Основным технологическим процессом при выработке кровяных фабрикатов является обезвоживание крови, которое может осуществляться либо путем выпаривания, либо путем сушки.
Процесс обезвоживания крови нужно вести так, чтобы не были нарушены основные свойства белковых веществ, содержащихся в крови. За исключением кровяной муки, при выработке всех других сухих кровяных фабрикатов обезвоживание должно проводиться при таких условиях, которые гарантировали бы предотвращение денатурации белков и обеспечили сохранение растворимости белков крови.
Для сокращения расхода тепла при сушке целесообразно применять там, где это возможно, предварительное обезвоживание механическим путем (при выработке, например, кровяной муки применением прессования), так как по удельному расходу энергии механические процессы обезвоживания значительно экономичнее тепловых: при механическом обезвоживании расход энергии составляет 1/5—1/7 расхода при тепловом обезвоживании.
Предварительное обезвоживание целесообразно производить также в вакуум-выпарных установках, так как расход греющего пара в этих аппаратах ниже расхода пара в сушилках.
Сушка
Обезвоживание крови производится в сушилках периодического действия (шкафных, камерных, канальных и барабанных) и сушилках непрерывного действия (распылительных и вальцовых).
Камерные сушилки. Камерные сушилки требуют значительного расхода топлива, дают продукт менее высокого качества, чем другие сушилки, и в обслуживании трудоемки, поэтому они находят применение только на тех предприятиях, где нет пара.
Процесс высушивания крови в этих сушилках ведут в тазиках, вмещающих 175—300 г крови, при температуре 55°. После же превращения крови в пленку, постепенно рассыпающуюся на кристаллы, повышают температуру процесса высушивания до 60°.
Продолжительность процесса высушивания составляет 16—18 час.
Выход черного кристаллического альбумина составляет 16% к весу дефибринированной крови.
Шкафные сушилки. Шкафные сушилки (типа Гипромясо для небольших предприятий) производительностью 250—500 и 1000 кг крови в сутки бывают: с огневым калорифером и с естественной тягой; с огневым калорифером и побудительной тягой; с паровым калорифером и вентилятором.
Продолжительность высушивания составляет в сушилках с естественной тягой 18 час. и с побудительной — 6 час. Температура воздуха при входе в сушилку 60° и при выходе 35—40°.
Эти сушилки обладают теми же основными недостатками, что и камерные.
Канальные сушилки (туннельные). Канальная сушилка для крови устроена аналогично канальным сушилкам для клея и желатина. Высушивание в этих сушилках производится так же, как и в камерных сушилках, в тазиках, но установленных на вагонетках.
Во время высушивания температура в сушилке поддерживается (путем регулирования подачи пара в калорифер) у входа 65—68° и у выхода 40—45°.
Продолжительность высушивания крови в канальных сушилках составляет 6—7 час.
В качестве конечного продукта в канальных сушилках, как и в камерных, получают кристаллический альбумин. В отличие от сушки в камерных сушилках сушка в канальных сушилках fie сопровождается образованием шквары.
Барабанные сушилки. Эти сушилки применяются обычно при высушивании крови или фибрина при выработке кровяной муки. Для этой цели применяют горизонтальные вакуумные котлы, представляющие собой сушилки барабанного типа
Распылительные сушилки. Ускорение процесса высушивания крови может быть достигнуто увеличением поверхности соприкосновения высушиваемой крови с теплоносителем; это достигается путем распыления крови на мельчайшие капли.
В распылительных сушилках процесс сушки протекает чрезвычайно быстро, вследствие чего основная масса белковых веществ обезвоживается раньше, чем нагревается до температуры денатурации. Быстрота высушивания позволяет получить готовый фабрикат почти без всяких изменений свойств белков крови.
Быстрота высушивания крови в распылительных сушилках, а также резкое снижение температуры теплоносителя в месте соприкосновения его с облаком распыленной крови из-за значительной затраты тепла теплоносителем на интенсивность испарения влаги из частиц крови допускают применение более высоких температур. В распылительную сушилку воздух поступает с температурой 120—130°, а в момент сушки температура его снижается до 65—70°.
