DD294402A5

DD294402A5 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING PROTEIN CONCENTRATE FROM ANIMAL BLOOD PLASMA

Info

Publication number: DD294402A5
Application number: DD90340676A
Authority: DD
Inventors: Tamas Bartha; Miklos Hideg; Marta Krnacs; Klara Nagyzsadanyi; Ferenc Szam; Istvan Zsirai; Erzsebet Godek; Laszlo Mester; Zsolt Sztopa
Original assignee: ��@��@��k��; ��@��@��@��k��
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1991-10-02
Also published as: IL94280A; DE4014721A1; IT9067351A0; CS9002371A3; BG51148A3; HUT53553A; IT9067351A1; IT1241226B; IL94280A0

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Proteinkonzentrat aus tierischem Blutplasma. Bei dem erfindungsgemaeszen Verfahren erfolgt das Eindicken in einer in Reihe geschalteten mehrstufigen Ultrafiltriervorrichtung, vorzugsweise bei einem Druck von * MPa, und die "cut off" Grenze der verwendeten Filtriermembran 5 000-10 000 Dalton betraegt. Die mehrstufige Vorrichtung besitzt in jeder Stufe einen Umlaufzyklus. Die Ultrafiltration erfolgt vorzugsweise bei 40C. Die erfindungsgemaesze Ultrafiltriervorrichtung besitzt einen eigenen Reinigungszyklus. Das mittels Ultrafiltration gewonnene Proteinkonzentrat kann in fluessiger Form verwendet oder zerstaeubungsgetrocknet werden. Das abgesonderte Filtrat wird zur Reinigung der Vorrichtung verwendet.{Verfahren; Vorrichtung; Herstellung; Proteinkonzentrat; mehrstufige Ultrafiltriervorrichtung; Filtriermembran; Umlaufzyklus; Eindicken; Ultrafiltration}The invention relates to a method and an apparatus for producing protein concentrate from animal blood plasma. In the method according to the invention, thickening takes place in a series-connected multistage ultrafiltration device, preferably at a pressure of * MPa, and the cut-off limit of the filtration membrane used is 5,000-10,000 daltons. The multi-stage device has a circulation cycle in each stage. The ultrafiltration is preferably carried out at 40C. The inventive ultrafiltration device has its own cleaning cycle. The protein concentrate obtained by ultrafiltration can be used in liquid form or spray-dried. The separated filtrate is used to clean the device. {Method; Device; manufacture; Protein concentrate; multi-stage ultrafiltration device; filtration membrane; Circulation cycle; thicken; Ultrafiltration}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention The invention relates to a method and an apparatus for producing protein concentrate from animal blood plasma. Characteristic of the known state of the art

Das bei der Fleischverarbeitung im Schlachthof als Nebenprodukt anfallende tierische Blut besitzt auf Grund seiner Aminosäurenzusammensetzung denselben proteinbiologischen Wert wie das Fleisch. Die direkte Verwendung des Vollblutes in größerer Menge für Ernäherungszwecke wird durch seine Farbe und seinen Geschmack behindert, daher wird danach gestrebt, eine blutaufarbeitende Technologie zu entwickeln, welche die ungünstigen Eigenschaften ausschließt. Voraussetzung für die Verwendung für humane Zwecke ist die Ausgestaltung von sterilen Blutentnahmelinien, die in den meisten modernen Fleischverarbeitungsbetrieben bereits vorhanden sind.Due to its amino acid composition, animal blood, which is a by-product of slaughterhouse meat processing, has the same protein-biological value as meat. The direct use of the whole blood for nutritional purposes is hampered by its color and taste, therefore it is desired to develop a blood processing technology which eliminates the adverse properties. The prerequisite for use for humane purposes is the design of sterile blood collection lines that are already present in most modern meat processing plants.

