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"Procédé de fabrication de colle d'os"
On ne pouvait jusqu'à présent fabriquer la colle d'os que de la manière consistant à exposer alternativement,un nombre de fois relativement grand, à l'action de la vapeur sous pression des os (os concassés ou granulés) dégraissés et ayant subi un traitement préalable approprié et à ex- traire par lixiviation à l'eau très chaude la colle qui est formée à partir du collagène après chaque application individuelle de la pression et qui représente une fraction du rendement total en colle. Pour éliminer de cette manière et d'une façon pratiquement suffisante la colle de la substance osseuse, il était nécessaire d'appliquer suooes- sivement 12-16 fois la vapeur sous pression avec des lixi- viations intermédiaires.
De telles applications de pression de vapeur ont normalement une durée de 20-30 minutes. Des applications de pression d'une durée de 30-45 minutes sont
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considérées comme des pressions longues; des applications de pression courtes sont celles situées en dessous de 20 minutes.
Il est compréhensible qu'une forte diminution du nombre élevé des applications de pression de vapeur, pour une ob- tention d'un aussi bon degré d'élimination de la colle, devrait donner des avantages considérables. Ceux-ci con - sisteraient en ce qu'une très grande économie de vapeur, et partant de charbon,serait obtenue dans la fabrication, en ce que les durées d'élimination de la colle et de li- xiviation seraient fortement réduites et, par conséquent, la en ce que, d'autre part, la qualité de/colle serait amé- liorée.
Ainsi, il est connu que la colle préformée partiel- lement ou complètement après une application particulière de la pression ne se laisse-pas complètement lixivier dans le cas des possibilités offertes dans la pratique et que, par conséquent, elle est obligatoirement soumise en partie à une pression ultérieure, qui diminue fortement la qualité du produit. Par conséquent, dans la méthode de travail généralement pratiquée actuellement, les premières applications de pression de vapeur donnent la meilleure fraction de la colle, tandis que la qualité du produit restant décroît rapidement avec les applications de pression suivantes et de ce fait la qualité moyenne du produit total est fortement abaissée.
C'est dans cela que réside la cause principale de ce que, pour un travail aussi soigneux, la qualité de la colle d'os est plus ou moins inférieure à celle de la colle de peaux, quoique la substance collagène soit dans les deux matières premières le collagène et soit par conséquent la même (comparer 0. Gerngross et E.
Goebel, Chemie und Technologie der Leim - und Gelatinefabrikation, 1933, pages 138, 139, 173),
Pour écarter ces inconvénients et pour développer un procédé économique au point de vue industriel, l'inventeur
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s'est imposé la tâche de trouver une voie qui permette, autant que possible, de dissoudre la totalité de la substance collagène avec une seule ou un petit nombre seu- lement d'applications de la pression de vapeur, de manière telle que par ce moyen toute la substance collagène soit lixiviée à l'eau en étant complètement transformée en colle.
Pour ce faire, il est parti des ordres d'idées suivants :
Il était connu en soi que le collagène est apte à for- mer des collagénates, comme cela a été décrit jusqu'à pré- sent dans la littérature, de préférence pour les peaux animales, par exemple dans Gerngross/Goebel, pages 138, 139 ou encore par A. KUntzel et R. Biedermann dans la revue "Collegium" 1931, page 495 et suivantes. Par ailleurs, dans la revue "Kunstdunger und Leimindustrie", Berlin, du 5-3-1928, n 7, pages 97 et suivantes et pages 108 et sui- vantea, le docteur Fritz Baum examine la combinaison chi- mique de la chaux avec le collagène des peaux animales pour former du collagénate. dans
A.
Kuntzet et R. Biedermann. indiquent/la publication susdite que le collagène sec et pur fixe 2,19% de CaO, c'est-à-dire 2,85% de Ca (OH)2. Fritz Baum constate à la page 109 de sa susdite publication, dans l'expérience 2, une fixation de 3,28 % de Ca (OH)2 calculés par rapport au ouir à colle sec.