В результате сушки получается продукт в виде тонкого порошка, не требующий дальнейшего измельчения и просеивания. Этот продукт обладает более высокой растворимостью, чем полученный в других сушилках.
В распылительных сушилках, благодаря тому, что сушка происходит мгновенно, теплоноситель (воздух) не может быть полностью насыщен и при выходе из сушилки относительная влажность его не превышает 20—25% Это приводит к значительному удельному тепловому расходу: при одноступенчатой сушке удельный расход достигает 2—3,5 кг пара на 1 кг выпаренной воды.
Несмотря на то, что при распылительном методе сушки потери тепла в отработанном воздухе велики и этот метод сравнительно мало экономичен, высушивание крови в распылительных сушилках имеет большое значение и распространение в технике, так как позволяет получить альбумин высокого качества.
В распылительных сушилках распыление жидкости производят тремя способами: механическими форсунками (механическое распыление), сжатым воздухом в пневматических форсунках и быстровращающимися дисками (центробежное распыление).
В зависимости от устройства форсунок различают сушилки с вращающимися форсунками и распылительные сушилки с неподвижными форсунками.
Механическое распыление производится при помощи форсунок, в которые нагнетается кровь под давлением 30—50 кг/см2.
Размер капель играет существенную роль в качестве готового продукта. Если размеры капелек крови или сыворотки не превышают оптимальных, то капельки высыхают раньше, чем температура их достигает температуры денатурации белков. Если же размеры капелек будут больше допустимых, то капельки будут высыхать после достижения температуры денатурации белков, в результате чего часть белковых веществ свернется. Таким образом, плохое распыление крови приводит к понижению качества готового продукта. В форсуночных распылительных сушилках это вызывается недостаточным давлением, плохим состоянием форсунок или засорением их.
Качество готового продукта зависит также от температуры воздуха, поступающего в башню: слишком высокая температура воздуха при неизменной степени распыления крови может быть причиной пониженного содержания в высушенном фабрикате растворимых белков.
Воздух, необходимый для высушивания крови, нагревается в калорифере паром давлением 5—7 ати и поступает в сушильную башню сверху с температурой 125—135°. Температура воздуха, удаляемого из башни (на отсосе), 65—70°.
Охлажденный воздух опускается вниз и поступает в рукавные фильтры для улавливания некоторого количества наиболее легких частиц высушенной крови, которые увлекаются током воздуха. Из рукавных фильтров отработанный воздух вентилятором выбрасывается в атмосферу.
Рукавный встряхивающий фильтр состоит из железного или деревянного кожуха, разделенного на несколько секций. В каждой секции подвешены рукава из шерсти, фланели, открытые снизу и закрытые сверху.
Воздух, запыленный частицами высушенной крови, поступает в рукав через нижнее отверстие и проходит через ткань, оставляя содержащиеся в нем частицы альбумина. Очищенный воздух по трубе выбрасывается вентилятором, в атмосферу. Частицы альбумина, приставшие к внутренней поверхности рукавов, периодически, под действием встряхивающего механизма, падают в бункер, соединенный с общим разгрузочным шнеком.
Важно в секциях фильтра поддерживать разрежение в 20—25 мм вод. ст. Понижение разрежения происходит при загрязнении поверхности фильтров и их неисправности.
При неисправной работе механизма распыливания в башне вместо тумана получается фонтан жидкости, который, обрызгивая башню, портит фабрикат; часть крови вносится током воздуха в рукавный фильтр, забивает его и уничтожает или понижает фильтрующую способность.
Высушенный в башне продукт (около 90%) падает на дно башни, откуда подается на разгрузочный шнек через отверстие в днище башни. Остальные 10% продукта поступают из рукавного фильтра.
Количество форсунок в сушилке зависит от ее производительности. Так, башня производительностью 1450 л в час имеет 9 форсунок, производительностью 675 л в час — 6, а производительностью 400 л в час — 4 форсунки. Диаметр отверстий форсунок колеблется от 1 до 2 мм.
Кровь в башню подают из уравнителя давления, куда кровь накачивается гидравлическим насосом. Уравнитель давления предварительно заполняется воздухом, подаваемым компрессором для создания воздушной подушки.
Сушилка с пневматическим распылением широкого распространения не получила вследствие сложности изготовления форсунок.
