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Die Erschliessung der in Tierblut und Tierhaar, Federn, wie z. B. Geflügelfedern und insbesondere
Hühnerfedern (Abfallprodukte von Schlachthäusern) enthaltenen Proteine für die Tierernährung war seit vielen Jahren Gegenstand wissenschaftlicher Forschungen. Es ist bekannt, dass die Proteine in der Form, wie sie in den genannten Abfallprodukten vorliegen, praktisch keinen biologischen Wert haben, da sie von den Tieren nicht verdaut werden können.
Auf Grund dieser Tatsache hat man die Notwendigkeit erkannt, die genannten Abfallprodukte in einem Verfahren vorzubehandeln, um daraus ein Produkt mit einer Proteinstruktur herzustellen, welche für die Verdauungsbakterien verwertbar ist. Aufbereitung von Tierhaar und Federn mit Wasserdampf unter Druck, oder Hydrolyse mit Hel bei hoher Temperatur und hohem Druck sind bekannte Verfahren.
Alle bisher bekannten Verfahren konnten aber keine zufriedenstellende Lösung des Problems bringen, zumal die Endprodukte sehr nachteilige Eigenschaften zeigten : Mangelnde biologische Wertigkeit, unangenehmer Geschmack und dunkle Farbe. Amerikanische Universitäten, insbesondere die Universität von Illinois, sind einen neuen Weg gegangen, indem sie versucht haben, die komplexen Proteinketten von
Federn mittels starker Basen aufzuspalten, ohne Anwendung von Hitze und Druck, um auf diese Weise ein
Endprodukt zu erlangen, das geschmacklich nur etwas besser und biologisch wertvoller ist, als die bekannten Produkte der Hydrolyse.
Die Wirkung von Alkalisulfiden auf Proteine ist an sich bekannt, wurde jedoch vorzugsweise in der
Gerberei und ähnlichen Industriezweigen angewendet.
In der Ernährungsindustrie wurde diese Art des Aufschlusses bisher nur sporadisch angewendet, weil es kompliziert war, die verwendeten Salze nach der Proteinausflockung wieder zu eliminieren. Denn bei der zur Bildung unschädlicher Salze durchzuführenden Neutralisation müssen starke Säuren verwendet werden. Die Hitzeentwicklung dieser Neutralisationsreaktionen ist schlecht zu steuern und es entwickeln sich dabei gefährliche giftige Gase. Die Neutralisation mit starken Säuren erfordert weiters bei industrieller Anwendung Anlagen, die präzise arbeiten, um eine wirksame Kontrolle der Reaktion zu ermöglichen, und die daher sehr kostenintensiv sind. Ausserdem wird durch die rasche Veränderung des
PH-Wertes bei der Zugabe von Säuren auch der biologische Wert des Endproduktes stark in Mitleidenschaft gezogen.
Aus diesen Gründen wurde dieses Verfahren in der Praxis bis heute nur selten angewendet und man verwendet in der Nahrungsmittelindustrie daher bis jetzt immer noch vorwiegend das Verfahren der (sauren) Hydrolyse mit all seinen bekannten Nachteilen.
In der US-PS Nr. 3, 464, 825 ist ein Verfahren beschrieben, das es ermöglicht, hornartige Materialien, die von Tieren stammen, in verdauliche Proteine umzuwandeln. Es sind dort zum Aufschluss nur die beiden Alkalisulfide Na2S und K2S vorgesehen. Nach dem Aufschluss wird gemäss diesem Verfahren prinzipiell immer mit einer Säure neutralisiert. Es kann dort gegebenenfalls weiters vorgesehen sein, der Aufschlusslösung von der Säurezugabe zusätzlich Natriumsulfit zuzusetzen. Als Oxydationsmittel wird dort immer wässeriges Peroxyd, insbesondere wässeriges H202'eingesetzt.
