Министерство  образования и науки Российской Федерации

     Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования 

     ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

     Школа биомедицины

           Кафедра биотехнологии продуктов из животного сырья и функционального питания 

          КУРСОВАЯ РАБОТА 

ТЕМА: Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб 
 

                                                           Студент С 7503 Пб гр. Чуркина  О.В. 

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

                                                Курсовая работа допущена к  защите: 

                                                 _______________________________ 

                                                  «____»___________________  20__г. 

                                                           Курсовая работа защищена   

                                                           с оценкой:_ ___________________                 

                                                 «____»___________________  20__г. 
 
 

Владивосток 2011г.

Дальневосточный федеральный университет

     Школа биомедицины

           Кафедра биотехнологии продуктов из животного сырья и функционального питания

ЗАДАНИЕ

На курсовую работу студента 5 курса

1. Тема  курсовой работы: Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов.

2. Цель  и общее направление работы: ознакомление  с аппаратно-технологической схемой  и методом получения протеолитических  ферментов.

3. Содержание  работы.

Введение………………………………………………………………………….6

1 Характеристика  основных свойств пищевого сырья  для производства протеолитических  ферментов…………………………………………………..8

а) Химический состав  сырья……………………………………………………8

2 Теоретические  подходы к обоснованию параметров  обработки на основных этапах  производства протеолитических  ферментов…………………..……..13

а) Классификация центрифуг….…………………………………………14

б) Основные показатели работы центрифуг…….…………………….18

3 Ассортимент  вырабатываемой продукции………………………………....19

а) Протеолитические ферменты в лекарствах……………………………… .19

б) Протеазы — пищевые добавки……………………………………………....20

4 Основные  процессы, протекающие при производстве  протеолитических ферментов………………………………………………………………………..235 Технологическая схема производства протеолитических ферментов……32

6 Характеристика  оборудования линии………………………………………34

7 Современные  подходы к совершенствованию  способов переработки……43

а) Рациональное использование рыбы при её переработке…………………43

8 Проблемы  утилизации отходов……………………………………………..48

Заключение……………………………………………………………………….50

Список  использованных источников…………………………………………52 
 

5. Сроки  выполнения курсовой работы:

• Начало работы ________________________________________________
• Конец работы _________________________________________________
• Срок представления работы на кафедру ___________________________

Руководитель  курсовой работы________________________________________

Студент ___________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

     Пояснительная записка: 52 листа, 2 таблицы, 6 рисунков, 15 библиографических источников, 16 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………………………………………………………………………….6

1 Характеристика  основных свойств пищевого сырья  для производства протеолитических  ферментов…………………………………………………..8

1.1 Химический состав  сырья……………………………………………………8

2 Теоретические  подходы к обоснованию параметров  обработки на основных этапах  производства протеолитических  ферментов…………………..……..13

2.1  Классификация центрифуг….…………………………………………14

2.2 Основные показатели работы центрифуг…….…………………….18

3 Ассортимент  вырабатываемой продукции………………………………....19

3.1 Протеолитические ферменты в лекарствах……………………………… .19

3.2 Протеазы — пищевые добавки……………………………………………..20

4 Основные  процессы, протекающие при производстве  протеолитических ферментов………………………………………………………………………..235 Технологическая схема производства протеолитических ферментов……32

6 Характеристика  оборудования линии………………………………………34

7 Современные  подходы к совершенствованию  способов переработки……43

7 .1 Рациональное  использование рыбы при её  переработке………………43

8 Проблемы  утилизации отходов……………………………………………..48

Заключение……………………………………………………………………….50

Список  использованных источников…………………………………………52 
 
 
 
 
 
 
 

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 консервной промышленности при  приготовлении концентратов из трудно развариваемых круп, гороха, фасоли и др.

     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].

     Цель  данной работы состоит в рациональном использовании при переработке  и утилизации отходов гидробионтов.

1 Характеристика основных свойств пищевого сырья для производства протеолитических ферментов

1. Химический  состав сырья

     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 пределах: воды  -  от 46 % (угорь) до 92 % (зубатка синяя), жира  -  от 0,1 % (треска) до 54 % (угорь), азотистых веществ -  от 5,4 % (палтус черный) до 27 % (тунец полосатый), минеральных веществ -  от 0,1 % (зубатка полосатая) до 3 % (сайка).