Or, l'invention est fondée avant tout sur la nouvelle connaissance acquise grâce à des expériences approfondies, à savoir que le collagène dans des os dégraissés fixe également la chaux en formant le collagénate. Il a été constaté à cette occasion, que le collagène des os dé- graissés, en analogie avec le collagène dans les peaux animales, fixe jusqu'à 4,3% de Ca (OR)2: en formant le collagénate. L'hypothèse que non seulement les hydroxydes alcalino-terreux sont aptes à former des oollagénates, mais que cette aptitude doit exister aussi pour les hydro-
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xydes alcalins ou les carbonates alcalins, s'est confirmée.
Grâce à des recherches, il a pu être constaté que
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1"'acide collagénique" (cf. A. Kuntzel et R. Biedermann, comme ci-dessus page 503) forme des collagénates également avec les hydroxydes alcalins. Il a été constaté, par exemple, dans une vaste expérience industrielle.que le collagène des os dégraissés avait fixé 2,9% de Na OH.
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D'après E. Stiasny"Gerborelchemie,1931, pages 87-88 et page 138, la formation de oollagénate s'effectue, au point de vue chimique, de manière telle que non seulement le groupe carboxylique terminal, mais encore le groupe @ peptidique fixe les alcalis et les bases alcalino-terreuses,
En partant de ces connaissances et expériencea, il s'est développé un procédé de fabrication de la colle d'os à partir d'os concassés, à l'aide-d'un traitement par des substances à réaction alcaline, procédé dans lequel, selon l'invention,
les os concassés allant à peu près de la gros- seur d'une noisette jusqu'à celle d'un oeuf de poule sont traités à la température ordinaire par des hydroxydes alca- lins ou aloalino-terreux ou par des carbonates alcalins en quantité telle et jusqu'à ce que la totalité du collagène existant dans les os soit transformée en collagénate, après quoi l'élimination de la colle a lieu, après une à trois courtes applications de la vapeur sous pression, de la manière qui est connue par elle-même.
L'état de la technique n'indique pas que ce procédé soit connu; certes un traitement de la matière osseuse par des produits chimiques avant l'élimination de la colle est pro- posé occasionnellement, mais à des fins tout autres et avec un résultat tout différent . A cet égard, il faut prendre en considération que n'importe quel traitement de la ma- tière osseuse concassée (effectué avant le traitement par la vapeur sous pression) avec n'importe quels produits chimiques ne conduit pas à la formation de oollagénate,
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mais bien seulement un traitement par les produits chimi- ques dont l'inventeur a constaté qu'ils sont capables de-former des collagénates,
Ainsi, on a conseillé le traitement préalable des os dont la colle doit être enlevée,
par l'ammoniaque aqueuse pour extraire du cartilage des os certaines substances qui forment un trouble : par ce moyen, on ne pouvait obtenir qu'une épuration, mais non une formation de collagénates.
Une diminution du nombre des applications de la vapeur sous pression, nécessaires pour enlever la colle, n'avait pas lieu.
On a encore traité la matière osseuse fortement déshy- dratée par l'extraction à là benzine, en vue d'introduire de l'eau d'hydratation, par de faibles solutions d'acides, mais celles-ci n'agissent pas de manière à former des collagénates et par conséquent elles ne peuvent pas amener une diminution des applications de la vapeur sous pression nécessaires pour l'enlèvement de la colle.
Enfin, on ne peut pas utiliser le chlorure de chaux, qu'on recommande occasionnellement comme agent de blanchi - ment, comme générateur de oollagénate dans le sens de ltin- vention, surtout parce que le chlore, comme on le sait, se lie au oollagène par addition et altère la substance col- lagène.
Les composés de sodium se sont avérés particulièrement propres à la réalisation du nouveau procédé, la formation du oollagénate de sodium étant effeotuée, par exemple, par traitement à l'hydroxyde de sodium. par exemple, les composés du calcium qui forment des oollagénates peuvent également être utilisés : ainsi, on peut exécuter avec succès la préparation de la substance osseuse par un traitement qui forme le oollagénate, par de l'hydroxyde de calcium.
