должны плотно соприкасаться друг с другом. Поэтому, перед замораживанием требуется оставлять небольшие воздушные зазоры между сырьем и плитой. Широко используются при заморозке продукции марикультуры, овощей и блоков мяса, идеальны для заморозки филе рыбы.

Вертикальные  плиточные морозильные  аппараты. 

Рис.2.  Вертикальные плиточные морозильные аппараты. [8] 
 
 
 
 

2.2 Измельчение

     Измельчение рыбного сырья может быть предварительным, грубым и тонким. К машинам для  предварительного измельчения относятся  порционирующие и другие машины (ленточные  пилы, рыборезки-дробилки и т.д.), разрезающие  сырье и мороженые блоки на куски. Основным видом техники для  грубого измельчения сырья являются сепараторы типа «Фарш» и волчки. Для  тонкого измельчения полуфабриката  применяются куттеры, коллоидные мельницы, гомогенизаторы.[1]

     Грубое  измельчение условно подразделяется на крупное, среднее и мелкое, а тонкое измельчение – на тонкое и сверхтонкое.

Процесс измельчения рыбного сырья режущими инструментами сопровождается значительным выделением тепла в контактируемой зоне,

что может отрицательно влиять на качество выпускаемого полуфабриката (фарша). Данный эффект наглядно проявляется при попытках производить тонкоизмельченный полуфабрикат, минуя другие стадии измельчения (предварительное и грубое). В этих случаях при значительных объемах выработки полуфабриката происходит его нагрев и быстрое окисление жидкой фазы. В связи с этим обычно сырьем для тонкого и сверхтонкого измельчения является фарш грубого измельчения.[2]

Оборудование  для грубого измельчения  сырья

     Наибольшее  распространение в промышленности получили установки  типа «Фарш» и волчки различной производительности.

     Рыбный  сепаратор «Фарш-4-500» предназначен для грубого измельчения рыбного сырья с одновременным отделением кожи от костей от вырабатываемого рыбного фарша. Он перерабатывает филе или тушки рыб длиной до 400 мм и используется на судах и береговых предприятиях.

     Технологический процесс грубого измельчения  сырья осуществляется следующим  образом. Сырье загружается в лоток приемного бункера сепаратора, после чего попадает под ножевой барабан для предварительного разрезания его на куски. Далее сырье попадает на ленту, которая огибает перфорированный баран. Движение ленты и поверхности барабана совпадают по направлению, но несколько отличаются по числовым значениям скоростей. Сырье перемещается лентой к поверхности двигающегося барабана и затягивается между барабаном и лентой. Мясо продавливается через отверстие в барабане в его внутреннюю полость, а кости и кожа остаются между лентой и наружной поверхностью барабана. При дальнейшем движении ленты кости и кожа отводятся в лоток. Фарш из

     внутренней  полости барабана передается на дальнейшую обработку. Продавливание мяса сырья  через перфорацию барабана регулируется прижимными роликами, установленными с обратной стороны ленты.

     Нож служит для очистки наружной поверхности  барабана.  На этом принципе работает ряд отечественных сепараторов, а

     также некоторые импортные сепараторы (например, фирмы «Баадер»).

     Производительность  сепаратора 450-500 кг/ч, диаметр перфорированного барабана 400 мм, диаметр перфорации 5 мм, мощность электродвигателя 2 кВт, число обслуживающего персонала 1 человек.[2]

     Волчки (мясорубки) различной производительности с принудительной и без принудительной подачей сырья применяются для измельчения рыбного филе. Принцип действия разных волчков одинаков, за основную характеристику обычно принимают диаметр решетки

     режущего  механизма, который для промышленных волчков колеблется в пределах 60-200 мм. Производительность волчков достигает 5000 кг/ч.

     Общий вид простейшего промышленного  волчка показан на рис. 3.