Распыление под действием центробежной силы достигается подачей крови на быстровращающийся диск, состоящий из двух половин — верхней и нижней; по внутренней поверхности каждой половины прорезаны каналы, суживающиеся от центра к периферии. Кровь поступает в образованную двумя половинами диска камеру, откуда она при вращении диска, делающего 10000 об/мин, центробежной силой отбрасывается по каналам к периферии и, выходя из диска с большой окружной скоростью, распиливается.
Горячий воздух вводится снизу в центре сушильной башни через специальные отверстия — жалюзи, находящиеся на колонке, являющейся несущим устройством привода диска. Горячий воздух, выходя из отверстий колонки, подхватывает облако распыленной крови и высушивает ее.
Отработанный воздух удаляется из башни через рукавный фильтр, откуда вентилятором выбрасывается в атмосферу пар поступает в калорифер давлением 5—7 ати.
Распылительные диски приводятся во вращение при помощи электродвигателя через червячный редуктор или быстроходным двигателем, установленным непосредственно на валу распылительного диска, или же при помощи паровой турбины.
На наших предприятиях установлены дисковые распылительные сушилки отечественного производства системы И. Т. Иванченко с шайбой Лолчанинова и Иванченко. Быстроходный двигатель конструкции Г. М. Аветикова отличается наличием водяного охлаждения и принудительной, циркуляционной смазкой. Этот двигатель делает 12 000 об/мин.
Недостаточное число оборотов диска или неравномерная подача крови в сушилку вызывают понижение качества фабриката.
Принято считать, что процесс сушки в распылительной сушилке протекает почти мгновенно (в долях секунды). Однако теоретические подсчеты Б. О. Гольдштика показывают, что для капель воды величиной в 75 мк при начальной температуре воздуха в 130° и конечной температуре 70° длительность испарения до убыли влаги на 99% составляет при прямотоке 4,3 сек., а при противотоке 2,4 сек.
Вальцовые сушилки. Вальцовые сушилки относительно недорогие, компактные и несложные в эксплуатации. Эти установки непрерывного действия применяют в тех случаях, когда растворимость сухой крови не имеет решающего значения. Вальцовые сушилки являются установками контактного типа непрямого действия. Применяемый теплоноситель (пар, горячая вода, масло) не соприкасается непосредственно с высушиваемой кровью. Необходимое тепло передается через стенки.
Вальцовые сушилки могут работать под вакуумом и без него.
Оценка работы различных сушилок
Применение сушилок того или иного типа прежде всего зависит от назначения кровяного фабриката.
Так, при выработке кровяной муки необходимо не только обезвоживание крови, но и стерилизация ее. Поэтому сушилки, не гарантирующие бактериологическую безвредность кровяной муки для корма скота, непригодны. Для выработки кровяной муки наиболее подходящими являются барабанные или вальцовые сушилки.
При выработке же сухого гематогена и альбумина (пищевого или технического) от готового фабриката требуются прежде всего сохранение в них всех свойств свежей сырой крови и минимальная степень денатурации белковых веществ, содержащихся в крови. Таким условиям больше всего отвечают. распылительные сушилки, в которых процесс высушивания протекает чрезвычайно быстро.
Несмотря на неэкономичность распылительных сушилок, для выработки сухого гематогена и альбумина они являются наиболее приемлемыми: распылительные сушилки позволяют получить порошок с высокой степенью дисперсности, наиболее равномерный по толщине и обладающий максимальной растворимостью.
Из распылительных сушилок форсуночные с механическим распылением являются наиболее приемлемыми, так как эти сушилки обладают более высокой производительностью и, по сравнению с дисковыми, имеют более простой аппарат распыления. Недостатком этих сушилок является то, что вследствие частоты засорения форсунок необходимо останавливать работу башни для смены форсунок. Поэтому для бесперебойной работы форсуночных сушилок необходимо предъявлять высокие требования к качеству материала, из которого изготовляются форсунки, и точной обработке деталей форсунки, а также обеспечивать надлежащий уход за ними при эксплуатации и тщательное фильтрование крови перед поступлением ее в башню.
