Главную роль в костной ткани играет межуточное вещество, в котором расположены небольшие костные полости, соединяющиеся при помощи тончайших костных канальцев.

Азотистое вещество кости в основном состоит из оссеина (коллагена), который при кипячении с водой переходит в глютин, образуя клей, застывающий по охлаждении в студень.

Кроме оссеина в костях содержится небольшое количество муцина и альбумина. Минеральные соли, содержащиеся в кости, состоят главным образом из фосфорнокислых и углекислых солей кальция.

Другие соли находятся обычно в незначительных количествах.

Структура основного (межуточного) вещества определяется расположением в нем коллагеновых волокон: межуточная ткань построена из тонких волокон и значительно прочнее грубоволокнистой костной ткани молодых животных.

Костный жир содержится в костном мозге, заполняющем полости как трубчатых, так и плоских костей.

Различают в основном два вида костного мозга: красный, или лимфоидный, и желтый, или жировой.

Красный костный мозг расположен в губчатом веществе эпифизов (концы трубчатых костей), например, губчатой кости позвонков, ребер, грудины, костей основания черепа. Желтый мозг содержится в полостях трубчатых костей и состоит почти исключительно из жировых клеток.

Данные о составе костного жира (в %) приведены в таблице

У молодых животных кости более мягки и хрупки, с малым содержанием жира и неорганических веществ, но с большим содержанием воды.

Чем старше животное, тем тверже становятся его кости и тем больше в них известковых солей.

В среднем химический состав сырой кости таков: воды — 51%, жира — 15%, азотистых веществ — 12% и минеральных веществ—22%.

У одного и того же животного состав костной ткани зависит от вида кости

По своему строению, форме и содержанию жира кости делятся на три основные группы:

а) кости длинные, или трубчатые , у которых длина преобладает над шириной и толщиной. У этих костей средняя часть имеет цилиндрическую форму (диафиз) с открытой внутренней полостью и утолщениями на концах (эпифизы).
К этой группе относятся кости бедренные, берцовые, плечевые, локтевые, а также пястные (цевочные кости передних конечностей) и плюсневые (цевочные кости задних конечностей).

Костный жир бедренных, берцовых, плечевых и локтевых костей светло-желтого. цвета; он содержит 62,86% глицеридов ненасыщенных кислот и 37,14% глицеридов насыщенных кислот. Жир пястных и плюсневых костей золотисто-соломенного цвета и содержит до 85—86% глицеридов ненасыщенных кислот.

б) Кости широкие, плоские, несколько изогнутые. К этой группе относится большинство костей черепа и таза, ребра и лопатки. Они наполнены красным мозговым веществом.

в) Кости округленные или многогранные. К этой группе относятся кости шейных, спинных, крестцовых и хвостовых позвонков, запястья и предплюсны, путовые суставы и пальцы.

В промышленности кости делятся на трубчатую кость (трубки и цевки), паспортную (лопатки, ребра и таз) и рядовую (все остальные кости — позвонки, грудные, эпифизы).

Трубчатая кость (поделочная) обладает большой прочностью и однородностью, отлично шлифуется, режется и полируется и поэтому после обезжиривания направляется на выработку различных галантерейных изделий (пуговицы, расчески, ручки для зубных щеток и т. п.).

Паспортная кость после обезжиривания идет на выработку пищевой желатины, рядовая кость на выработку клея, кормовой муки или удобрительного тука.

Кость должна поступать на выработку пищевых жиров свежей, чистой и освобожденной от мясных остатков, не позднее 4—6 часов после обвалки.

При длительном хранении кости содержащиеся в ней жиры гидролизуются и прогоркают. Поэтому необходимо кость возможно быстрее направлять на выварку жира и, в случае необходимости, хранить кость до переработки в сухих, темных, хорошо вентилируемых помещениях, при сравнительно низких температурах.

Предварительная обработка кости

В зависимости от рода и вида костей методы предварительной обработки и способы выделения костного жира различны.
Так как трубчатые и цевочные кости являются ценным материалом, идущим на изготовление различных галантерейных изделий, то эти кости не подвергают измельчению и обрабатывают горячей водой, чтобы не испортить кость.