Für die Verwendung von tierischem Blut zu Futterzwecken sind mehrere Verfahren bekannt. In der ungarischen Patentschrift Nr.191802 werden die Blutproteine durch alkoholisches Ausfällen gewonnen. Auch das Patent Nr. 186879 ist auf die Verwendung von Blut zu Futterzwecken gerichtet. Hier wird dem aus dem Blut hergestellten Blutkoagulat ein den Feuchtigkeitsgehalt verringerndes und so die Haltbarkeit des Futters verbesserndes Mahlgut pflanzlichen Ursprungs zugemischt. Aus dem abgesonderten Blutserum wird mittels Ultrafiltration ein Konzentrat hergestellt. Die ungarische Patentschrift Nr. 167508 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichem Blutpulver und Futterzusatz. Gemäß der Erfindung wird das Blut mit Antikoagulationsmittel, vorzugsweise mit der wäßrigen Lösung von Natriumcarbonat und Zitronensäure, behandelt, und in der auch Strukturelemente enthaltenden Lösung werden die Zellen bei einem Druck von 5-20MPa mit einer für diesen Zweck entwickelten Vorrichtung aufbereitet. Die Blutkonservierung erfolgt mit Hilfe von Formalin oder radioaktiver Bestrahlung, dann wird das Material eingedickt und zerstäubungsgetrocknet. Das Verfahren eignet sich in erster Linie zur Herstellung von Blutpulver und Hämoglobinpulver für Futterzwecke. In letzterem Fall werden vor dem Zellaufschluß das Plasma und die Strukturelemente des Blutes voneinander getrennt, und der Zellaufschluß erfolgt an den separierten Strukturelementen. Das Plasma wird nach der Abtrennung des Fibrins sterilisiert, eingedampft und zerstäubungsgetrocknet.Several methods are known for the use of animal blood for animal feed. In Hungarian Patent No. 1,991,802, the blood proteins are obtained by alcoholic precipitation. Also, Patent No. 186879 is directed to the use of blood for animal feed. Here, the blood coagulum produced from the blood is mixed with a moisture content reducing and thus improving the durability of the feed ground material of plant origin. From the secreted blood serum, a concentrate is made by ultrafiltration. Hungarian Patent No. 167508 describes a process for the preparation of water-soluble blood powder and feed supplement. According to the invention, the blood is treated with anticoagulant, preferably with the aqueous solution of sodium carbonate and citric acid, and in the solution also containing structural elements, the cells are prepared at a pressure of 5-20 MPa with a device developed for this purpose. The blood is stored with the help of formalin or radioactive irradiation, then the material is thickened and spray-dried. The method is primarily suitable for the production of blood powder and hemoglobin powder for animal feed purposes. In the latter case, the plasma and the structural elements of the blood are separated from each other before the cell digestion, and the cell digestion takes place on the separated structural elements. The plasma is sterilized after separation of the fibrin, evaporated and spray dried.

Gemäß der ungarischen Patentschrift Nr. 186957 wird das Schlachthofblut auf an sich bekannte Weise mit Antikoaguliermitteln behandelt, in seine Strukturelemente und Blutplasma zerlegt, dann wird das Plasma mittels einem kalt arbeitenden Ultrafilter konzentriert. Die 20-24% Trockenmaterial enthaltende Lösung kann direkt verwendet oder zerstäubungsgetrocknet werden. Im Patent wird die Technologie des Ultrafiltrierens des Blutplasmas nicht beschrieben. Das Konzentrieren des Blutplasmas wird nur entsprechend den an sich bekannten prinzipiellen Grundlagen der Ultrafiltration beschrieben. Ein anderer Mangel der Erfindung besteht arin, daß sie auf einem kalt arbeitenden Ultrafiltrationsverfahren beruht, das zwar in Hinsicht auf die Qualität des Grundstoffes vorteilhafter als ein Warmverfahren ist, jedoch eine geringe Ultrafiltrationsleistung ergibt, und außerdem ist das Konzentrieren kostspielig. Bei Erhöhung der Ultrafiltrationstemperatur um 15°C auf eine Temperatur über 20°C erhöht sich die Geschwindigkeit der Ultrafiltration auf ihr 2,6faches.According to Hungarian Patent No. 186957, the slaughterhouse blood is treated with anticoagulants in a manner known per se, broken down into its structural elements and blood plasma, then the plasma is concentrated by means of a cold-working ultrafilter. The solution containing 20-24% dry matter can be used directly or spray dried. The patent does not describe the technology of ultrafiltration of blood plasma. Concentration of the blood plasma is only described in accordance with the basic principles of ultrafiltration known per se. Another shortcoming of the invention is that it relies on a cold working ultrafiltration process which, although more advantageous in terms of the quality of the base than a hot process, gives a low ultrafiltration performance, and moreover, concentration is expensive. Increasing the ultrafiltration temperature by 15 ° C to a temperature above 20 ° C increases the rate of ultrafiltration to its 2.6-fold.

Ziel der vorliegenden Erfindung war das Ausschalten der oben aufgeführten Mängel, d. h. die Realisierung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verwendung des Blutplasmas für humane Zwecke, welches eine konkrete Ultrafiltrationsvorrichtung und Eindickungstechnologie enthält und mit einer wesentlich besseren Leistung als die bekannten Verfahren arbeitet.The aim of the present invention was to eliminate the deficiencies listed above, d. H. the realization of a method and apparatus for using human blood plasma containing a concrete ultrafiltration device and thickening technology and operating with a significantly better performance than the known methods.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, daß eine mit Kapillarultrafiltriermodulen in Reihe geschaltete, mehrstufige Ultrafiltriervorrichtung vorteilhaft und wirtschaftlich, mit geringem Energieaufwand zum Konzentrieren von Blutplasma verwendet werden kann.The invention is based on the finding that a multistage ultrafiltration device connected in series with capillary ultrafiltration modules can be advantageously and economically used with low energy expenditure for concentrating blood plasma.