Es ist nun erfindungsgemäss der Einsatz einer grösseren Zahl von sulfidischen Salzen mit stark alkalischer Reaktion vorgesehen, das Verfahren erstreckt sich neben der Aufschliessung der in Tierhorn, Tierklauen, Tierhaaren bzw. Federn, enthaltenen Proteine auch auf die Aufarbeitung von Tierblut. Es gewährleistet einen hohen biologischen Wert des Endproduktes und läuft ohne Hitzezufuhr ab. Die bisher nicht gut beherrschbare Stufe der Neutralisierung der alkalischen Aufschlusslösung erfolgt erfindungsgemäss in Gegenwart eines Katalysators mittels Sauerstoff in beliebiger Form.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Gewinnung hochwertiger und leichtverdaulicher Proteine aus Tierhorn, Tierhufen, Tiernägeln, Tierhaaren, Federn und/oder Tierblut, durch chemischen Abbau der komplexen Proteinketten in den genannten Materialien, bei welchem man die genannten Materialien mit der wässerigen Lösung mindestens eines sulfidischen Salzes mit stark alkalischer Reaktion, beispielsweise eines Alkalisulfides, vermischt und die Salzlösung einwirken lässt, danach die erhaltene Mischung mit einem Oxydationsmittel behandelt und gegebenenfalls schliesslich aus der erhaltenen Masse die gewünschten Proteine abtrennt, ist dadurch gekennzeichnet, dass man in die mit der, insbesondere 3 bis 10 gew.- % igen, (entsprechend einem Feuchtigkeitsgehalt des Proteinausgangsmaterials von 50 Gew.-%)
wässerigen Lösung des Alkalisulfides und/oder eines Erdalkalisulfides und/oder eines Alkali-bzw. Erdalkali-Hydro-Sulfides und/oder eines Alkali- bzw. Erdalkali-Polysulfides aufgeschlossene Masse der obengenannten Materialien als Oxydationsmittel ein sauerstoffhältiges Gas, insbesondere Luft, in Gegenwart mindestens eines (Oxydations)-Katalysators oder (Oxydations)-Biokatalysators einleitet und damit gleichzeitig die
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Mischung neutralisiert, wonach man gegebenenfalls die Abtrennung der Lösung des neutralisierten Salzes aus der aufgeschlossenen Proteinmasse und gegebenenfalls die Trocknung dieser Masse vornimmt.
Im Gegensatz zum Verfahren der obenangeführten US-PS kann erfindungsgemäss ausser den hornartigen Materialien zusätzlich oder alternativ auch Tierblut zum Einsatz gelangen und es können ausser oder neben den dafür bekannten Alkalisulfiden Erdalkalisulfide, Erdalkali-und Alkali-Hydrosulfide sowie - Polysulfide zum Aufschluss eingesetzt werden. Weiters ist erfindungsgemäss eine Zugabe von störenden
Sulfiten nicht vorgesehen. Ausserdem erfolgt erfindungsgemäss die Neutralisation nicht mit einer Säure und schliesslich erfolgt erfindungsgemäss die Oxydation nicht mittels eines immer relativ teuren Peroxydes, wie z. B. des gemäss US-PS vorgesehenen HO, sondern mit einem sauerstoffhältigen Gas.
Daraus wird deutlich, dass sich das erfindungsgemässe Verfahren von dem bekannten Verfahren in wesentlichen Punkten unterscheidet. Dies führt natürlich auch bei den zu erzielenden technischen Effekten zu wesentlichen Unterschieden. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass durch Einbringen eines sauerstoffhältigen Gases, wie es z. B. reiner Sauerstoff, sauerstoffangereicherte Luft, Ozon, ozonisierte Luft oder insbesondere auch reine Luft ist, in Gegenwart eines Oxydationskatalysators, gleichzeitig die Oxydation und die Neutralisation des Aufschlussgemisches erreicht wird. Es kann also das unangenehme und gegebenenfalls auch gefährliche Hantieren mit Säuren und Peroxyden auf diese Weise völlig vermieden werden.
Durch Wegfall der Säureneutralisation entfällt auch das Auftreten gefährlicher, schwer kontrollierbarer, giftiger Gase. Neben diesen Vereinfachungen und einer wesentlich verbesserten Kontrolle der Verfahrensführung sollen auch die Kosten der Reagenzien, die gemäss dem Verfahren der US-PS nötig sind, nicht unerwähnt bleiben. Einer der wichtigsten Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens besteht jedoch darin, dass das dabei erhaltene Proteinprodukt sowohl geschmacklich wie auch biologisch wertvoller ist als zwar auch durch Alkali-Sulfid aufgeschlossene, jedoch nach Säure- und Peroxydbehandlung erhaltene Protein-Endprodukte.
Durch die Einwirkung der oben genannten Salze auf die äussere Proteinstruktur der Hörner, Klauen, Hufe, Tierhaare, insbesondere Federn bzw. auch durch Lyse der Bluteiweisse, Zerstörung der Membranen usw. werden die komplexen Proteinketten aufgelöst und ein Produkt mit hoher biologischer Wertigkeit freigesetzt. Es wird beispielsweise die Keratinstruktur der Federn aufgelöst und im wesentlichen werden Verbindungen mit einer linearen Bindung von Aminosäuren zwischen den Aminogruppen einer Säure und der Carboxyl-Gruppe einer andern (Peptid-Verbindung) erhalten, bzw. es werden verschiedene Aminosäureketten durch eine Wasserstoff-Brücke bzw. -verbindung aneinandergereiht. Das bedeutet, dass Proteinkomplexe, die leicht verdaulich sind, entstehen.