     Азотистые вещества в мясе рыбы представлены белками и небелковыми азотистыми веществами, соотношение которых  у различных рыб неодинаково. Так, у костистых рыб азотистые  вещества примерно на 85% состоят из белков и на 15 % - из небелковых веществ; у хрящевых  -  количество небелковых азотистых веществ, как правило, значительно больше и может достигать 35 - 45 %, а иногда и 50 % общего азота.

       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 белкам мяса теплокровных  животных, их аминокислотный состав  находится в оптимальных для  питания человека соотношениях. Среди них имеются все незаменимые  аминокислоты, в том числе имеющие  особенно важное значение для  организма человека: лизин, метионин, триптофан, называемые незаменимыми  лимитирующими, от наличия, которых  зависит полнота усвоения пищи  и всех белков.

     В состав мяса рыбы входят главным образом  простые полноценные белки альбумины и глобулины. Белки глобулины - миозин, актин (Г и Ф), актомиозин, тропомиозии являются солерастворимыми, входят в состав миофибрилл мышечного волокна и составляют более половины всех белков мышц рыбы. Белки альбумины  -  миоген А и Б, глобулин X, миоальбумин являются водорастворимыми, входят в состав саркоплазмы, на их долю приходится около 25 % всех белков мяса рыбы.

     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  ткани, представлены в основном  простыми, устойчивыми к растворителям  неполноценными белками, как правило,  коллагеном и в весьма незначительном  количестве эластином. При тепловой  обработке коллаген переходит  в глютин, который обладает высокой  гидрофильностью, чем и объясняется нежность и сочность мяса рыбы.

     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 основаниями (триметиламиноксид, бетаины и др.); производными основаниями гуапидина (креатин, крсатинин, аргинин); производными пурина (гипоксантин, ксантин и др.); производными амидазола (гистидин, карнозин и ансерин); смешанной группой (мочевина, свободные аминокислоты).

     Азотистые экстрактивные вещества мяса рыбы, содержащиеся в оптимальных количествах, играют весьма заметную роль в пищеварении. Воздействуя на нервные окончания  пищеварительных органов, они тем  самым вызывают выделение желудочного  сока, способствуя появлению аппетита и лучшему усвоению пищи. Некоторые  из этих веществ обусловливают специфический  вкус и запах рыбы.

     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 высокой пищевой  ценностью и витаминной активностью,  является ценным источником несинтезируемых  в организме линолевой, линоленовой и арахидоновой кислот, которые нормализуют лсировой обмен, способствуют выведению из организма избытка холестерина, защищают организм от вредного действия у-лучей и придают кровеносным сосудам эластичность.

     В жире рыб присутствуют в небольших  количествах фосфатиды (лецитин, кефалин), стериды и стерины (холестерин), красящие вещества, жирорастворимые витамины и другие сопутствующие жирам  вещества. При хранении рыбы сопутствующие  вещества легко подвергаются окислению, вызывая ухудшение вкуса.

       Минеральный состав мяса рыбы  характеризуется исключительным  разнообразием. Больше всего в  мясе рыб содержится фосфора,  калия, натрия, кальция, магния, в  значительных количествах найдены  микроэлементы, такие, как йод,  медь, бром, цинк, марганец, кобальт  и др. Морские рыбы по содержанию  и разнообразию более богаты  минеральными веществами и особенно  микроэлементами, чем пресноводные.

     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 содержатся  в небольшом количестве. Значительная  часть их находится в печени, меньшая  -  в других внутренних  органах. В рыбе преимущественно  содержатся жирорастворимые витамины A, D, Е, К, а из водорастворимых  -  витамины группы В: (В, В2, Be, Вс, Вт), а также витамины Н, С, РР, пантотеновая кислота и инозит [22].

     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. 

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ  ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ  НА ОСНОВНЫХ ЭТАПАХ ПРОИЗВОДСТВА протеолитических ферментов

     В практике центрифугирования применяют  два способа разделения жидких неоднородных систем: центробежное фильтрование и центробежное осаждение. В соответствии с этим изготовляют фильтрующие центрифуги с перфорированным ротором, на внутренней стенке (обечайке) которого уложена фильтровальная перегородка, и осадительные (отстойные) центрифуги — с осадительным (отстойным) ротором, имеющим сплошную обечайку. Изготовляют также комбинированные осадительно - фильтрующие центрифуги, в которых совмещены оба принципа разделения.

     При разделении суспензий в фильтрующих  центрифугах в роторе под действием  центробежной силы происходит фильтрация жидкости через фильтровальную ткань  или металлическую сетку с  одновременным отложением, на последней, частиц твердой фазы; жидкость проходит через сита и затем через отверстия в роторе выбрасывается в кожух центрифуги, окружающий ротор, а осадок выгружается либо во время вращения ротора,  либо после его полной остановки[9].

