Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб. 2
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Школа биомедицины
Кафедра биотехнологии продукто
КУРСОВАЯ РАБОТА
ТЕМА: Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб
Владивосток 2011г.
Дальневосточный федеральный университет
Школа биомедицины
Кафедра биотехнологии продукто
ЗАДАНИЕ
На курсовую работу студента 5 курса
1. Тема курсовой работы: аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб.
2. Цель и общее направление работы: ознакомление с аппаратно-технологической схемой и методом получения протеолитических ферментов.
3. Содержание работы.
Введение…………………………………………………………
1 Характеристика основных
2 Теоретические подходы к
3 Ассортимент вырабатываемой
4 Основные процессы, протекающие
при производстве
6 Характеристика оборудования линии………………………………………..34
7 Современные подходы к
8 Проблемы утилизации отходов……………………………………………….47
Заключение……………………………………………………
Список использованных источников…………………………………………...
5. Сроки выполнения курсовой работы:
- Начало работы ______________________________
__________________ - Конец работы ______________________________
___________________ - Срок представления работы на кафедру ___________________________
Руководитель курсовой работы________________________
Студент ______________________________
РЕФЕРАТ
Пояснительная записка: 54 листа, 4 таблицы, 7 рисунков, 15 библиографических источников, 20 интернет ресурсов.
ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ, ТЕХНОЛОГИЯ, ПОЛУЧЕНИЕ, ПРОИЗВОДСТВО, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ОБРАБОТКА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.
В работе представлено химико-технологическое обоснование проекта, дана характеристика сырьевой базы, произведён подбор оборудования, рассмотрено применение продукта, его состав, свойства основные процессы, протекающие при производстве и хранении. Произведены расчеты процесса центрифугирования как одного из важнейших операций производства.
Рассмотрены инновационные течения в рыбной отрасли, проблемы утилизации отходов.
Содержание
Введение…………………………………………………………
1 Характеристика основных свойств пищевого сырья для производства
протеолитических ферментов…………………………………………………..
2 Теоретические подходы
к обоснованию параметров
3 Ассортимент вырабатываемой продукции………………………………......22
4 Основные процессы, протекающие
при производстве
6 Характеристика оборудования линии………………………………………..34
7 Современные подходы к совершенствованию способов переработки…….42
8 Проблемы утилизации отходов……………………………………………….47
Заключение……………………………………………………
Список использованных
источников…………………………………………...
ВВЕДЕНИЕ
Ферменты, обладающие способностью гидролизовать белки, широко используются в самых различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Протеолитические ферменты выпускаются промышленностью в большом количестве, это крупнотоннажное производство. Протеиназы применяются в пищевой технологии, где идет процесс с использованием микроорганизмов (дрожжи, молочнокислые бактерии и др.). Введение в процесс протеиназ позволяет в результате гидролиза белков обрабатываемого сырья обеспечить дрожжам нормальные условия жизнедеятельности, что улучшает весь технологический процесс, особенно в пивоварении, спиртовой промышленности, виноделии. В ряде исследований показано, что протеолитические ферменты могут использоваться в хлебопечении для уменьшения длительности замесов при производстве заварных сортов хлеба и специальных изделий, изготавливаемых из муки с сильной клейковиной. Внесение в тесто небольших количеств амилаз и протеиназ увеличивает газообразование, улучшает аромат, цвет корочки и мякиша, позволяет сократить процесс тестоведения. Широко применяются протеиназы для снятия различного рода белковых помутнений в пивоварении и виноделии и для ускорения фильтрационных процессов. Протеолитические ферменты используются для мягчения (тендеризации) мяса, мясных изделий, рыбы, что облегчает и ускоряет обработку полупродуктов, повышает их качество. В мясной, рыбной промышленности и в кулинарии используются не только микробные протеиназы, но и протеиназы, получаемые из растительного и животного сырья. Высокоочищенные протеолитические ферменты могут с успехом использоваться в крахмало-паточной промышленности для выделения особенно чистого крахмала без сопутствующих белков.