An diesen Verfahrensschritt schliesst sich die zum Erhalt von ernährungsphysiologisch brauchbaren Proteinsubstanzen wichtige neuartige Neutralisation durch sauerstoffhaltiges Gas an. Das Verfahren läuft in der Praxis vorteilhaft wie folgt ab : Es wird eine 3 bis 10 gew.-% ige, vorzugsweise 5 bis 6 gew.-% ige, Lösung des sulfidischen Salzes, also z. B. eine Lösung von Alkali- oder Erdalkali- (Hydro) -Sulfid in Wasser zubereitet und diese Lösung wird auf Tierhaar, Tierhorn oder Federn, insbesondere Hühnerfedern, einwirken gelassen. Bei der Wahl der Konzentration ist es sehr wichtig, dass der Feuchtigkeitsgehalt der eingesetzten Hörner, Haare bzw. Federn berücksichtigt wird, denn die Intensität des chemischen Angriffes ist sehr stark von der Konzentration der Lösung abhängig.
Beträgt der Feuchtigkeitsgehalt der Federn z. B. 50 Gew.-%, so ist die Konzentration der Lösung vorteilhaft so zu wählen, dass in der fertigen Aufschlussmischung eine Konzentration der Salze von 3 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 8 Gew.-%, (Optimum) gegeben ist. Im Anschluss daran wird in einer geeigneten an sich bekannten, meist vorhandenen Anlage die Lösung möglichst gut mit den Haaren bzw. Federn vermischt und einige Zeit einwirken gelassen. Um den Oberflächenkontakt zu vergrössern, wird die Masse vorzugsweise gemahlen (Mikronisierung). Danach kann man z. B. vorteilhafterweise, der Masse Blut, wie es in Schlachthäusern ebenfalls anfällt, (gegebenenfalls versehen mit einem Antigerinnungsmittel) hinzufügen.
In der Mischung mit der erwähnten Masse, wird auch die Proteinstruktur des Blutes aufgelöst und folglich leicht verdaulich gemacht. Durch den zusätzlichen Einsatz von Blut besteht insbesondere die Möglichkeit, die Aminosäurebilanz des Endproduktes in positiver Weise zu beeinflussen.
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Nach Ablauf von vorzugsweise mindestens zwei Stunden wird mit der erfindungsgemäss vorgesehenen Oxydierung der Masse begonnen, um in Gegenwart von (Oxydations-) Katalysatoren und/oder Biokatalysatoren z. B. unter Durchleiten eines sauerstoffhältigen Gases, beispielsweise Luft, eine chemische Kettenreaktion auszulösen, nach deren Ablauf die vorher stark basischen Alkali- und/oder Erdalkali-Salze in neutrale, unschädliche Salze umgewandelt sind. Als Katalysatoren eignen sich beispielsweise solche, die die Wertigkeit leicht ändernde Elemente in ihrer Struktur enthalten. Nach der Ausflockung der Proteine
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der zurückbleibenden Flüssigkeit gelöst. Durch gegebenenfalls mehrmaliges Auswaschen werden die genannten neutralen Salze schliesslich zur Gänze von den Proteinen abgetrennt.
Dies war bei den bisher bekannten Hydrolyse-Verfahren unmöglich. Eine vellige Lösung des Proteins kann anschliessend durch die Wiederherstellung eines PH-Wertes im neutralen Bereich erreicht werden. Durch Wasserentzug kann schliesslich ein hochwertiges Endprodukt in Pulverform mit hoher Proteinkonzentration, angenehmen Geschmack und heller Farbe, sowie hoher Verdaulichkeit erhalten werden.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens im Vergleich zu andern Verfahren sind folgende :
Einfachheit der industriellen Einrichtung, z. B. genügen Behälter aus Plastik, keine Wärmezufuhr von aussen, daher grosse Energieeinsparung, keine schädlichen Abfallflüssigkeiten und Abgase,
Endprodukt von hoher biologischer Wertigkeit, das geschmacksneutral und daher für die Ernährung brauchbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung hochwertiger und leichtverdaulicher Proteine aus Tierhorn, Tierhufen, Tiernägeln, Tierhaaren, Federn und/oder Tierblut, durch chemischen Abbau der komplexen Proteinketten in den genannten Materialien, bei welchem man die genannten Materialien mit der wässerigen Lösung mindestens eines sulfidischen Salzes mit stark alkalischer Reaktion, beispielsweise eines Alkalisulfides, vermischt und die Salzlösung einwirken lässt, danach die erhaltene Mischung mit einem Oxydationsmittel behandelt und gegebenenfalls schliesslich aus der so erhaltenen Masse die gewünschten Proteine abtrennt,
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des Alkalisulfides und/oder eines Erdalkalisulfides und/oder eines Alkali- bzw. Erdalkali-Hydro-Sulfides und/oder eines Alkali- bzw.
Erdalkali-Polysulfides aufgeschlossene Masse der obengenannten Materialien als Oxydationsmittel ein sauerstoffhältiges Gas, insbesondere Luft, in Gegenwart mindestens eines (Oxydations)-Katalysators oder (Oxydations)-Biokatalysators einleitet und damit gleichzeitig die Mischung neutralisiert, wonach man gegebenenfalls die Abtrennung der Lösung des neutralisierten Salzes aus der aufgeschlossenen Proteinmasse und gegebenenfalls die Trocknung dieser Masse vornimmt.
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