Технология квашения каракулевых шкур с применением отходов молочного производства



Встатье рассмотрены вопросы разработки и создания ресурсосберегающей, экологически чистой технологии квашения мехового сырья с применением отходов молочного производства — сыворотки, содержащей в своем составе молочную кислоту.

Ключевые слова: квашение, пушно-меховое сырье, белки, углеводы, крахмал, брожение, молочная кислота, каракулевые шкурки, сыворотка

Квашение представляет собой обработку шкур хлебными квасами, которые приготовляют из воды, грубо размолотой овсяной или ячменной муки и хлорида натрия. Процесс квашения известен давно и в прошлом использовался для выделки всех видов пушно-мехового сырья [1]. При обработке квашением меховая шкурка приобретает потяжку и хорошие пластические свойства. В настоящее время в многих странах выделка квашением применяется для ограниченного ассортимента сырья. Мука, применяемая для квашения, состоит из крахмала, ферментов, сахаристых веществ и клетчатки. Крахмал в горячей воде набухает и его частицы превращаются в клейстер. Существенную роль при квашении играют ферменты, которые представляют собой белковые вещества и обладают способностью ускорять химические процессы. Ферменты являются биологическими катализаторами, т. е. такими веществами, которые ускоряют реакцию, но не входят в состав конечных продуктов. Ферменты вырабатываются животными и растительными организмами и находятся в их клетках. Ферменты играют большую роль во многих областях техники. К ферментативным процессам относится процесс брожения муки. Ферменты характеризуются тем, что каждый из них действует только на определенное вещество. Среди большого класса ферментов есть такие, которые действуют на белки, углеводы, жиры и т. д. Их действие зависит от температуры, реакции среды, различных примесей. Под действием ферментов крахмал, содержащийся в муке, осахаривается и постепенно превращается в сахар — мальтозу, которая дальше разлагается до глюкозы. В дальнейшем сахара (мальтоза и глюкоза) превращаются в органические кислоты и газообразные продукты. К числу кислот, накапливающихся в квасильном растворе, следует отнести органические кислоты: молочную, масляную, уксусную и муравьиную. Образование кислот из сахаров происходит в результате накапливания в квасильном растворе микроорганизмов. Наиболее эффективные результаты квашения получаются при накапливании в квасильном растворе в основном молочной кислоты, которая образуется под воздействием молочнокислых бактерий. Таким образом, весь процесс брожения муки может быть представлен следующим образом: Крахмал→ Мальтоза→ Глюкоза→ {Газообразные продукты, Органические кислоты}.