Die gestellte Aufgabe wurde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so gelöst, daß das steril entnommene tierische Blut auf an sich bekannte Weise mit Antikoagulationsmittel behandelt und das Blutplasma durch Separieren von den Strukturelementen abgetrennt wird. Das abgesonderte Blutplasma wird in die erfindungsgemäße Ultrafiltriervorrichtung geleitet.The stated object has been achieved in the method according to the invention in such a way that the animal blood taken sterile is treated in a manner known per se with anticoagulant and the blood plasma is separated from the structural elements by separation. The secreted blood plasma is passed into the ultrafiltration device according to the invention.

Die Ultrafiltriervorrichtung wird vor dem Konzentrieren des Blutplasmas, nach der für die Vorrichtung vorgeschriebenen Reinigungstechnologie mit Antikoagulationsmittel enthaltendem Wasser durchspült. Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der dem Aufbewahren des antikoagulanshaltigen Wassers ein besonderer Behälter dient, in dem zu Beginn des Eindickens das antikoagulanshaltige Wasser aufgefangen und bis zur Beendigung des Eindickens aufbewahrt werden kann, wo es nämlich zum Entfernen des in der Vorrichtung verbliebenen Plasmakonzentrats verwendet werden kann.The ultrafilter is flushed with anticoagulant-containing water prior to concentrating the blood plasma, following the cleaning technology prescribed for the device. An embodiment is advantageous in which the storage of the anticoagulant-containing water serves a special container in which the anticoagulant-containing water can be collected at the beginning of the thickening and stored until thickening is complete, namely where it is used to remove the plasma concentrate remaining in the device can.

Die gestellte Aufgabe wurde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung außerdem so gelöst, daß das System in einem Druckbereich von 0,1-0,3 MPa, bei einer Filtriertemperatur von 4O⁰C und einer Schnittgrenze („cut off Grenze) der verwendeten Membranen von 5000-10000 Dalton arbeitet. Die Betriebstemperatur von 40°C erreicht das Material auf Einwirkung der Pumpentätigkeit innerhalb kurzer Zeit, danach wird eine weitere Erhöhung der Temperatur durch Einschalten eines Wärmeaustauschers verhindert.The object was also solved with the device according to the invention so that the system in a pressure range of 0.1-0.3 MPa, at a filtration temperature of 4O ⁰ C and a cut-off (cut-off limit) of the membranes used by 5000- 10000 Dalton works. The operating temperature of 40 ° C, the material reaches the action of the pump action within a short time, then a further increase in the temperature is prevented by switching on a heat exchanger.

Das Arbeitsschema der erfindungsgemäßen mehrstufigen Ultrafiltriervorrichtung und der Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Figur 1 studiert werden. Das mit Antikoagulationsmittel behandelte, im 1 Separator abgetrennte Blutplasma wird in dem 2 plasmaaufbewahrenden Behälter gesammelt, dann transportiert die 3 Aufgabepumpe das Material in die mit in Reihe geschalteten mehrstufigen Ultrafiltriermodulen ausgestattete 4 Vorrichtung, von deren letzter Stufe das konzentrierte Plasma in den β Aufbewahrungsbehälter gelangt. Jede Stufe der in Reihe geschalteten Vorrichtung ist mit einer 5 Umlaufpumpe ausgestattet, welche auf den Membranoberflächen die entsprechende Flüssigkeitsgeschwindigkeit gewährleistet. Das in den 6 Aufbewahrungsbehälter gelangte konzentrierte Plasma kann direkt in flüssiger Form, nach an sich bekannter Mikrowellensterilisation verwendet werden, oder aus dem konzentrierten Plasma wird durch Zerstäubungstrocknen ein pulvriges Produkt hergestellt.The working scheme of the multistage ultrafiltration device according to the invention and the course of the process according to the invention can be studied in FIG. The anticoagulant-treated blood plasma separated in the separator is collected in the plasma-preserving container, then the feed pump transports the material to the apparatus equipped with series-connected multistage ultrafiltration modules from the last stage of which the concentrated plasma enters the β storage container. Each stage of the device connected in series is equipped with a 5 circulation pump, which ensures the appropriate liquid speed on the membrane surfaces. The concentrated plasma obtained in the storage container can be used directly in liquid form, according to conventional microwave sterilization, or a pulverulent product is produced from the concentrated plasma by spray-drying.