Для удаления крови и других загрязнений кость промывают водой в барабане непрерывного или периодического действия.
Непрерывно действующий барабан представляет собой цилиндр с перфорированной стенкой для стока воды.
В переднем закрытом торце барабана находится центральное отверстие для загрузки кости.
Внутри по длине барабана расположена труба с отверстиями, через которую подается вода. Барабан имеет уклон в 1,5° и делает 14 об/мин. Кость промывается водой (15—20°) в течение 10—15 мин. При вращении барабана загруженная с одного конца барабана кость медленно передвигается и сползает в другом конце в приемную тележку.
При отсутствии барабанов кость промывается в чанах проточной водой в течение 30 минут.

Так как в трубчатой и цевочной костях находится костный мозг с содержанием 88—95% жира, а кость измельчать нельзя, то для более полного извлечения жира необходимо вскрыть полость кости, что достигается опиловкой эпифизов (кулаков) или сверлением цевочных костей. Бедренная, берцовая, плечевая и предплечевая кости подвергаются только опиливанию, а цевочные опиливанию или сверлению.

Пользуются дисковыми пилами диаметром 250, 300 и 400 мм и толщиной 2—3 мм. Пила закрывается кожухом и снабжается приспособлением для надвигания кости на диск пилы без участия рук рабочего. Концы трубок после опиливания должны быть гладкие и ровные, а костный мозг виден с обоих концов; кулаки вывариваются вместе с рядовой костью.

Для ускорения процесса выварки и увеличения выхода жира рядовая кость подвергается измельчению. Кроме того, при измельчении кости лучше используется емкость котла для выварки; средний насыпной вес 1 м3 рядовой кости составляет в неизмельченном виде 0,4—0,5 т, а в измельченном 0,65—0,75 т.
Предварительное измельчение кости обеспечивает также снижение расхода пара и получение бульонов более высокой концентрации.
Рядовая кость, дробленая на куски и вываренная в воде при 100° в течение 6 часов, дает 2% жира; та же кость, измельченная на костедробилке, дает 4% жира.

По данным Д. И. Лобанова, при выварке 100 г дробленых костей получается 12 г жира, а при выварке тех же костей, но перемолотых — 24 г жира.

Слишком сильное измельчение кости связано с потерями ее при дроблении и слеживанием в варочном котле. Практика работы показывает, что оптимальный размер кусочков дробленой кости должен быть около 20—25 мм.

Для дробления кости применяются так называемые костеломальные машины, рабочая часть которых состоит из ряда неподвижных ножей (гребенки), закрепленных в станине дробилки, и вращающегося вала с ножами (зубьями), расположенными по винтовой линии. Ножи вала проходят между ножами гребенки и разламывают попадающую между ними кость. Машины с одним валом и одной гребенкой (одновальные) дают неравномерное дробление.

Если кость применяется в качестве дренирующего материала, она при вытопке мягкого сырья в горизонтальных вакуумных котлах подвергается измельчению на молотковых дробилках,действующих по принципу удара.

Молотковая дробилка для кости.

В молотковой дробилке имеется горизонтальный вал, на котором надеты тарелки, соединенные между собой валиками. В междутарелочных пространствах на валики свободно надеты молотки, которые при вращении вала под действием центробежной силы принимают радиальное положение.

Кость загружают в дробилку через загрузочную воронку, где она при помощи быстро вращающихся молотков измельчается и отбрасывается вниз к отражателю или колосниковой решетке. Часть кости, достаточно измельченная, проваливается через отверстия решетки, а остальная подхватывается молотками и снова измельчается.

Производительность такой непрерывно действующей дробилки — 3000 кг кости в час; мощность двигателя 28 л. с.

Вываривание кости

Выделение жира из кости при современных методах выварки является результатом действия тепла греющего пара и воды на кость. Выделить жир из кости можно простым нагреванием без увлажнения, но в этом случае жир получается поджаристым, темного цвета, неприятного вкуса и с небольшим выходом.

Поэтому жир вытапливают из кости мокрым методом, т. е. с добавлением воды.
При выварке жира из кости в воде коллагеновые волокна разрыхляются вследствие превращения коллагена в глютин, который, в отличие от коллагена, растворим в горячей воде.
Это облегчает выделение жира из кости. Количество извлекаемых клеевых веществ (глютина и продуктов его гидролиза) зависит от температуры варки: по данным Либермана и Петровского, за 1,5 часа варки извлекается из кости клеевых веществ в открытом котле 0,8%, в автоклаве при давлении 1,5 ати — 4,6% и при давлении 5 ати — 8,8% от веса кости.
Кроме того, степень извлечения клеевых веществ зависит и от рода кости. Мягкие губчатые кости (рядовая кость) вывариваются легче и дают много клея. Трубчатые кости вывариваются значительно труднее. По данным Д. И. Лобанова, при семичасовом кипячении трубчатых костей в раствор переходит от 6 до 19% их веса; при тех же условиях кости позвоночника, реберные и плоские дают от 16 до 24% растворимого вещества.