В состав газообразных продуктов входят водород, кислород, азот, диоксид углерода и сероводород. Для проведения квашения предварительно приготовляют раствор: муку размешивают в воде при температуре 40–42°С и выдерживают для закисания, которое проходит энергично: выделяются газы и накапливаются органические кислоты, количество которых составляет примерно 3–5 г/л. В квасильный раствор добавляют хлорид натрия и загружают шкуры, прошедшие процессы отмоки и мездрения. По мере нахождения шкур в квасильном растворе количество органических кислот увеличивается и к концу процессов достигает 11–12 г/л. Таким образом, при квашении шкуры подвергают обработке органическими кислотами и хлоридом натрия так же, как и при пикелевании. В отличие от обычного пикелевания при квашении происходит постепенное наращивание концентрации кислоты, что создает более мягкие условия протекания процесса, поэтому кожевая ткань становится более разрыхленной. Микроскопические исследования показывают, что при квашении происходит разволокнение коллагеновых волокон на отдельные волоконца, имеющие диаметр в 20 раз меньший, чем диаметр исходных пучков. Разрыхление пучков получается значительно большим, чем при пикелевании. Это можно объяснить постепенным накапливанием органической кислоты, воздействием ферментов, действием газов, выделяющихся при брожении муки. Некоторые исследователи воздействие газов берут под сомнение. Таким образом, на процесс квашение влияют температура, реакция среды, продолжительность процесса и добавление хлорида натрия. Температура квасильного раствора должна обеспечивать наиболее активную деятельность ферментов, интенсивность развития молочнокислых микроорганизмов и взаимодействие кислоты с активными группами белка. Оптимальная температура квашения 37–40°С. Повышение и понижение температуры могут создать неблагоприятные условия для накапливания в квасильном растворе молочной кислоты. Реакция среды оказывает большое влияние на проведение квашения. Недостаточная кислотность квасильного раствора вызывает недопикелеванность шкур. Во избежание этого надо следить за начальной кислотностью и загружать шкуры после того, как кислотность достигнет 3–5 г/л. Недостаточная кислотность усиливает мягчение и разрыхляющее действие ферментов, которые наиболее активны в слабокислой среде. Это может привести к сильной теклости волоса и порче полуфабриката. Продолжительность квашения в первую очередь обусловливается характером сырья и его качеством. Чрезмерно длительное пребывание шкур в квасильном растворе может привести к нарушению прочности связи волоса и кожевой ткани, в результате чего образуется теклость волоса. Хлорид натрия играет ту же роль, что и при пикелевании: он предохраняет шкуру от нажора в присутствии органических кислот. Для проведения квашения заранее (примерно за 8–10 ч) готовят квасильный раствор, содержащий муку. Для этого используют оборудование, где сохранились квасы от предыдущей партии, которые служат закваской, содержащей культуры молочнокислых бактерий. Перед загрузкой шкур определяют кислотность раствора, добавляют хлорид натрия и загружают шкуры. Продолжительность квашения 90–120 ч. Квашение обычно проводят в барабанах, в которых в течение длительного времени сохраняется нужный температурный режим. По сравнению с пикелеванием квашение имеет свои преимущества и недостатки. Качество кожевой ткани (ее потяжка и пластические свойства) при квашении получается лучше. Однако длительность производственного цикла, антисанитарные условия труда, расход дорогостоящего пищевого продукта (муки), затруднения при контроле параметров процесса и качества полуфабриката делают его выполнение очень сложным и трудоемким. По этому, в целях экономии муки в условиях производства для некоторых видов мехового сырья применяют метод мягчения — пикелевания. Проведение этого процесса основано на способности ферментов муки лучше воздействовать на шкуру в слабокислой среде. В связи с этим, действие раствора подразделяется на мягчащее и пикелюющее, для чего кислоту вводят позже. Мягчение — пикелевание осуществляют следующим образом. Шкуры, прошедшие отмоку и мездрение, загружают в свежеприготовленный квасильный раствор, содержащий муку и хлорид натрия. Температура раствора 38°С. Промягченность шкур достигается примерно за 36 ч, после чего в раствор загружают необходимое количество кислоты, которая оказывает пикелюющее действие. Применение этого метода позволяет значительно сократить производственный цикл и дает экономию муки. Полуфабрикат после мягчения — пикелевания обладает хорошей потяжкой и мягкой кожевой тканью. При квашении контролируют температуру раствора, ж. к. и концентрацию взятых реагентов. О готовности полуфабриката судят по возрастанию пластических свойств, появлению на кожевой ткани белой полоски (сушинки) при складывании. Кроме того, нужно определить время, когда начинает ослабевать прочность связи волоса с кожевой тканью в пашинах, и выгружать шкуры из квасильного раствора. В случае неправильного проведения процесса квашения может произойти сильное ослабление волоса с кожевой тканью и повреждение дермы. Шкуры с ослабленным волосом после отмоки следует отсортировать и подвергнуть пикелеванию.

Выше приведенная технология квашение и мягчение являются классическими способами выделки меховых шкур и длительное время применялись при обработке всего ассортимента мехового сырья, так как обеспечивали наиболее высокое качество кожевой ткани. Мягкость и тягучесть квашенных шкур до сих пор принимают за эталон высшего качества полуфабриката при оценке эффективности разрабатываемых способов выделки.