Das im Ultrafiltrationsprozeß entstandene, überwiegend Salze enthaltende Perm eat (Filtrat) wird im 7 permeataufbewahrenden Behälter gesammelt, und dieses Filtrat kann in der Reinigungsperiode zum Spülen der Vorrichtung verwendet werden, wodurch der Waschwasserbedarf der Vorrichtung sinkt.The predominantly salts-containing permeate (filtrate) produced in the ultrafiltration process is collected in the permeate-storing vessel, and this filtrate can be used in the cleaning period to rinse the device, thereby reducing the washing water requirement of the device.

In der erfindungsgemäßen Technologie zum Konzentrieren des Plasmas besitzt die Konzentriervorrichtung einen eigenen 8 Reinigungszyklus, mit dem das System entsprechend der vorgeschriebenen Technologie regeneriert werden kann. Die Vorrichtung kann mit basischen und enzymatischen Reinigungsmitteln und Natriumhypochlorit gereinigt, desinfiziert werden.In the plasma concentrating technology of the present invention, the concentrator has its own cleaning cycle which allows the system to be regenerated according to the prescribed technology. The device can be cleaned with basic and enzymatic detergents and sodium hypochlorite, disinfected.

Der 9 Behälter dient dem Aufbewahren der das Antikoagulationsmittel enthaltenden Lösung.The 9 container is used for storing the solution containing the anticoagulant.

Der Trockengehalt des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Plasmaproteinkonzentrats beträgt mindestens 22-23%, sein Proteingehalt 20-22%. Der größte Teil des ursprünglichen Salzgehaltes des Blutplasmas und des aus dem Antikoagulationsmittel stammenden Salzgehaltes entfernt sich zusammen mit dem Filtrat. Das Eindicken beeinträchtigt weder die funktioneilen Eigenschaften des Plasmaproteins noch der biologischen Wert.The dry content of the plasma protein concentrate produced with the device according to the invention and with the method according to the invention is at least 22-23%, its protein content 20-22%. Most of the original salt content of the blood plasma and the anticoagulant salinity is removed along with the filtrate. Thickening affects neither the functional properties of the plasma protein nor the biological value.

Ausführungsbeispielembodiment

In de.n erfindungsgemäßen Verfahren wurde das mit Antikoagulationsmitteln behandelte, separierte Blutplasma in einer vierstufige, Kapillarmembran enthaltenden Ultranitriervorrichtung 3 Stunden lang bei 40°C und einem Druck von 0,2 MPa eingedickt. In der Ultrafiltriervorrichtung wurden Module, vom Typ POROFILT L(FTA-10-1,2 verwendet. Die Schnittgrenze („cut off Grenze) der Kapillarmembran betrug 10000 Dalton.In the method of the present invention, the anticoagulant-treated, separated blood plasma was thickened in a four-stage capillary membrane-containing ultranitration apparatus for 3 hours at 40 ° C. and a pressure of 0.2 MPa. In the ultrafiltration device, POROFILT L (FTA-10-1.2) modules were used, and the cut-off limit of the capillary membrane was 10,000 daltons.

Der Trockengehalt des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Plasmaproteinkonzentrats betrug 23%, sein Proteingehalt 21 %.The dry content of the plasma protein concentrate produced with the device according to the invention and the method according to the invention was 23%, its protein content 21%.

Claims

A process for the production of plasma protein concentrate from animal blood plasma, in which the blood taken sterile in the abattoir is treated with anticoagulant, the blood plasma and the thick blood are separated with a separator and the blood plasma thus obtained is thickened by ultrafiltration, characterized in that the thickening in a series-connected multistage ultrafiltration device, preferably at a pressure of 0.1-0.3 MPa.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ultrafiltration warm, at a temperature of 30-45 ⁰ C, preferably at 4O ⁰ C, carried out and the ultrafiltration is operated continuously for three hours.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the plasma protein concentrate produced after sterilization in liquid form in meat products is used or, if desired, spray-dried.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the ultrafiltration device before the ultrafiltration of the blood plasma to avoid any coagulation of the blood plasma is flushed with anticoagulant-containing water and after completion of the thickening and the remaining material in the system with anticoagulant-containing material Will get removed.

Apparatus for producing protein concentrate from animal blood plasma, characterized in that said concentrating apparatus is a multistage ultrafilter containing membranes whose cutoff limit is preferably 5000-10000 Daltons and the individual stages are provided with cycles of circulation.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the ultrafilter has its own cleaning cycle.