Комплексные ферментные
препараты, содержащие протеиназы, используются
в пищеконцентратной и
Протеииазы могут использоваться в кожевенной промышленности для обработки кож в процессе их обезволашивания и мягчеиия с большим эффектом: улучшается качество шкуры, сохраняется толщина готовой кожи, отделенная щетина может использоваться как вторичное сырье, а главное – резко улучшаются условия труда работающих. Используются протеиназы при обработке натурального шелка для процесса снятия белка с поверхности шелковой нити.
Самая большая потребность в протеолитических ферментах связана с их использованием в составе синтетических моющих средств (CMC). Особенно эффективна обработка протеиназосодержащими CMC больничного белья, загрязненного кровью и другими выделениями белковой природы.
Протеолитические препараты, особенно животного происхождения, широко используются в медицинской промышленности и медицине. Они применяются для приготовления питательных и диагностических сред, для изготовления ряда лечебных сывороток и вакцин. Протеиназы различной степени очистки используются в качестве лекарственных препаратов для регулирования процессов свертывания крови, при лечении воспалительных процессов, для восполнения недостатка ферментов в организме и т. д [14].
1 Характеристика основных свойств пищевого сырья для производства протеолитических ферментов
Химический состав рыбы не является постоянным. Он существенно зависит не только от ее вида и физиологического состояния, но и от возраста, пола, места обитания, времени лова и других условий окружающей среды.
Содержание основных
веществ в мясе рыбы может
колебаться в следующих
Азотистые вещества в
мясе рыбы представлены белками и
небелковыми азотистыми веществами,
соотношение которых у
От содержания и количественного соотношения белковых и небелковых азотистых веществ в мясе рыбы во многом зависят ее вкус, запах, консистенция, подверженность действию микроорганизмов и быстрота порчи при хранении.
Белки мяса рыбы
по ценности не уступают
В состав мяса рыбы входят
главным образом простые
Кроме простых белков, в состав мышечной ткани входят растворимые в слабых растворах щелочей и кислот сложные белки: нуклеопротеиды, фосфопротеиды, липопротеиды и глюкопротеиды (муцииы и мукоиды), которые при гидролизе отщепляют глюкозу, чем обусловливается сладковатый привкус мяса рыбы, а муцины к тому же придают и вязкость межтканевому соку.
Белки, входящие
в состав сарколеммы мышечных
волокон и соединительной
Белки мяса рыбы по сравнению с белками мяса теплокровных животных отличаются высокой (до 97 %) усвояемостью. Это обусловлено тем, что белки соединительной ткани рыбы составляют около 3 %, в то время как в мясе теплокровных животных содержание их доходит до 20 % общего количества белков.
Небелковые азотистые
вещества, легко растворяясь в
воде, часто называются азотистыми
экстрактивными веществами. Они представлены
следующими группами соединений: летучими
основаниями (моно-, ди- и триметиламины,
аммиак), триметиламмониевыми
Азотистые экстрактивные
вещества мяса рыбы, содержащиеся в
оптимальных количествах, играют весьма
заметную роль в пищеварении. Воздействуя
на нервные окончания
Жир рыб представлен в основном ненасыщенными жирными кислотами (до 84 %), в том числе высоконепредельными - с 4 - 6 двойными связями, которые в жирах наземных животных отсутствуют.
Жир рыбы легко
усваивается, характеризуется
В жире рыб присутствуют
в небольших количествах
Минеральный состав мяса
рыбы характеризуется
Углеводы рыбы представлены в основном гликогеном. Из-за малого содержания их в мясе рыб роль их в пищевом отношении невелика, однако углеводы оказывают значительное влияние на формирование вкуса, запаха и цвета рыбных продуктов. Полагают, что потемнение мяса рыбы при вялении, сушке, обжарке происходит также и за счет образования меланоидинов. Сладковатый вкус рыбы и рыбных бульонов объясняется гидролитическим расщеплением гликогена до глюкозы.
Витамины в мясе рыбы
Химический состав и пищевая ценность рыб представлены в таблице 1 [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29].
Таблица 1- Химический состав и пищевая ценность рыб [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29].