В настоящее время хлебное квашение применяют при обработке чистопородного каракуля сухосоленого способа консервирование и частично при выделке шкурок белки и крота, также для консервирование шкур каракулевой группы [1, 2].

Квашение следует рассматривать как сложный биохимический процесс, в котором проявляется суммарное действие комплекса растительных ферментов, содержащихся в муке, на белково-углеводные комплексы соединительной ткани и действие смеси органических кислот, образующихся в результате брожения.

При этом действие смеси органических кислот (преимущественно молочной кислоты) проявляется в двух стадиях − в начале квашения при невысокой кислотности−4−6 г/л(рН=4,0−4,5) и в конце квашения при более высокой кислотности−16−20 г/л в пересчете на молочную кислоту (рН=3,8−4). В первой стадии преобладает действие слабого пикелевания, способствующего вымыванию углеводных компонентов и разрыхлению волокнистой структуры. В конце квашения дополнительно проявляется действие обычного органического пикелевания. [1] Следовательно, смеси органических кислот в благоприятных условиях (температура 38⁰С, рН=3,8−4,5) в основном способствует удалению мукополисахаридов, склеивающих структурные элементы и частичному обезвоживанию дермы. Суммарное действие комплекса ферментов и смеси органических кислот в благоприятных условиях обработки обеспечивает характерное разволокнение структуры, присущее лишь квашению, при котором достигается столь высокая тягучесть и мягкость кожевой ткани.

Большая длительность квашения и нерациональное использование муки в процессах брожения и кислотообразования обусловлены постепенным снижением рН раствора к концу квашения ниже оптимального значения для действия комплекса растительных ферментов и незначительным гидролизом крахмала с образованием смеси органических кислот. [2]

В данной работе, для квашение чистопородного каракуля сухосоленого консервирование использована молочная сыворотка полученный из отходов молочного производства, содержащий в своем составе молочную кислоту, так как в настоящее время для улучшения экологии и получения дополнительной прибыли в производствах особое внимание уделяется без отходным технологиям. В молочных комбинатах вторичным сырьём является сыворотка, которая остается после сворачивания и процеживания молока. Сыворотка получается при производстве твердых сыров, кислых сыров и творога и в основном вся эта жидкость, несмотря на его ценные свойства, выливается в канализацию как отход производства.

Молочная сыворотка примерно на 93,7 % состоит из воды. Остальные 6,3 % включают в себя все самое лучшее, что есть в молоке. Основная часть сухих веществ молочной сыворотки — это лактоза, препятствующая образованию нежелательного жира, и молочный сахар. В состав молочной сыворотки входит полный набор витаминов группы В, а также витамин С, никотиновая кислота, холин, витамин А, витамин Е и биотин. Сыворотка содержит также кальций, магний и пробиотические бактерии. Так же в сыворотке имеется молочная кислота которая так необходима для квашения каракулевых шкурок, что и является целью проведённого исследования.

Сыворотка подготовлена на молочном комбинате ферментацией молочной сыворотки (творожной, подсырной) и представляла собой жидкость зеленовато-желтого цвета с концентрацией молочной кислоты 5–30 г/дм³.

Нами было исследовано процесс квашения чистопородного каракуля, где было применено в место овсяной муки молочная сыворотка полученная из отходов продукций молочного производства. При этом использовали 50 %-ные, 75 %-ные и 100 %-ные концентрации молочной сыворотки. Несколько образцов каракулевых шкурок после отмочных операций и мездрения обрабатывали в соответствующих квасильных растворах. Параллельно этим процессам было проведено квашение каракулевых шкурок ячменной мукой. Перед загрузкой шкурок проверяли кислотность растворов и добавляли поваренную соль из расчета 40 г/л. Кислотность растворов в пересчете на уксусную кислоту составила соответственно 1,5г/л; 2,3г/л и 4.4г/л.