     При разделении суспензий в осадительных центрифугах твердые частицы, имеющие, как правило, большую плотность, чем жидкий компонент, осаждаются под действием центробежной силы на обечайке ротора в виде кольцевого слоя; жидкий компонент также образует кольцевой слой, но расположенный ближе к оси вращения. Жидкость отводится из вращающегося ротора путем перелива через борт или с помощью отсосной трубы. Осадок выгружается на ходу или после остановки машины.

     Разделение  эмульсий происходит аналогично: у  стенок ротора образуется слой тяжелой  жидкости, а ближе к оси вращения — слой легкой жидкости. Центрифуги, предназначенные для разделения эмульсий, называют разделяющими (сепарирующими). Загрузка эмульсии и отвод тяжелой и легкой жидкостей из ротора такой центрифуги осуществляются непрерывно. 

     2.1 Классификация центрифуг 

     Все центрифуги могут быть классифицированы по различным характерным признакам.

     По  технологическому назначению, или принципу разделения,  различают следующие типы центрифуг:

• фильтрующие — для разделения сравнительно грубодисперсных суспензий с кристаллической и аморфной твердой фазой, а также для отделения влаги от штучных материалов; применение их обеспечивает наименьшее содержание жидкой фазы в осадке и эффективную его промывку;
• осадительные (отстойные) и осветляющие — для разделения плохо фильтрующихся суспензий, осветления суспензий небольшой концентрации, а также классификации суспензий по крупности и плотности твердых частиц;
• разделяющие (сепарирующие) — для разделения эмульсий; комбинированные, в которых сочетаются два принципа разделения — осаждение с последующей фильтрацией и фильтрация с последующим осаждением в центробежном поле.

     По  основному конструктивному признаку центрифуги бывают:

• горизонтальные — с горизонтальным валом, имеющим жесткие или упругие опоры; ротор может быть расположен между опорами или на консоли;
• вертикальные — с вертикальным валом, имеющим жесткие или упругие опоры, вал с верхним или нижним приводом;
• наклонные — с наклонным валом, имеющим жесткие опоры; с вертикальным валом, имеющим упругую верхнюю опору и жесткую шарнирную нижнюю опору; ротор закрепляют на верхнем конце вала — вертикальные центрифуги с подпертым валом и упругой верхней опорой;
• подвесные с верхним приводом — с вертикальным валом, подвешенным на верхней шарнирной упругой опоре; ротор закрепляют на нижнем конце вала;
• подвесные с нижним приводом (маятниковые) — с вертикальным валом, опоры которого помещены в общий жесткий корпус, подвешенный на трех колонках; ротор закреплен на верхнем конце вала;
• вертикальные трубчатые — с вертикально подвешенным длинным трубчатым ротором.

     По  способу выгрузки осадка центрифуги подразделяют на следующие типы:

• с ручной выгрузкой через верхний борт; осадок выгружают без применения специальных механизмов после полной остановки ротора;
• с ручной выгрузкой через днище — без применения специальных механизмов после полной остановки ротора;
• с ручной выгрузкой и разборкой ротора; осадок выгружается без применения специальных механизмов после полной остановки ротора;
• с контейнерной или кассетной выгрузкой — с помощью специальных съемных контейнеров, мягких или жестких кассет и т. п.;
• с ножевой выгрузкой; осадок выгружается ножом, скребком или рыхлителем специального механизма на ходу при полном или уменьшенном числе оборотов ротора с одновременным выводом осадка через бункер, а также пневматическим механическим транспортером;
• с гравитационной выгрузкой (саморазгружающиеся); осадок выгружается под действием собственного веса во время остановки ротора;
• со шнековой выгрузкой — с помощью шнека, вращающегося относительно ротора непрерывно при непрерывной работе машины;
• с поршневой выгрузкой осадка толкателем, совершающим возвратно-поступательное (пульсирующее) движение вдоль оси ротора при непрерывной работе машины;
• с центробежной (инерционной) выгрузкой; осадок выгружается под действием центробежных сил непрерывно, при непрерывной работе машины;
• с вибрационной выгрузкой; осадок выгружается непрерывно под действием колебаний вращающегося ротора;
• с гидравлической выгрузкой; влажный осадок и жидкая фаза выгружаются через сопла или отверстия ротора при рабочей скорости последнего.