С повышением температуры и давления выход жира увеличивается. Так, при выварке рядовой кости в открытых котлах при 100°; в течение 6 часов выход жира составляет 4%, выход жира при выварке костей в автоклаве под давлением 3—4 ати в течение 3 часов или 2—2,5 ати в течение 4 часов 30 минут составляет 8%. По данным Лобанова, тазовые говяжьи кости при выварке в открытом котле в течение 4 часов дали выход жира 6,3%, а в автоклаве под давлением 2 ати в течение 1 часа — 18,9%; трубчатые говяжьи при выварке в открытом котле в течение 4 часов — 11 % жира, а при давлении 2 ати в автоклаве в течение 1 часа— 16,3%.

Температура и давление выварки зависят от назначения вываренной кости.
Во избежание растрескивания трубчатых и цевочных костей и появления на них пятен температура их выварки не должна превышать 85—87°. Так как с повышением давления резко возрастает и извлечение из кости клейдающих веществ, то в случае направления ее в дальнейшем на выработку клея кость вываривают при температуре не выше 100°. Наиболее целесообразно рядовую кость, получаемую на мясокомбинатах, вываривать в автоклаве под повышенным давлением и направлять ее после этого на выработку кормовой муки.

Выход жира с увеличением продолжительности выварки в начале процесса возрастает, а затем по достижении оптимума увеличение выхода жира почти или полностью прекращается.

Диаграмма выхода жира в зависимости от продолжительности выварки кости.

Основные методы выварки пищевых костных жиров:

А) выварка под атмосферным давлением в горячей воде;

Б) выварка под атмосферным давлением в кипящей воде;

В) выварка под повышенным давлением.

Более концентрированный клеевой бульон при выварке жира и бульона из кости получается при применении метода обогащения.

Для выварки жира из кости служат котлы разной конструкции:

А) Открытый одностенный железный котел, со съемной решетчатой корзиной из железных прутьев, рассчитанной на загрузку 300—600 кг кости. В днище котла имеется центральный спуск для бульона. Острый пар подается через змеевик, расположенный внизу котла под днищем решетчатой корзины. При выгрузке кости створки днища корзины откидываются. Для подъема и спуска корзины служит подвижной блок на потолочной балке. Жир либо счерпывается с поверхности после подъема корзины с вываренной костью, либо сливается через нижнюю трубу вместе с бульоном.

Б) Такой же открытый котел со съемной корзиной, но отличающийся от первого типа только тем, что сбоку имеются два крана: верхний для сливания жира и нижний для спуска бульона.

В) Открытый одностенный котел, с коническим дном, вмещающий 1000— 1500 кг кости. Этот котел позволяет легко регулировать температуру варки. В центре днища котла расположена труба для сливания бульона. Жир сливается через краны, находящиеся в боковой части котла. Кость загружается на железную наклонную решетку с диаметром отверстий 25 мм; выгружается кость через боковой люк. Острый пар подается в змеевик, расположенный под наклонной решеткой.

Г) Одностенные или двустенные автоклавы.

Одним из лучших аппаратов для выварки кости под давлением является вертикальный одностенный автоклав 1 (рис. 170), имеющий загрузочную 2 и разгрузочную 3 горловины и сетчатое дно 4 с отверстиями в 10 мм. Острый пар поступает через патрубок 5; к этому же патрубку подведена водопроводная труба, по которой подается вода после окончания выварки и отстаивания жира. Вода поднимает уровень жира до загрузочной горловины и позволяет слить его из автоклава. Бульон спускается через патрубок 6.

Двустенный автоклав не отличается от автоклава для вытопки свиных и говяжьих жиров.