Наименование рыбы |
Пищевая ценность, г |
Витамины |
Макроэлементы |
Микроэлементы |
Калорийность, кКал | |||||||||||||
Белки, г |
Жиры,г |
Вода,г |
Насыщ. Ж. К.,г |
Холестерин, мг |
Зола, г |
Витамин РР, мг |
Витамин A (РЭ, мкг |
Витамин PP (Ниациновый эквивалент), мг |
Ca, г |
Mg, г |
Na,г |
P,г |
К,г |
Fe, мг |
Cr, мкг |
Fr, мкг |
||
Треска |
16 |
0,6 |
82,1 |
0,1 |
40 |
1,3 |
2,3 |
10 |
5,8 |
25 |
30 |
55 |
210 |
340 |
0,5 |
55 |
700 |
69 |
Макрель |
20,7 |
3,4 |
74,5 |
1,4 |
3,4362 |
50 |
40 |
170 |
240 |
335 |
1,8 |
55 |
430 |
113,4 | ||||
Окунь морской |
18,2 |
3,3 |
77,1 |
0,7 |
60 |
1,4 |
1,6 |
40 |
4,8 |
120 |
60 |
75 |
220 |
300 |
0,9 |
55 |
140 |
103 |
Скумбрия |
19,3 |
18 |
61,4 |
3,7 |
75 |
1,3 |
8,5 |
20 |
11,5 |
40 |
50 |
100 |
280 |
280 |
1,7 |
55 |
1400 |
239 |
Ставрида |
18,5 |
4,5 |
75,6 |
0,9 |
70 |
1,4 |
7,3 |
10 |
10,7 |
65 |
40 |
70 |
260 |
350 |
1,1 |
55 |
430 |
114 |
Иваси |
20,5 |
11,1 |
3,403 |
50 |
35 |
100 |
220 |
335 |
1,4 |
55 |
430 |
182,3 | ||||||
Сельдь Т/О |
14 |
15 |
69,5 |
3,3 |
80 |
1,5 |
3 |
30 |
5,34 |
50 |
35 |
100 |
220 |
335 |
1,3 |
55 |
430 |
191 |
Сайра |
19,5 |
14,1 |
2,237 |
15 |
20 |
100 |
220 |
285 |
0,6 |
55 |
30 |
204,9 | ||||||
В рыбе можно выделить белки мышечной ткани, белки соединительной ткани, гонад (половых продуктов икры и молок), костной ткани.
Белки мышечной ткани: миофибриллярные (миозин, актин, актомиозин и др.), белки саркоплазмы (миоген, альбумин, глобулин и др.), белки сарколеммы - оболочки мышечного волокна и связанной с ней соединительной ткани эндомизия и перемизия (коллаген, эластин), белки ядра мышечного волокна (нуклеопротеиды, фосфопротеиды).
Миофибриллярные
белки относятся к
Саркоплазматические белки (цитоплазмы) относятся к водорастворимым. Большинство из них является ферментами и ускоряет биохимические процессы при хранении рыбы. Их содержание в мышечной ткани —18-20 % от общего количества белков.
Белки сарколеммы (оболочки) мышечного волокна, белки соединительной ткани, органически связанной с оболочкой (эндомизиел), и белки септ (более прочной соединительной ткани перемизия) представлены коллагеном и эластином. Это неполноценные белки, так как в своем составе не содержат незаменимой аминокислоты триптофона. Эластина совсем немного (0,1 %), и поэтому соединительная ткань рыб представлена практически одним коллагеном. Эти белки устойчивы к действию различных растворов. Но под действием тепла коллаген разрушается, переходит в более растворимое вещество - глютин и в виде водного раствора хорошо усваивается организмом человека. Рыбные бульоны (как и мясные), богатые глютином (золь) при охлаждении образуют студень (гель). Коллаген является источником тех аминокислот, которых мало в полноценных белках, и в этом его пищевая ценность.
Соединительная ткань разных видов рыб содержит неодинаковое количество коллагена различной структуры, более плотной у крупных рыб (акулы) и более нежной у мелких, особенно пресноводных рыб. Содержание коллагена у разных рыб - от 1,7 % (у стерляди) до 10% (у акулы).
Рассмотренные выше белки мышечной ткани относятся к простым (протеинам). Однако в мышечной ткани находятся и сложные белки (протеиды), которые представляют собой соединения протеинов с другими веществами (углеводами, жирами, нуклеиновыми кислотами и т. д.): нуклеопротеиды, фосфоропротеиды, глюкопротеиды, липопротеиды.
