DE1806008C3 - Verfahren zur Herstellung von Breien, Dispersionen und Gallerten mit Proteinen tierischen Ursprungs - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Breien, Dispersionen und Gallerten mit Proteinen tierischen UrsprungsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Breien, Dispersionen und Gallerten mit Proleinen tierischen Ursprungs, bei dem durch Zerkleinerung
ein faseriges Ausgangsmaterial geschaffen wird, das unter mechanischer Durcharbeitung einer
Säurebehandlung unterzogen und gegebenenfalls mit Wasser oder Säure verdünnt wird, wobei die Temperatur
unter der Denaturierungstemperatur der Proteine gehalten wird und sich gegebenenfalls eine
Reinigung anschließt.
Durch ein solches Verfahren können Proteine, und insbesondere das Kollagen, in faseriger Form
gewonnen werden und dann beispielsweise in die Form von gleichmäßigen Folien, Filmen, Fasern,
Fäden und anderen analogen Produkten gebracht werden. Dei artige faserige Proteine befinden sich in
den Stützgeweben der Lebewesen, insbesondere in der Haut, den Knochen und den Sehnen. Die natürliche
Haut ist aus miteinander verflochtenen Fasern eebildet. deren mehr oder weniger enge Verflechtung
von der Rasse, dem Geschlecht und dem Alter des Tieres abhängt. All die Häute, die sich zur Lederherstellung
nicht eignen, sowie die Abfallmengen bei der Lederherstellung können wirtschaftlich verweriet
werden, wenn man die Proteine aus ihnen gewinnen kann.
Es ist ferner bekannt, daß gerade das «lagen die Eigenschaft hat, unter der Einwirkung chemischer
Wirkstoffe teilweise in wäßrige Lösung i\i gehen
Seine Löslichkeit bleibt jedoch gering, und man kann nur einen relativ geringen Bruchteil des Kollagens
in Lösung bringen. Auf Grund der komplizierten und unterschiedlichen Molekülstrukturen der
verschiedenen in den Stützgeweben vorhandenen Kollagen bleibt der größere Teil unlöslich.
Vm nun auch die schwer löslichen und kaum löslichen
Proteinanteile, insbesondere auf Kollagenbasis, gewinnen zu können, hat man schon die Vorbehandlung
der Ausgangsstoffe mit mehr oder we-
ni-cr spezifizierten chemischen Wirkstoffen oder Enzymen
vorgeschlagen. Bei dieser Behandlungsweise sind die chemischen Vorgänge jedoch sehr schwierig
zu steuern und zu beherrschen und es tritt eine sehr starke Degradation der proteinhaltigen Substanzen
*5 auf ι.·
1-s ist auch schon vorgeschlagen worden, die
Eigenschaft des Kollagens, sich bei Erhitzung in
einem wäßrigen Medium in Gelatine umzuwandeln,
auszunutzen. In diesem Fall aber tritt eine Hydrolyse
des Kollagens auf, die ein Zerbrechen der transversalen Verbindungen und eine Destruktion des
spiraligen Aufbaus der Kollagenmoleküle bewirkt.
F.s ist schließlich bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei der
Säurebehandlung des Ausgangsmaterials Salzsäure zu verwenden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß
hierdurch eine sehr schnelle Hydrolyse unter bildung
eines Chlorhydrats hervorgerufen wird, so daß KoI-lagendispcrsioncn.
die auf der Basis von Salzsäure
geschaffen wurden, alsbald zu Hefebildungcn führen und das Wachsen aerobischcr Bakterien ermöglichen.
Die gewonnenen Produkte sind also auf die Zeit gesehen nicht stabil.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
bei dem bei weitcstmöglicher Gewinnung der Proteinbestandteile und insbesondere des Kollagens
Verfahrensprodukte erhalten wtiden können, in denen die chemischen und physikalischen Eigenschaften
des Koiiagens weitgehend erhalten sind und ein Minimum an Degradation und Denaturierung der
Molekularsiruktur unter Ausschaltung der Hydrolysegefahr gewährleistet sind, so daß sich in der Zeit
stabile Produkte ergeben.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Ausgangsmaterial mit einer chlorhaltigen organischen
Säure behandelt wird, die Verdünnung auf einen Säuregehalt zwischen 0,01 und 0,1 M bei einem
pH-Wert zwischen 2,5 und 4,5 erfolgt und die Rühr-
bzw. Mischgeschwindigkeit oder die Einbringungsgeschwindigkeit der Verdünnung in Abhängigkeit
von der Viskosität des Mediums und der Homogenisierungsgeschwindigkeit geregelt wird.
Die Verwendung chlorhaltiger organischer Säuren
führt zur Schaffung einer ionenstabilcn Verbindung im Bereich der genannten pH-Werte. Die Stabilisierung
mit einer chlorhaltigen organischen Säure führt daher zu in der Zeit stabilen Kollagen-Dispersionen,
die über Jahre hinaus ohne die Entwicklung von Mikroben aufbewahrt werden können.
Mit den angegebenen Verfahrensmaßnahmen lassen sich ferner sehr homogene Dispersionen erreichen,
ohne daß eine längere Wärmebehandlung, die zu Denaturierungserscheinungen führen könnte, erforderlich
wäre. Das Verfahren läßt sich bei der angegebenen sowohl mechanischen als auch chemischen
Behandlung derart durchführen, daß das Proteinmaterial physikalische und chemische Eigenschaften beibehält,
die sehr nahe an denen des Ausgangsmaterials liegen.
