CN115336620B - 利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，属于肠衣生产技术领域。其技术方案为：包括废纤维回收、制备胶原团、吹制肠衣及肠衣的熟化处理步骤。本发明提供了收集废水中胶原纤维的方法，将废纤维再利用，同时还制备出了碱性胶原团，为本领域提供了先例，增强了肠衣强度；同时，在拉衣阶段，去掉了原有的中和淋液步骤，节约了成本。

Description

利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺

技术领域

本发明涉及肠衣生产技术领域，具体涉及一种利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺。

背景技术

目前生产肠衣所用的胶原纤维，是购买的牛二层皮经过灰碱腌制再经过酸膨胀，大量水洗去除纤维间质后保留胶原纤维；仅保留胶原纤维的皮料，再经过切粒机、脱纤机获得胶原纤维薄片，胶原纤维薄片与辅料进行混合和过滤进一步梳理纤维、滤除硬皮，获得胶原团；获得的胶原团为酸性的，pH值为2-3。然后再由喷头吹制为管状的肠衣，经过小苏打淋液中和，随后固化干燥获得胶原蛋白肠衣。

由于皮料的均一性较差，存在薄皮、碎皮以及皮料厚度的差异性，皮料前期处理很难达到均一性，所以在皮料酸化和水洗过程中，会有部分碎纤维洗出，存在于废水中，给污水处理造成压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，不仅将废纤维再利用，还制备出了碱性胶原团，为本领域提供了先例；同时，在拉衣阶段，去掉了原有的中和淋液步骤，节约了成本。

本发明的技术方案为：

利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，包括以下步骤：

S1废水中回收胶原纤维：在牛皮酸洗和水洗产生的废水中加入碱性溶液调节其pH值至胶原纤维等电点，将聚集的胶原纤维收集起来得到胶原纤维团。

在等电点时，蛋白质分子以两性离子形式存在，其分子净电荷为零(即正负电荷相等)，此时蛋白质分子颗粒在溶液中因没有相同电荷的相互排斥，分子相互之间的作用力减弱，其颗粒极易碰撞、凝聚而产生沉淀，所以蛋白质在等电点时，其溶解度最小，最易形成沉淀物。

S2制备胶原团：将步骤S1获得的胶原纤维团与辅料混揉，混揉时添加碱性溶液使物料呈碱性；混揉后经过滤机进行纤维梳理，得到胶原团。

步骤S1收集的胶原纤维状态比较散，在混揉时添加碱性溶液，利用胶原纤维碱膨胀的原理还原胶原纤维，改善胶原纤维的均一性和成膜性，且胶原纤维团的pH值高也减少了对设备的腐蚀。

S3吹制肠衣：将步骤S2获得的胶原团通过输送系统从机头喷出肠衣，在肠衣吹制阶段，通过隧道先于50-55℃下进行干燥，干燥至肠衣水分含量为15-25%后，淋入甘油和没食子酸的水混合液，没食子酸质量浓度0.2-1%，甘油质量浓度2-8%；肠衣走过50米后，经过风环吹走多余的淋液，继续于70-90℃下进行干燥，经过没食子酸的交联后肠衣更容易干燥，干燥至水分含量为5-15%，再淋液一次没食子酸和甘油的混合液，此时没食子酸浓度0.2-1%，甘油10-15%；经风环吹走多余的淋液后继续干燥，干燥至水分含量为20-25%，拉衣速度为50-60m/min，拉衣速度太快可能会造成无法完成干燥或者对淋液的吸收度不够。

一开始肠衣膜较弱，耐不住高温，设定干燥温度在50-55℃，淋入没食子酸这种交联剂之后，胶原膜吸收后胶原分子间交联，加强了膜的强度。所以升温干燥，排除更多的水分是为了让胶原大分子之间更好的交联，再次淋入甘油和没食子酸，多步交联，是为了达到强度，一步交联肠衣强度不够。第二步淋入的甘油含量增加是为了增加肠衣的柔软度，若第一次淋入的甘油含量高，肠衣吸收后由于甘油的保湿作用，不利于干燥，因此第一次淋入甘油的浓度为2-8%。

S4熟化：步骤S3吹制完成后的肠衣经套缩成棒状产品，真空包装后进行熟化处理即得肠衣。

优选地，步骤S1中，调节pH值为4.2-4.5。

优选地，步骤S2中，混揉时添加碱性溶液使物料pH值为8-9。

优选地，步骤S2中，辅料包括以下质量百分比的物料：HPMC 0.05-0.1%，壳聚糖0.3-0.5%，可得然胶0.5-1%，微晶纤维素10-15%，其中各物料的质量百分比是以步骤S2的胶原团为基准计算得到。

