Производство клея и желатина.

Лекция 1-2 ПРОИЗВОДСТВО КЛЕЯ И ЖЕЛАТИНА Промышленность вырабатывает клей костный, получаемый из кости, и клей меадровый, получаемый из мягких тканей, содержащих коллаген (преимущественно из подкожной клетчатки— мездры). Мездровый клей обладает несколько большей клеящей способностью, чем костяной. Соответственно назначению и в зависимости от качественных показателей различают пищевой, технический и фотожелатин. Пищевой желатин применяют в качестве желирующего и вяжущего материала. Главным свойством желатина является способность к образованию легкозастудневающих растворов. От размеров и асимметрии частиц зависят и другие свойства желатиновых растворов и студня: вязкость раствора, температура плавления и крепость студня, которые используют для суждения о качестве желатина. Вязкость раствора желатина принимается как один из важнейших качественных показателей продукта. Вязкость стандартного раствора желатина при 40° должна быть не менее 6°Э (стандартный раствор желатина содержит 17,75% товарно-сухого или 14,82% безводного и беззольного желатина). Технический желатин применяют в полиграфической промышленности для изготовления типографской вальцовой массы и как составную часть красок. Вязкость стандартного раствора при 40 °С должна быть не ниже 3 С Э, температура плавления студня не ниже 23 °С, рН растворов в пределах 5,0—6,5. Содержание золы допускается до 3%. Технический желатин выпускают I и II сортов в виде листов или в дробленом состоянии. Фотожелатин выпускают двух видов: эмульсионный и неэмульсионный (баритажный). Эмульсионный желатин служит для изготовления светочувствительных эмульсий, фотопластинок, фотобумаги, кинопленок, аэрофотопленок, рентгенопленок и т. д. К фотожелатину предъявляются те же требования, что и к пищевому. Вязкость стандартного раствора фотожелатина не ниже б°Э, температура плавления студня не ниже 20 "С, 1 рН 5,5—7,0. Баритажный желатин в смеси с сульфатом бария применяют для образования на фотобумаге белого подслоя, на который наносят светочувствительную эмульсию. К баритажному желатину предъявляют менее жесткие требования, чем к фотожелатину. Для производства клея и желатина используют ткани, органы и части туш, богатые коллагеном, кости и продукты убоя с большим содержанием соединительной ткани. Кости. Содержание в кости клееобразующих веществ зависит от многих причин, в том числе от вида скота, его пола, возраста, от анатомического происхождения кости. Плотное вещество кости более богато коллагеном, чем ее губчатая часть. Ниже приведено примерное содержание клееобразующих веществ в различных костях крупного рогатого скота (в % к сухому остатку кости): задняя голень — 37, берцовая , кость — 30, тазовая кость — 30, кулаки — 28. Кость, богатую плотной тканью, обычно используют только для производства желатина. Примерные выходы желатина, получаемого из этого сырья. Выход желатина % к воздушно-сухой кости Название кости Роговой стержень Решетка (отход трубчатой кости мослеее использования на поделочные цели) Перешиб или брак трубчатой костипосле обезжиривания (без кулаков) Нижняя челюсть крупного рогатогоскота 2 14 15 12 10 (щековина) Лобная кость (лобовина) Лопатка Тазовая кость Ребра крупного рогатого скота (без позвонков и хрящей) 10 10 10 8 Кроме того, кости, по тем или иным причинам непригодные для производства высококачественного желатина, перерабатывают на технический желатин и клей. Перечень видов мягкого сырья, перерабатываемого на желатин и клей, с примерными выходами продукции __________________________________________________________ Выход продукта, % к массе сырья __________________________________________________________________________ Сырье Назначение Сухожилия (включая ахиллово) 15—20 Производство желатина Жилки, получаемые при жиловке мяса То же Шкура с головы (челки, головки, лобаши) » Шкура с хвоста крупного рогатого скота, « обрезки шкуры Уши крупного рогатого скота » Ручная мездра со шкур крупного рогато» го скота Машинная мездра со шкур крупного рога- Производство того скота клея Обрезки сыромятной кожи То же 15 11 8 8 10 6 50 Основные сведения о желатине Желатин, получаемый при переработке коллагенсодержащего сырья мясной и кожевенной промышленности, является ценным пищевым белковым продуктом и незаменимым :химическим сырьем многих отраслей народного хозяйства. 