В ядре мышечного волокна сосредоточены фосфо — и нуклеопротеиды. Последние состоят из нуклеиновых кислот, остатка фосфорных кислот и азотистых соединений (пуриновых, пиримидиновых оснований). Нуклеопротеиды и фосфопротеиды являются главными источниками белкового фосфора, обусловливающего высокую раздражимость клеток и тканей, в состав которых он входит. Содержание белкового фосфора (в пересчете на фосфорный ангидрид) составляет от 0,26 («осетр») до 0,63 («камбала») массы мяса.
Липопротеиды содержат в своем составе жиры, не только простые (триглицериды), но и сложные (фосфатиды). Наиболее распространенным фосфатидом является лецитин. В клетках мышечной ткани содержатся структурные липопротеиды, включающие лецитин, богатый фосфором. Следовательно, липопротеиды являются источником лецитинового фосфора: от 1,16 («осетр») до 0,64 % («треска») массы мяса, в пересчете на фосфорный ангидрид.
В гонадах (икре,
молоке) содержатся простые белки (протамины,
гистоны), которые характеризуются
упрощенным составом аминокислот с
преобладанием диаминокислот
Белки костной ткани представлены оссеином, по аминокислотному составу и свойствам близким к коллагену. Химическая связь между оссеином и минеральным составом кости рыбы менее прочна, чем в костной ткани животных и птиц. Это особенно становится заметным в процессе тепловой обработки рыбы, когда идет процесс глютинизации оссеина и структурно—механические свойства (прочность) кости понижаются.
Витамины содержатся в различных частях и органах рыб. Жирорастворимые витамины (А, Д, К) преобладают в тех частях и органах, где накапливаются жиры. Это прежде всего печень. Из печени трески, акул вырабатывают рыбий жир (медицинский) с большим содержанием витаминов. В рыбьем жире содержатся эссенциальные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), которые в комплексе образуют витамин К.
Из водорастворимых витаминов отмечено достаточное содержание в мышечной ткани витаминов B1 (тиамин) и В2 (рибофлавин). Внутренние органы рыб содержат витамин В12, являющийся кроветворным катализатором, отсутствие которого может привести к злокачественной анемии.
В органах и
тканях рыб содержатся ферменты всех
шести классов по систематической
номенклатуре комиссии по ферментам
Международного биохимического союза
от 1961 года: оксидоредуктазы (окислительно—
Вода в тканях
и органах рыбы находится в
свободном и связанном
Связанная вода адсорбционно удерживается в коллоидах (белках, гликогене) силами электрического притяжения. Связанная вода, будучи трудноотделимой, в определенной степени обеспечивает плотность тканей вместе с коллоидами (прежде всего белками). Она не принимает участия в реакциях ферментативного или микробиологического характера и тем самым способствует консервации продукта.
Соотношение свободной и связанной воды в мышечной ткани рыб разных видов неодинаковое. Общее содержание влаги - от 52 до 85 %, из них свободной до - 75,5 % и менее связанной до 9,5 % и более[32].
Активность ферментной системы мышечной ткани и внутренних органов прудовых видов рыб
В качестве объектов исследования были использованы прудовые виды рыб осеннего вылова, выращиваемые в Икрянинском районе Астраханской области: толстолобик (Hypophthalmichthys), карп (Cyprinus carpio) и белый амур (Ctenopharyngodon).
Был изучен химический состав мышечной ткани указанных видов рыб по ГОСТ 7636–85 и рассчитана энергетическая ценность их мяса (таблица2).
Таблица 2. - Химический состав мышечной ткани прудовых видов рыб осеннего вылова.
|
Вид рыб |
Содержание, % |
Энергетическая ценность, ккал/100 г | |||
воды |
белка |
жира |
минеральных веществ | ||
Карп (Cyprinus carpio) |
76,7 |
17,1 |
4,6 |
1,2 |
109,8 |
Толстолобик (Hypophthalmichthys) |
74,0 |
16,3 |
8,1 |
1,3 |
138,1 |
Белый амур (Ctenopharyngodon) |
73,8 |
18,7 |
6,0 |
1,5 |
128,8 |
Анализ данных таблицы 2 показывает, что толстолобик, карп, белый амур относятся к белковым рыбам. Содержание белка в мышечной ткани исследуемых рыб в среднем составляет от 16,3 до 18,7 %. Общее содержание жира в мышечной ткани толстолобика – 8,1 % – значительно больше, чем в мышечной ткани карпа и белого амура – от 4,6 до 6,0 % соответственно.