其中，辅料中的微晶纤维素和HPMC主要起到填充网络架构和提升肠衣耐热性的作用；壳聚糖起到提高肠衣成膜性和抑菌性的作用；可得然胶具有成膜性、热不可逆性和持水性，能使最终香肠在遇油炸等高温时，肠衣仍然保持完整性，否则肠衣出现皱缩，影响外观。

优选地，步骤S2得到的胶原团的粘度为600000-800000cp，水分含量为88-95%。

优选地，步骤S4中，熟化处理工艺为于45-55℃下处理2-8h，55-65℃下处理2-8h，65-75℃下处理2-8h。

逐步升温的熟化处理工艺，比传统的60℃熟化处理工艺获得的肠衣稳定性更好，成品平均指标（比如耐压和拉力）水平相当，但是在应用效果上有明显提升，蒸煮合格率以及灌装合格率有明显提升。推测可能是因为经过逐步升温，分子内部反应更加均一化，从而提升了整个肠衣应用的稳定性。

优选地，步骤S4制备的肠衣的pH值为6.5-7.5。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明提供了收集废水中胶原纤维的方法，将废纤维再利用，同时还制备出了碱性胶原团，为本领域提供了先例。同时，在传统工艺中，吹制肠衣之后，需要进行淋液，淋液为中和液，包括小苏打和甘油。这样做的原因是胶原呈酸性，所以要淋液进行中和。并且，即使小苏打中和后，肠衣pH也只能达到4.5-5.5，即使调高小苏打的浓度，肠衣pH仍然提升不上去。低pH的肠衣韧性较差，分析原因可能是因为肠衣在酸性条件下易分解，导致强度差；另外肠衣pH越接近等电点时，纤维有聚集倾向，裸露的基团少，在随后的工艺处理中分子内和分子间共价键结合变少，降低了肠衣强度。而本发明制备的胶原团本身呈碱性，因此取消了小苏打中和处理步骤，节约了成本；且最终制备的肠衣pH可达6.5-7.5，增强了肠衣强度。

2.本发明在吹制肠衣时进行淋液，淋液中加入没食子酸，肠衣吸收没食子酸后加强肠衣交联，提高了肠衣强度。对肠衣经过多次干燥，排除水分，促进胶原大分子之间的交联。

3.本发明采用逐步升温的熟化处理工艺，与传统的60℃熟化处理工艺获得的肠衣成品平均指标（比如耐压和拉力）水平相当，但是在应用效果上有明显提升，蒸煮合格率以及灌装合格率有明显提升，稳定性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1制备的肠衣的油炸效果图。

图2是本发明对比例1制备的肠衣的油炸效果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，包括以下步骤：

S1废水中回收胶原纤维：在牛皮酸洗和水洗产生的废水中加入1wt%的氢氧化钠溶液，调节其pH值为4.5，达到胶原纤维等电点，将聚集的胶原纤维收集起来得到胶原纤维团；

S2制备胶原团：将步骤S1获得的胶原纤维团与辅料混揉，辅料包括以下质量百分比的物料：HPMC 0.05%、壳聚糖0.3%、可得然胶0.7%、微晶纤维素10%，其中各物料的质量百分比是以步骤S2的胶原团为基准计算得到；混揉时添加1wt%的氢氧化钠溶液使物料pH值为8左右；混揉后经过滤机进行纤维梳理三次来提高纤维的均一性，得到粘度为600000cp，水分含量为92%的胶原团；

S3吹制肠衣：将步骤S2获得的胶原团通过输送系统从机头喷出肠衣，在肠衣吹制阶段，通过隧道先于53℃下进行干燥，干燥至肠衣水分含量为15%左右后，淋入甘油和没食子酸混合液，没食子酸浓度0.5%，甘油浓度5%；50米后经过风环吹走多余的淋液，继续于80℃下进行干燥，干燥至水分含量为10%左右，再淋液一次没食子酸和甘油的混合液，此时没食子酸浓度0.5%，甘油15%；经风环吹走多余的淋液后继续于60℃下干燥至水分含量为20%，拉衣速度为50m/min；

S4熟化：步骤S3吹制完成后的肠衣经套缩成棒状产品，真空包装后进行熟化处理，熟化处理工艺为于50℃下处理5h，60℃下处理5h，70℃下处理5h，即得肠衣，肠衣的pH值为6.5。

实施例2

本实施例提供了一种利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，包括以下步骤：

S1废水中回收胶原纤维：在牛皮酸洗和水洗产生的废水中加入1wt%的氢氧化钠溶液，调节其pH值为4.4，达到胶原纤维等电点，将聚集的胶原纤维收集起来得到胶原纤维团；