Exemples de réalisation : 1.- On a recouvert d'une lessive de 4,5 gr.d'hydroxyde
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de sodium par litre, à froid pendant 48 heures, 2.500 Kgs d'os concassés allant de la grosseur d'une noisette à celle d'un oeuf, on a fait écouler la lessive et on a recouvert de nouveau d'une seconde lessive de 4,8 gr. par litre pour une durée de 128 heures. Après avoit fait éoouler la secon- de lessive, les os concassés ont été lavés jusqu'à ce que le pH de l'eau de lavage soit descendu à 7,6.
Ensuite, on a exposé le$ os concassés, pendant 10 mi- nutes, à l'action d'une pression de vapeur de deux atmos- phères effectives et on a lixivié une fois à l'eau la colle formée. Puis, une seconde application d'une pression de vapeur de deux atmosphères effectives pendant 5 minutes seulement et ensuite une lixiviation complète de la colle formée ont suivi,
Les os concassés sont devenus tout à fait mous après les deux courtes applications de la pression de vapeur : c'est un indice que le collagène a été bien désagrégé.
La teneur en azote des os broyés, dont on a enlevé la col- le, s'est trouvée inférieure à 1%. C'est donc que la colle a été enlevée d'une façon satisfaisante des os concassés.
La totalité de la colle extraite avait une résistance de gelée de 160 grammes de Bloom et était donc qualitati- vement, d'après ce nombre caractéristique, approximative- ment deux fois supérieure à la colle d'os courante actuelle du commerce.
2,- On a recouvert à froid pendant 7 jours à peu près 31.000 kgs d'os concassés, d'une lessive contenant 11,6 gr. d'hydroxyde de sodium par litre et,après avoir fait écou- ler la lessive, on a lavé à l'eau, en intercalant un fai- ble bain d'acide, jusqu'à ce que l'eau de lavage ait in- diqué un pH de 7,1.
Pour faire intervenir un facteur de sûreté pour une extraction complète de la colle, on a ajouté, dans ce trai- tement, aux trois applications de pression de 8 ou 2,5
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atmosphères effectives d'une durée de 10 ou 5 minutes, choisies pour enlever la colle, après qu'on a opéré la lixiviation, encore une application dtune pression de 3 atmosphères effectives dune durée de 10 à 15 minutes; mais, d'après les constations, cette application n'a plus désagrégé de nouvelles quantités de colle.
Dans ce traitement, la teneur en azote des os concas- sés dont on avait extrait la colle, était située entre 0,7 et 0,8 %. Par conséquent, la colle a été extraite d'une façon pratiquement complète.
Lea 9.000 Kgs de colle, environ, obtenus présentaient une résistance de gelée d'environ 180 grammes de Bloom et en conséquence une qualité extraordinairement haute pour la colle dtos.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de colle d'os à partir d'os concassés par traitement par des substances à réaction al- caline, caractérisé en ce que les os concassés en morceaux allant à peu près de la grosseur d'une noisette à celle d'un oeuf de poule sont traités à la température ordinaire par des hydroxydes alcalins ou alcalino-terreux ou par des carbonates alcalins en quantité telle et jusqu'à ce que la totalité du collagène existant dans les os soit transformée en oollagénate, après quoi l'extraction de la colle a lieu, après 1-3 courtes applications d'une pression de vapeur, d'une manière qui est connue par elle-même.
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"Process for manufacturing bone glue"
Hitherto, bone glue could only be produced in the manner consisting in exposing, alternately, a relatively large number of times, to the action of steam under pressure bones (crushed bones or granules) defatted and having undergone a suitable pretreatment and to extract by leaching with very hot water the glue which is formed from the collagen after each individual application of the pressure and which represents a fraction of the total glue yield. In order to remove the glue from the bone substance in this way and substantially sufficient, it was necessary to apply the steam under pressure 12-16 times suooessively with intermediate leaches.