3 Все виды желатина отличаются друг от друга своими качественными характеристиками. Товарный желатин представляет собой почти бесцветное или слегка желтоватое прозрачное аморфное вещество. Плотность воздушно-сухого желатина при 13%-ной влажности 568 кг/м3, молекулярная масса колеблется от 10 000 до 80 000, •держание влаги не превышает 16%. Желатин не имеет запаха, вкуса, при плавлении разлагается, нерастворим в большинстве органических растворителей, при нагревании размягчается вспучивается, при нагревании с кислотами или щелочами полностью разрушается, при сжигании распространяет запах жженых перьев и выделяет аммиак, амиламин, а также большое количество пиридиновых оснований. Желатин горит сильно коптящим пламенем, образуя твердый, пористый остаток трудносжигаемого угля. Желатин представляет собой гидролизированный раствор коллагена. Он обладает большой желирующей способностью и высокой вязкостью. В холодной воде желатин не растворяется, но набухает, поглощая большое количество (10—12 объемов) влаги с образованием прочного, упругого студня, при нагревании переходящего в раствор. Водные растворы желатина при охлаждении до 10—15 °С образуют плотный студень (желе). Студень 10%-ной концентрации выдерживает нагрузки до 2 кг на 1 см 2 поверхности. 1створы высших сортов желатина уже при 4—5%-ной концентрации образуют плотный студень, выдерживающий до 500 г/см2. Температура плавления студня 10%-ной концентрации 23—34°С (в зависимости от сорта). Желатин имеет малую клеящую способность, хотя его частицы обладают высокой способностью склеивания друг с другом. Это объясняется тем, что раствор желатина застудневает раньше, чем его крупные в малоподвижные склеиваемый материал частицы на прочно связаться (склеиться) с ним. достаточную - 4 успевают проникнуть глубину и АССОРТИМЕНТ В зависимости от назначения выпускают следующие виды желатина: пищевой, кондитерский, медицинский, фотографический, полиграфический и технический. На пищевой желатин приходится около 55% всего производства, на медицинский —25%, на фотографический — около 15% и около 5 % приходится на технический желатин. В зависимости от качественных показателей (желирующей способности, крепости студня, температуры плавления, прозрачности, вязкости и др.) различают пищевой желатин I, II и III сортов. Кондитерский желатин выпускают марок 9, 11 и 13, фотографический — высокоактивный и малоактивный. По продолжительности созревания (до максимальной светочувствительности) желатин разделяют на три группы: быстрый, средний и медленный. Высокоактивный желатин бывает только одной марки. Малоактивный желатин в зависимости от его физико-химических показателей разделяют на В — высоковязкий и Н — низковязкий. Полиграфический желатин разделяют на твердый, средний и мягкий. Технический желатин выпускают I и II сортов. Потребителями желатина являются более 30 отраслей народного хозяйства. Пищевая промышленность использует желатин в производстве мороженого как стабилизатор, предотвращающий образование больших ледяных кристаллов, и как средство для увеличения вязкости смеси и температуры плавления мороженого, при приготовлении заливных мясных и рыбных блюд, студней, зельцев, консервов, варенья, десертных блюд в виде желе, где желатин является желирующим средством; в качестве стабилизатора эмульсий при изготовлении салатных кремов, муссов, майонезов и других кулинарных блюд. В кондитерской промышленности используют кондитерский желатин для производства некоторых хлебобулочных изделий, повышения стойкости мармелада, зефира и т. д. 5 Пищевой желатин применяют также для осветления виноградных, плодово-ягодных соков, вин, пива и минеральных вод, для приготовления сухого фруктового желе. Медицинский желатин широко применяют в фармацевтической промышленности: для изготовления твердых и мягких пищевых капсул, различных лечебных препаратов, лечебных сывороток, искусственных сосудов, препаратов для консервирования костного мозга и выделения лейкоцитов из донорской крови, биологических растворов для внутривенного вливания: Кроме того, он является хорошей питательной средой для развития микроорганизмов. Желатин используют для бактериологических анализов. Медицинский желатин используют при изготовлении косметических препаратов. Желатин для медицинских целей должен, быть без запаха, бесцветным, образовывать крепкие студни при желатинизации 2—3%-них растворов, а также быть стерильным. В фотографической промышленности применяют фотографический желатин в производстве фотобумаги, пластинок, кинопленки, рентгеновской