Достоинство дисковых сушилок то, что в них диск не засоряется вследствие большего диаметра отверстий для распыления крови и нет надобности в установке гидравлического насоса и компрессора для создания высокого давления в уравнителе давления. Недостатком же дисковых сушилок являются сложность устройства приспособлений для вращения диска.
В настоящее время на мясокомбинатах наибольшее распространение получили распылительные сушилки «Нема» производительностью 70, 300 и 500 л попаренной влаги в час. Их преимущества: подача воздуха для высушивания осуществляется смешанным током снизу, сверху и сбоку, что обеспечивает большую поверхность соприкосновения воздуха с кровью и, следовательно, лучшее использование его тепла, а также возможность регулирования размера и формы факела; использование для подогрева воздуха тепла конденсата из воздухоподогревателя, а в сушилках мощностью 300 и 500 л в час отходящего пара из турбины.
В сушилку мощностью 70 л в час кровь подают специальным насосом под давлением 60 ати к форсунке, установленной в центре башни на уровне примерно 1/3 ее высоты. Проходящий через фильтры воздух нагревается в двух калориферах и поступает в башню с температурой 140° в четырех точках: снизу через колонку в центре пола башни, через две боковые щели и сверху через воздуховод в центре крышки башни. Отработанный воздух удаляется через воздуховод в крышке и направляется в рукавные фильтры («Бетта»), которые обдуваются горячим воздухом, засасываемым отдельным вентилятором в специальный калорифер.
В сушилках производительностью 300 и 500 л испаренной влаги в час кровь подается центробежным насосом в напорный бак, из которого самотеком, пройдя через автоматическое регулирующее устройство, попадает по трубопроводу в полость диска, вращающегося со скоростью 8000 об/мин от паровой турбины с вертикальным валом. Факел распыленной крови распространяется горизонтально по всему сечению башни. Воздух разогревается в калориферах до 140° и поступает в башню. Отработанный воздух очищается в фильтрах «Бетта», после чего выбрасывается в атмосферу. Фильтры продуваются горячим воздухом, а высушенный порошок охлаждается в охлаждающем сите перед выгрузкой.
Обезвоживание крови низкими температурами
В последнее время делаются попытки обезвоживания крови низкими температурами, которое осуществляется высушиванием под вакуумом предварительно замороженной жидкости аналогично обезвоживанию мясопродуктов.
Выпаривание
Предварительное частичное выпаривание крови перед подачей ее в распылительную сушилку в вакуум-аппарате может сократить расход пара и увеличить производительность распылительных сушилок. Кровь выпаривают при температуре 35—40° и разрежении 710—720 мм рт. ст. до снижения содержания влаги на 15—20%. Упаренную в вакуум-аппарате кровь направляют на окончательное высушивание в распылительную сушилку.
При выпаривании в вакуум-аппаратах существующих конструкций встречается ряд затруднений, заключающихся в трудности поддержания в испарителе постоянной температуры. Небольшое повышение температуры вызывает свертывание белковых веществ, что приводит к необходимости прекращения выпаривания для прочистки трубок вакуум-аппарата.
Лучшие результаты получаются при выпаривании по методу, предложенному ВНИИМПом. Этот метод заключается в том, что выходящий из сушильной башни воздух, имеющий сравнительно высокую температуру и низкое содержание влаги, отводят в камеру, где при помощи форсунок разбрызгивается кровь; при этом часть содержащейся в ней влаги испаряется.
Проведенные опыты показали, что при применении такого двухступенчатого высушивания крови производительность сушильной башни повышается в 1,5—2 раза при той же затрате пара на подогрев воздуха.
Консервирование крови
На ряде предприятий, на которых нет установок для обезвоживания крови, применяют консервирование ее химическими веществами. Такая обработка приостанавливает развитие микроорганизмов в крови и позволяет транспортировать кровь и сохранять ее в течение 6 месяцев без потери клеевых свойств. Но консервирование крови химическими веществами — экономически невыгодный способ обработки крови, так как консервированная кровь содержит свыше 80% воды и является нетранспортабельной.
Консервирование крови производят после ее дефибринирования креозолом, либо смесью, состоящей из калий-алюминиевых квасцов, уксусной и серной кислоты, хлорной извести, поваренной соли и скипидара, либо фенолом (карболовой кислотой).