Выварка жира из кости. В котел после загрузки кости добавляют воду с таким расчетом, чтобы она покрыла кость. Соотношение количества кости к воде составляет 1 л на 1 кг. Непокрытая водой кость сильно высушивается паром (испаряющейся водой), становится хрупкой и покрывается трещинами; при малом жидкостном коэффициенте (0,5 л воды на 1 кг кости) жир приобретает запах пригара. Затем содержимое котла нагревают до 80—85° для бедренной, берцовой, плечевой и предплечевой костей, до 87° для пястной и плюсневой кости и до 100° для рядовой кости. Выварка при этих температурах продолжается 4-4,5 часа для трубчатых и цевочных костей и 5—6 часов для рядовой кости. Выварка в автоклаве измельченной кости при давлении пара внутри котла 4—5 ати длится около 2 часов и при давлении 1,5—2,5 ати — от 4 до 4,5 час.

После окончания выварки содержимое котла отсаливают поваренной солью и отстаивают в котле 20—30 минут. Всплывающий жир сливают в отстойник, а бульон — в приемник.

В отстойниках осаждаются взвешенные в жире частицы белков клеевого бульона, следы известкового мыла и другие примеси.

При выварке трубчатой кости в горячей воде выход жира составляет 36—42% по отношению к жиру, содержащемуся в сырой кости. Потеря в весе кости при этом составляет 12—13%. При выварке в кипящей воде измельченной рядовой кости выход жира составляет 30—45%, а потери в весе кости после выварки—13—15%. В автоклавах выход жира составляет 60—80% от первоначального содержания жира в сырой рядовой кости.

Бульон после выварки представляет мутноватую жидкость, содержащую небольшое количество жира и обрывки тканей. Для удаления жира и примесей бульон отстаивают при температуре 65° в течение 1,5—2 часов и направляют его на пищевые цели или на выработку клея. Полученный при выварке рядовой кости в открытом котле бульон имеет крепость 2—3° Боме и содержит 3—4% азотистых веществ. Бульон, полученный из той же кости в автоклаве, содержит 10% сухих веществ.

Для увеличения выхода жира целесообразно подвергнуть кости вторичной выварке в свежей воде, при этом удается дополнительно получить 2—3% жира. Процесс повторной выварки ведут при давлении 5 ати около 1 часа и при давлении 1,5—2 ати до 3 часов.

Для извлечения жира из кости можно использовать также вакуумные горизонтальные котлы пои условии выварки жира из кости мокрым способом, т. е. с добавлением воды.

В этих котлах костили жир и бульон получают по схеме, указанной на рис. 171. Жир и бульон сливают через отцеживатель в бульоносборник. Оставшуюся в котле вываренную кость высушивают под вакуумом для получения костной муки. Жир из бульоносборника сливают через верхний кран в отстойник, а бульон (при невозможности реализации его в жидком виде) фильтруют через нутч-фильтр и выпаривают в вакуумном горизонтальном котле. Сухой порошкообразный бульон выгружают в отцеживатель.

Выход сухого бульона в порошке колеблется от 7 до 10% от веса кости. Состав его: жира 2—4%, золы 3—5%, влаги 8—10%, белковых веществ 81—87%; цвет желтый или светло-коричневый, запах приятный. Порошок хорошо растворяется в воде и после прибавления к нему специй (соль, лавровый лист и др.) используется в пищу.

Выход крстной муки составляет 40—12% к весу кости.

При выварке кости диффузионным методом открытые котлы соединены между собой трубопроводами для перепускания обогащаемых бульонов из одного котла в другой при помощи насоса или самотеком уровней.

При работе батареи в четыре котла слабый бульон, полученный при выварке кости в первом котле, направляют во второй котел для заливки свежей кости; более насыщенный бульон перепускается в третий котел, где получается еще более насыщенный бульон. Последний направляется в четвертый котел, из которого, после окончательного обогащения, отводится в приемник.

Выварка этим способом может дать бульон крепостью до 10° Боме.

В трубчатой кости после выварки остается внутри каналов костный мозг, а с поверхности — остатки соединительной ткани, капельки жира и бульона. Остатки костного мозга из трубчатой кости выбивают вручную, а для удаления всех примесей кость промывают в барабанах или в самом варочном котле горячей водой температурой 65—85° в продолжение 30 минут. Промытые трубчатые и цевочные кости подсушивают в помещении, оборудованном стеллажами с проволочными сетками, нагревательными приборами и вентиляцией. Трубчатую кость подсушивают при 30—-35° в течение 6 часов и раскладывают на стеллажах из расчета 140 шт на 1 м2.
Выход высушенной кости составляет 75% по отношению к весу до сушки.
После сушки трубчатые кости сортируют по длине и весу.

Рядовую кость после выварки направляют в цех технических полуфабрикатов.