пленки, фотопленки и т. д. Светочувствительные материалы состоят из двух основных слоев — нижнего (подложка) и верхнего светочувствительного (эмульсия). При изготовлении светочувствительной эмульсии желатин как защитный коллоид способствует образованию бромида серебра в виде отдельных зерен — мельчайших кристаллов. Если реакция между бромидом натрия и нитратом серебра происходит без желатина, то образовавшийся бромид серебра оседает на дно сосуда в виде хлопьев. При наличии желатина отдельные зерна бромида серебра находятся в эмульсии во взвешенном состоянии и распределяются равномерно. Фотографическая активность желатина зависит от наличия в нем сенсибилизаторов — веществ, повышающих 6 светочувствительность эмульсии. К фотографическому желатину предъявляют особые требования: он должен быть абсолютно чистым (без взвешенных частиц, загрязнений и т. д.), бесцветным и быстрорастворимым. Вязкость должна быть не менее 8 °Е, температура плавления — не менее 30 °С. Полиграфический и технический желатин применяют при изготовлении денежных знаков и ценных бумаг, печатных валиков, как составную часть красок при издании художественно оформленных книг, журналов, репродукций. Полиграфический желатин в смеси с белыми красителями используют в качестве проклеивающего материала в производстве фотобумаги. В текстильной и легкой промышленности технический желатин применяют для шлихтов — основ тканей из штапельного волокна, вискозного шелка, хлопчатобумажных и шерстяных тканей, а также для склеивания кожевенных товаров и музыкальных инструментов. Промышленность строительных материалов использует желатин в качестве связующего вещества при проведении гипсовых лепных работ. Радиотехническая промышленность применяет желатин для склеивания корпусов радиоприемников и телевизоров. Технический желатин предназначен также для производства текстиля, абразивной и высококачественной бумаги, спичек и других видов продукции. Все виды желатина отличаются друг от друга своими качественными характеристиками. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА В целом производство желатина и клея имеет много общего и могут быть расчленены на четыре основных этапа: 7 -Подготовка сырья к извлечению из него желатинизирующих и клееобразующих веществ; -Извлечение из сырья желатинизирующих и клееобазующих веществ в виде водных растворов(бульонов); -Очистка, концентрирование и подготовка бульонов у сушке; -Сушка желатина и клея. Желатин вырабатывают из твердого и мягкого кол- лагенсодержащего сырья. После освобождения от механических примесей кость измельчают на костедробильных машинах и обезжиривают. Полученные белково-жировые бульоны в процессе обезжиривания направляют на выработку технического жира и клея, а шрот (обезжиренную кость) — на мокрую полировку, сушку и сухую полировку. Откалиброванный шрот поступает на деминерализацию (мацерацию) разбавленной соляной кислотой. Образующиеся в процессе мацерации мацерационные «щѐлока» направляют на выработку преципитата — продукта, применяемого для минеральной подкормки животных и птицы и в качестве фосфорного удобрения (особенно для кислых почв). Деминерализованную кость (оссеин) промывают водой, нейтрализуют и направляют на обработку известковой суспензией — на золение. Мягкое коллагенсодержащее сырье, если оно поступает в замороженном виде, размораживают, промывают, измельчают и направляют на золение. Подвергшиеся щелочной обработке оссеин и мягкое коллагенсодержащее сырье отмывают от извести водой до слабощелочной реакции. Свиное сырье (свиные шкурки) вместо золения подвергают кислотной обработке, после чего отмывают от кислоты и направляют на экстракцию. 8 Из промытого (освобожденного от извести и кислоты) сырья экстрагируют (выплавляют) желатин. Полученные желатиновые бульоны консервируют сернистой кислотой и после фильтрации через хлопковоцеллюлозную массу концентрируют (упаривают) и консервируют вторично. Отфильтрованные бульоны стерилизуют и направляют на желатинизацию и сушку. Высушенный желатин дробят, собирают в укрупненные партии, смешивают и направляют на приготовление товарных партий, затем фасуют, упаковывают в мешки по 25 кг и реализуют. Часть желатина направляют на мелкую фасовку по 25 г для розничной торговли и на выработку сухого фруктового желе 9 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛАТИНА В РОССИИ 10 ОСНОВНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛАТИНА В США 11