S2制备胶原团：将步骤S1获得的胶原纤维团与辅料混揉，辅料包括以下质量百分比的物料：HPMC 0.08%，壳聚糖0.4%，可得然胶1%，微晶纤维素13%，其中各物料的质量百分比是以步骤S2的胶原团为基准计算得到；混揉时添加1wt%的氢氧化钠溶液使物料pH值为8左右；混揉后经过滤机进行纤维梳理三次来提高纤维的均一性，得到粘度为700000cp，水分含量为94%的胶原团；

S3吹制肠衣：将步骤S2获得的胶原团通过输送系统从机头喷出肠衣，在肠衣吹制阶段，通过隧道先于54℃下进行干燥，干燥至肠衣水分含量为20%左右后，淋入甘油和没食子酸混合液，没食子酸浓度0.2%，甘油浓度2%；50米后经过风环吹走多余的淋液，继续于70℃下进行干燥，干燥至水分含量为5%左右，再淋液一次没食子酸和甘油的混合液，此时没食子酸浓度0.2%，甘油10%；经风环吹走多余的淋液后继续于62℃下干燥，干燥至水分含量为20%，拉衣速度为60m/min；

S4熟化：步骤S3吹制完成后的肠衣经套缩成棒状产品，真空包装后进行熟化处理，熟化处理工艺为于45℃下处理2h，55℃下处理6h，65℃下处理8h，即得肠衣，肠衣的pH值为7.3。

实施例3

本实施例提供了一种利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，包括以下步骤：

S1废水中回收胶原纤维：在牛皮酸洗和水洗产生的废水中加入1wt%的氢氧化钠溶液，调节其pH值为4.3，达到胶原纤维等电点，将聚集的胶原纤维收集起来得到胶原纤维团；

S2制备胶原团：将步骤S1获得的胶原纤维团与辅料混揉，辅料包括以下质量百分比的物料：HPMC 0.1%，壳聚糖0.5%，可得然胶1%，微晶纤维素15%，其中各物料的质量百分比是以步骤S2的胶原团为基准计算得到；混揉时添加1wt%的氢氧化钠溶液使物料pH值为8左右；混揉后经过滤机进行纤维梳理三次来提高纤维的均一性，得到粘度为800000cp，水分含量为89%的胶原团；

S3吹制肠衣：将步骤S2获得的胶原团通过输送系统从机头喷出肠衣，在肠衣吹制阶段，通过隧道先于55℃下进行干燥，干燥至肠衣水分含量为25%左右后，淋入甘油和没食子酸混合液，没食子酸浓度1%，甘油浓度8%；50米后经过风环吹走多余的淋液，继续于90℃下进行干燥，干燥至水分含量为15%左右，再淋液一次没食子酸和甘油的混合液，此时没食子酸浓度1%，甘油15%；经风环吹走多余的淋液后继续于65℃下干燥至水分含量为24%，拉衣速度为55m/min；

S4熟化：步骤S3吹制完成后的肠衣经套缩成棒状产品，真空包装后进行熟化处理，熟化处理工艺为于55℃下处理8h，65℃下处理4h，75℃下处理2h，即得肠衣，肠衣的pH值为7.0。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于：对比例1在步骤S2的辅料中没有加入可得然胶，得到粘度为590000cp、水分含量为92%的胶原团。表1为实施例1和对比例1制备的肠衣的性能测试结果，图1和图2分别为实施例1和对比例1制备的肠衣的油炸效果。

表1

	横向热收缩率，%	油炸效果
			实施例1	8%	表面饱满
对比例2	19%	表面皱缩

由表1可知，添加了可得然胶的实施例1制备出来的肠衣，横向热收缩率大大降低，且油炸后表面饱满无皱缩，这是因为可得然胶具有成膜性、热不可逆性和持水性，能使最终香肠在遇油炸等高温时，肠衣仍然保持完整性，否则肠衣出现皱缩，影响外观。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于：对比例2在步骤S4中，熟化处理工艺为60℃下处理15h。

实施例1和对比例2制备的肠衣的性能及应用稳定性如表2所示：

表2

	厚度，μm	耐压，Mpa	纵向拉力，N	横向拉力，N	灌装合格率，%	蒸煮合格率，%
							实施例1	38	0.036	8.83	7.78	100%	100%
对比例4	38	0.035	8.11	7.5	100米爆一次	98%

由表2可知，对比例2和实施例1熟化处理后得到的肠衣的耐压和拉力等数据相差不明显，但是在应用效果上有明显提升，实施例1的熟化处理工艺采用阶梯式升温处理，比对比例2只用单一的60℃熟化处理制备的肠衣稳定性更好，蒸煮合格率以及灌装合格率有明显提升。推测可能是因为经过逐步升温，分子内部反应更加均一化，从而提升了整个肠衣应用的稳定性。