Such vapor pressure applications normally last 20-30 minutes. Pressure applications lasting 30-45 minutes are
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considered long presses; short pressure applications are those below 20 minutes.
It is understandable that a large decrease in the high number of vapor pressure applications, to achieve such a good degree of glue removal, should give considerable advantages. These would consist in that a very great saving of steam, and hence of coal, would be obtained in the manufacture, in that the times of removal of the glue and of li- xiviation would be greatly reduced and, therefore, Therefore, in that, on the other hand, the quality of / glue would be improved.
Thus, it is known that the adhesive preformed partially or completely after a particular application of the pressure does not allow itself to be completely leached in the case of the possibilities offered in practice and that, therefore, it is necessarily subjected in part to subsequent pressure, which greatly reduces the quality of the product. Therefore, in the presently generally practiced working method, the first applications of steam pressure give the best fraction of the glue, while the quality of the remaining product decreases rapidly with subsequent pressure applications and hence the average quality of the glue. total product is sharply lowered.
This is the main cause of the fact that, for such careful work, the quality of the bone glue is more or less inferior to that of the skin glue, although the collagen substance is in both materials. first collagen and therefore be the same (compare 0. Gerngross and E.
Goebel, Chemie und Technologie der Leim - und Gelatinefabrikation, 1933, pages 138, 139, 173),
In order to eliminate these drawbacks and to develop an economical process from an industrial point of view, the inventor
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has imposed itself the task of finding a way which allows, as far as possible, to dissolve all of the collagen substance with only one or a small number of applications of the vapor pressure, in such a way that by this medium all the collagen substance is leached with water being completely transformed into glue.
To do this, he started with the following ideas:
It was known per se that collagen is able to form collagenates, as has been described heretofore in the literature, preferably for animal skin, for example in Gerngross / Goebel, pages 138, 139 or by A. KUntzel and R. Biedermann in the review "Collegium" 1931, page 495 and following. In addition, in the review "Kunstdunger und Leimindustrie", Berlin, of 5-3-1928, n 7, pages 97 and following and pages 108 and following a, Dr. Fritz Baum examines the chemical combination of lime with collagen from animal skin to form collagenate. in
AT.
Kuntzet and R. Biedermann. indicate / the aforesaid publication that the dry and pure collagen fixes 2.19% of CaO, that is to say 2.85% of Ca (OH) 2. Fritz Baum notes on page 109 of his aforesaid publication, in experiment 2, a binding of 3.28% of Ca (OH) 2 calculated with respect to the dry glue output.
However, the invention is based above all on new knowledge acquired through in-depth experiments, namely that the collagen in defatted bones also binds lime by forming collagenate. It was observed on this occasion that the collagen in degreased bones, in analogy with the collagen in animal skin, binds up to 4.3% of Ca (OR) 2: by forming collagenate. The hypothesis that not only are the alkaline earth hydroxides capable of forming oollagenates, but that this ability must also exist for the hydro-
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Alkali xides or alkali carbonates, was confirmed.
Through research, it was found that
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"Collagenic acid" (cf. A. Kuntzel and R. Biedermann, as above on page 503) also forms collagenates with alkali hydroxides. It has been found, for example, in a large industrial experiment that the collagen of defatted bones has fixed 2.9% of Na OH.
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According to E. Stiasny "Gerborelchemie, 1931, pages 87-88 and page 138, the formation of oollagenate takes place, from the chemical point of view, in such a way that not only the terminal carboxylic group, but also the β-peptide group fixes alkalis and alkaline earth bases,
On the basis of this knowledge and experience, a process has developed for the production of bone glue from crushed bones, using a treatment with substances with an alkaline reaction, in which process, according to the invention,
crushed bones ranging from about the size of a hazelnut to that of a chicken egg are treated at ordinary temperature with alkaline or aloalino-earth hydroxides or with alkaline carbonates in such quantity and until all of the collagen existing in the bones is transformed into collagenate, after which the removal of the glue takes place, after one to three short applications of the steam under pressure, in the manner known to her -even.