Такая же последовательность сохраняется по уровню энергетической ценности их мяса.
Изменения в тканях рыбы под действием ее собственных ферментов называются автолизом. Автолиз вызывается группой ферментов, включающих в себя протеазы, липазы, амилазы, но основную роль в этом процессе играют протеолитические ферменты катепсин, пепсин и трипсин, активность которых проявляется при различных значениях рН среды. Так, для трипсина оптимум проявляется в щелочной среде – рН 8,0; пепсина – в кислой среде – рН 2,5; катепсины активны в среде, близкой к нейтральной – рН 6,8–7,2.
Для изучения протеолитической активности (ПА) ферментной системы мышечной ткани и внутренних органов прудовых видов рыб была проведена серия экспериментов по определению константы автопротеолиза мышечной ткани и внутренних органов. Активность катепсинов мышечной ткани определяли по методике Л. В. Антиповой, активность ферментной системы внутренних органов – по методике Г. Т. Некрасовой. Активность ферментных препаратов, полученных из внутренних органов, устанавливали по методу Ансона.
Константа автопротеолиза определена по содержанию тирозина в подготовленной пробе до и после термостатирования при температуре 40 ºС продолжительностью 1 час (таблица 3).
Таблица 3. - Константы автопротеолиза мышечной ткани и внутренних органов прудовых видов рыб.
Вид рыб |
Константа автопротеолиза, | |
|
Мышечной ткани |
Внутренних органов | |
Толстолобик (Hypophthalmichthys) |
112,4 |
258,15 |
Белый амур (Ctenopharyngodon) |
72,26 |
189,5 |
Карп (Cyprinus carpio) |
84,8 |
213,56 |
Анализ данных таблицы 2 показывает, что константа автопротеолиза мышечной ткани белого амура < карпа < толстолобика и возрастает от 72,26 до 112,4 соответственно. Такая же последовательность увеличения активности сохраняется для внутренних органов рыб – от 189,5 до 258,15 . Выявлено, что наиболее активная ферментная система у толстолобика.
Протеолитическая активность катепсинов мышечной ткани названных прудовых рыб была определена по вышеуказанной методике при естественном значении рН, равном 6,0–6,5.
Сущность метода заключается в получении экстракта катепсинов мышечной ткани и определении ПА катепсинов фотометрическим методом.
На рисунке 1 представлена ПА катепсинов мышечной ткани прудовых рыб.
Рисунок 1. - Протеолитическая активность катепсинов мышечной ткани прудовых рыб при естественном значении рН 6,0–6,5:
Карп (Cyprinus carpio); толстолобик (Hypophthalmichthys);
белый амур (Ctenopharyngodon)
Активность ферментных препаратов из внутренностей снижается незначительно в процессе выделения. Степень снижения ПА ферментных препаратов при получении из внутренностей карпа, белого амура составляет 98–98,7 %, толстолобика – 99,6 %. Ферментные препараты, полученные из внутренностей белого амура, карпа и толстолобика и имеющие активность 2,39–2,79 ед./г, могут быть использования для ускорения процессов созревания продукции из их мышечной ткани.

- Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб
- Аппаратные и программные измерительные мониторы
- Аппаратные и программные средства для построения локальной сети
- Аппаратные и програмные средства разработки мультимедийных продуктов
- Аппаратные, програмные и пользовательские интерфейсы информационных систем
- Аппаратные системы защиты
- Аппаратные средства автоматизированной газораспределительной станции
- Аппаратная часть современного ПК: Дисковые устройства
- Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
- Аппаратное обеспечение сетей Token Ring
- Аппаратное представление персонального компьютера
- Аппаратное проектирование локальной вычислительной сети
- Аппаратно-студийный комплекс областного телецентра
- Аппаратно-технологическая схема производства глюкозамина из хитина