此外，实施例1和对比例2制备的肠衣在应用中，于速度600节/min，每节12cm的灌装条件下，实施例1灌装500米的情况下未出现爆肠，而对比例2灌装500米，爆肠5次。

进入同一烟熏炉，设定同一蒸煮工艺：65℃干燥35min，82℃蒸煮35min。蒸煮结束后，实施例1未有落炉现象，而对比例2落炉率2%。

对比例3

增加对比例3，对比例3采用传统工艺制备出pH为2.5左右的胶原团，并在肠衣吹制阶段时，于第二次淋液没食子酸和甘油的混合液后，淋入0.8wt%的苏打溶液进行中和，其他步骤及参数控制与实施例1相同，所得肠衣pH值为4.9左右。

对实施例1-3和对比例3所制备的肠衣进行厚度、耐压、拉力测试，并进行灌装和蒸煮测试，测试结果如表3所示：

表3

	厚度，μm	耐压，Mpa	纵向拉力，N	横向拉力，N	灌装合格率，%	蒸煮合格率，%
							实施例1	38	0.036	8.83	7.78	100%	100%
实施例2	38	0.035	8.5	7.74	100%	100%
							实施例3	39	0.038	9.3	8.05	100%	100%
对比例3	38	0.032	7.02	6.51	80米爆一次	99.2%

由表3可知，相比于对比例3的工艺，采用实施例1-3的工艺制备的肠衣机械性能好，且均一性好，灌装蒸煮均正常。而采用对比例3的工艺制备的肠衣，机械性能稍低于实施例1，且在灌装过程中容易爆肠。

在传统工艺中，吹制肠衣之后，需要进行淋液，淋液为中和液，包括小苏打和甘油。这样做的原因是胶原呈酸性，所以要淋液进行中和。并且，即使小苏打中和后，肠衣pH也只能达到4.5-5.5，即使调高小苏打的浓度，肠衣pH仍然提升不上去。低pH的肠衣韧性较差，分析原因可能是因为肠衣在酸性条件下易分解，导致强度差；另外肠衣pH越接近等电点时，纤维有聚集倾向，裸露的基团少，在随后的工艺处理中分子内和分子间共价键结合变少，降低了肠衣强度。而本发明制备的胶原团本身呈碱性，因此取消了小苏打中和处理步骤，节约了成本；且最终制备的肠衣pH可达6.5-7.5，增强了肠衣强度。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，其特征在于，

包括以下步骤：

S1废水中回收胶原纤维：在牛皮酸洗和水洗产生的废水中加入碱性溶液调节其pH值至胶原纤维等电点，将聚集的胶原纤维收集起来得到胶原纤维团；

S2制备胶原团：将步骤S1获得的胶原纤维团与辅料混揉，混揉时添加碱性溶液使物料呈碱性；混揉后经过滤机进行纤维梳理，得到胶原团；

S3吹制肠衣：将步骤S2获得的胶原团通过输送系统从机头喷出肠衣，在肠衣吹制阶段，通过隧道先于50-55℃下进行干燥，干燥至肠衣水分含量为15-25%后，淋入甘油和没食子酸混合液，没食子酸浓度0.2-1%，甘油浓度2-8%；50米后经过风环吹走多余的淋液，继续于70-90℃下进行干燥，干燥至水分含量为5-15%，再淋液一次没食子酸和甘油的混合液，此时没食子酸浓度0.2-1%，甘油10-15%；经风环吹走多余的淋液后继续于60-65℃下进行干燥，干燥至水分含量为20-25%，拉衣速度为50-60m/min；

S4熟化：步骤S3吹制完成后的肠衣经套缩成棒状产品，真空包装后进行熟化处理即得肠衣。

2.如权利要求1所述的利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，其特征在于，步骤S1中，调节pH值为4.2-4.5。

3.如权利要求1所述的利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，其特征在于，步骤S2中，混揉时添加碱性溶液使物料pH值为8-9。

4.如权利要求1所述的利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，其特征在于，步骤S2中，辅料包括以下质量百分比的物料：HPMC 0.05-0.1%，壳聚糖0.3-0.5%，可得然胶0.5-1%，微晶纤维素10-15%，其中各物料的质量百分比是以步骤S2的胶原团为基准计算得到。

5.如权利要求1所述的利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，其特征在于，步骤S2得到的胶原团的粘度为600000-800000cp，水分含量为88-95%。

6.如权利要求1所述的利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，其特征在于，步骤S4中，熟化处理工艺为于45-55℃下处理2-8h，55-65℃下处理2-8h，65-75℃下处理2-8h。

7.如权利要求1所述的利用废水中回收的胶原纤维制备肠衣的工艺，其特征在于，步骤S4制备的肠衣的pH值为6.5-7.5。

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