The state of the art does not indicate that this process is known; Admittedly, treatment of the bone material with chemicals before removing the glue is occasionally proposed, but for quite different purposes and with quite a different result. In this regard, it should be taken into consideration that any treatment of the crushed bone material (carried out before the treatment with pressure steam) with any chemicals does not lead to the formation of oollagenate,
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but only treatment with chemicals which the inventor has found to be capable of forming collagenates,
Thus, we recommended the preliminary treatment of the bones from which the glue must be removed,
by aqueous ammonia to extract from the cartilage of the bones certain substances which form a disorder: by this means, one could only obtain a purification, but not a formation of collagenates.
A decrease in the number of pressurized steam applications required to remove the glue did not occur.
The strongly dehydrated bone material has been further treated by extraction with benzine, in order to introduce water of hydration, with weak solutions of acids, but these do not act in such a way. to form collagenates and therefore they cannot reduce the applications of pressurized steam necessary for the removal of the glue.
Finally, we cannot use lime chloride, which is occasionally recommended as a bleaching agent, as an oollagenate generator in the sense of the invention, especially because chlorine, as we know, binds to the chlorine. oollagen by addition and alter the collagen substance.
The sodium compounds have proved to be particularly suitable for carrying out the new process, the formation of sodium oollagenate being effected, for example, by treatment with sodium hydroxide. for example, calcium compounds which form oollagenates can also be used: thus, the preparation of bone substance can be successfully carried out by a treatment which forms oollagenate, by calcium hydroxide.
Examples of implementation: 1.- A detergent of 4.5 g of hydroxide was covered
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of sodium per liter, cold for 48 hours, 2,500 Kgs of crushed bones ranging from the size of a hazelnut to that of an egg, we let the laundry run off and we covered again with a second laundry of 4.8 gr. per liter for a duration of 128 hours. After draining the second laundry, the crushed bones were washed until the pH of the wash water had dropped to 7.6.
Then, the crushed bone was exposed for 10 minutes to the action of a vapor pressure of two effective atmospheres and the glue formed was leached once with water. Then, a second application of a vapor pressure of two atmospheres effective for only 5 minutes and then a complete leaching of the glue formed followed,
The crushed bones became quite soft after the two short applications of steam pressure: this is a clue that the collagen has been broken down well.
The nitrogen content of the crushed bones, from which the glue was removed, was found to be less than 1%. Therefore, the glue was satisfactorily removed from the crushed bones.
All of the glue extracted had a jelly strength of 160 grams of Bloom and was therefore qualitatively, by this characteristic number, approximately twice that of current commercial bone glue.
2, - Approximately 31,000 kgs of crushed bone were cold covered for 7 days with a lye containing 11.6 gr. of sodium hydroxide per liter and, after having run off the lye, it was washed with water, interposing a weak acid bath, until the washing water had entered. dicated a pH of 7.1.
To introduce a safety factor for a complete extraction of the glue, we added, in this treatment, to the three pressure applications of 8 or 2.5
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effective atmospheres lasting 10 or 5 minutes, chosen to remove the glue, after the leaching has taken place, again an application of a pressure of 3 effective atmospheres lasting 10 to 15 minutes; but, according to the observations, this application did not break up any more new quantities of glue.
In this treatment, the nitrogen content of the crushed bones from which the glue had been extracted was between 0.7 and 0.8%. As a result, the glue was extracted almost completely.
The approximately 9,000 Kgs of glue obtained had a jelly strength of about 180 grams of Bloom and therefore an extraordinarily high quality for the dtos glue.
CLAIMS
1. A method of making bone glue from crushed bones by treatment with alkaline reacting substances, characterized in that the bones crushed into pieces ranging from about the size of a hazelnut to that of 'a chicken egg are treated at room temperature with alkali or alkaline earth hydroxides or alkali carbonates in such quantity and until all the collagen existing in the bones is transformed into oollagenate, after which the extraction of the glue takes place, after 1-3 short applications of steam pressure, in a manner which is known by itself.