Квашение проводили при температуре 35⁰С. В процессе квашения контролировали степень ослабления волоса и при обнаружение добавляли поваренную соль до 60 г/л. Кислотность в процессе квашения постепенно нарастала и на шестой день она достигла 12 г/л в пересчете на уксусную кислоту в квасильном растворе, где применяли молочную сыворотку 100 %-ной концентрации а также 5,7г/л и 7,3г/л соответственно в квасильных растворах 50 %-ной и 75 %-ной концентрации молочной сыворотки.

Для дальнейшего исследования на разных этапах работы использовали стандартные методики: метод потенциометрического титрования и гистологический анализ окрашенных срезов кожевой ткани.

Достоверность полученных результатов обеспечивали подбором необходимого количества параллельных измерений показателей исследуемых объектов.

Завершение процесса квашения в растворе молочной сыворотки 100 %-ной концентрации, определяли по достижение разрыхлённости кожевой ткани и появлению незначительного ослабления волоса на паховых участках шкурок.

Следует подчеркнуть, что в процессе квашения наблюдаемое незначительное разрушение основного белка — коллагена, не может являться решающим фактором, обеспечивающим столь глубокое разрыхление волокнистой структуры. Современные представления о роли углеводных компонентов межволоконного вещества при выделке меховых шкур позволяют по-новому рассмотреть квасильного раствора на микроструктуру кожевой ткани.

Проведённые исследование процессов квашения и мягчения показали, что изменения микроструктуры кожевой ткани в большой степени связаны с воздействием не на коллаген, а на белково-углеводные комплексы межволоконного вещества, склеивающие элементы структуры.

При квашение преобладающее образование молочной кислоты, является ограничивающим фактором для развития гнилостный микрофлоры (бациллус субтиллус, дрожжи, слизистые бактерии) и обеспечивает высокую стабильность микробиологических процессов. Молочнокислые бактерии сначала окружают дрожжевые клетки, а затем проникают внутрь клеток, вызывая их разрушение. Повышенная температура, накопление кислот и перемешивание раствора препятствуют развитию посторонних микроорганизмов. К концу квашения создаётся стабильная система молочнокислых бактерий.

Таким образом, шкурки после квашения в растворах молочной сыворотки отжимали на центрифуге и равномерно сушили по всей площади, а проквашенные шкурки были подвергнуты ряду химических анализов, таких как, содержание влаги, содержание минеральных веществ, содержание жировых веществ, содержание гольевого вещества по содержанию общего азота [3].

Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительная таблица результатов анализа образцов каракулевых шкурок

Образцы	Содержание влаги,%	Содержание минеральных Веществ,%	Содержание жировых веществ,%	Содержание гольевого вещества по содержанию общего азота,%
Каракулевая шкурка обработанная ячменной мукой	9,2	6,2	9,3	79,4
Каракулевая шкурка заквашенная 100 % молочной сывороткой	8,51	7,02	10,36	75,1
Каракулевая шкурка заквашенная 75 % молочной сывороткой	7,22	6,84	12,84	80,6
Каракулевая шкурка заквашенная 50 % молочной сывороткой	8,9	6,4	14,3	84,3

Анализируя результатов проведённих исследований, по квашению каракулевых шкур с молочной сывороткой, можно сделать вывод о том, что использования молочной сыворотки в процессе квашения каракулевых шкур даёт возможность экономить ценнейший продукт питания — ячменную муку и большое количество воды. При использовании отходов пищевого производства сыворотки в процессе квашения каракулевых шкур достигается тонкое разделение пучков коллагена, что обеспечивает мягкость и тягучесть кожевой ткани.

Литература:

1. Пурим Я. А. Технология выделки пушно-мехового и овчинно- шубного сырья. — М.: Легкая индустрия, 1978.
2. Страхов И. П. Технология кожи и меха. – М.: Легпромбытиздат,1985.
3. Головтеева А. А. и др. Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха. – М.: Легпромбытиздат,1987.