Als Ausßangsmaterial für das Verfahren werden die Häute von Rindvieh, Schafvieh, Ziegen, pferdeartigen
Tieren und Schweinen, die sich in den verschiedensten Zustandsformen befinden, wie frisch
von den Tieren abgezogene Häute, gesalzene Häute, getrocknete Häute, gekalkte Häute, behaarte und
enthaarte Häute sowie Abfälle von Häuten in den genannten Zustandsformen, verwendet.
Dieses Ausgangsmateriai wird in feuchtem Zustand zerteilt, und zwar mit Hilfe geeigneter Geräte,
wie beispielsweise Hackmessern, Defibrilierturbinen, Reißmühlen od. dgl.
Um eine Denaturierung der Proteine infolge Wärmewirkung /u vermeiden, wird die Temperatur
des zerkleinerten Au^gangsmaterials unter 30 bis 32' C gehalten. Hierzu wird entweder zuvor gekühltes
Wasser hinzugefügt, oder die niedrigen Temperaturen werden durch einen Kühlkreislauf um den
Korper des Zerklcinerungsgeräts realisiert. Das zerkleinerte Ausgangsmaterial hat dabei einen Feststoffgehalt,
der zwischen 5 bis 30% variieren kann.
Als chlorhaltige organische Säure zur Behandlung des Ausgangsmatcrials kommen Monochloressigsäure,
Chlorpropionsäure, Dichloressigsäure Trichloressigsäure und andere chlorhaltige Zusammensetzungen
dieses Typs, die zu den aliphatischen cyclischen oder aromatischen Reihen gehören, in Betracht.
Typisch für die so behandelten Breie ist ihre Aufquellung,
die das Resultat einer guten Dispersion der Proteine und einer Adsorption der Säure auf
den Proteinen durch deren reaktive Gruppierungen ist. Die auf diese Weise gewonnenen Breie können
bei Umgebungstemperatur oder in Kühlkammern sehr lange einwandfrei gelagert werden. Sie eignen
sich für verschiedene Weiterverarbeitungen, insbesondere für die Gewinnung von Proteinen in faseriger
Form, die dann in sehr variierende Formen gebracht werden können.
Auf die gleiche Weise können auch Protein-Gallerten oder -Dispersionen auf Kollagenbasis gewonnen
werden, die dann in der Endstufe einen Feststoff gehalt haben, der zwischen 0,1 bis 2% variieren
kann, wobei im übrigen die vorstehend genannten pH-Werte und die vorstehend angegebene Säurekonzentration
vorhanden sind.
Der vorstehend geschilderten Gewinnung von Protein-Breien, -Dispersionen und -Gallerten kann
sich im Bedarfsfall eine Reinigung anschließen. Bei der Reinigung können die üblichen industriellen Methoden,
wie Filtration, Zentrifugation u. dgl. eingesetzt werden.
Zu beachten ist, daß die Rührgeschwindigkeit und die Einmischgeschwindigkeit der Verdünnung in Abhängigkeit
von der Viskosität des Mediums und der Homogenisierungsgeschwindigkeit geschehen.
Zur Entfernung alkalischer Stoffe wie Kalk, Natriumsulfid
und Soda, die der Enthaarung der Häute
S dienten, werden die Abfälle von Rinderhäuten unter fließendem Wasser gewaschen.
5 kg der gewaschenen Abfälle werden in einer Hackmessermaschine fein zermahien, wobei man die
Temperatur 25° C nicht überschreiten läßt. Es ergeben sich 4,32 kg Zerkleinerungsgut mit einem Feststoffanteil
von 14,5%. Diese Masse wird einer Trocknung unterzogen, um 2,1 kg eines Breies mit
27,4% Fesistoffanteil zu erhalten.
Dieser faserige Brei erhält in einem Mischer einen
>5 Zusatz von ! M Monochloressigsäure und es erfolgt
ein Mischen von etwa 30 Minuten Dauer. Danach erhält man einen Protein-Brei von 2,635 kg mit einem
FeststoffgehHli von 22,8%.
Zu 1000 g des Breis von 22,8% Feststoffgehalt
ao fügt man eine verdünnte Lösung von Monochloressigsäure
in der Größenordnung von 0,05 M hinzu und nach einer weiteren Mischung von etwa 30 Minuten
erhält man 2400 g einer Protein-Dispersion mit 9% Feststoffgehalt. Die auf diese Weise gewon-
»5 nenen Breie und Dispersionen, die einen Feststoffgehalt
von jeweils 22,8% und 9% haben, sind in einfacher Weise wochenlang im Schatten oder bei
einer Kühltemperatur von 7 bis 10' C konservierbar.
Frische Kalbshäute werden unter fließendem Wasser gewaschen, um Blut, Fett, Schmutz u. dgl. von
der Oberfläche zu entfernen.
Zu 39 kg frischer Haut fügt man 80 I kalten Wasscrs,
das einen Gehalt von 5% Meersalz hat, hinzu und knetet dieses Gemenge etwa 1 Stunde lang, um
Blut und Globuline zu entfernen. Erforderlichenfalls kann eine zweite identische derartige Behandlung
folgen. Nach einem Waschen unter fließendem Wasser zur Entfernung des eingebrachten Salzes erhält
man 49,8 kg gewaschener Haut, die zunächst durch Abschaben noch von Fettklumpen, Fleisch, anhängendem
subkutanem Gewebe u. dgl. gesäubert wird. Daraufhin erfolgt ein mechanisches Rasieren, um die
Haare und einen Teil der Epidermis zu entfernen. Nach einem nochmaligen Waschen unter fließendem
Wasser werden die verbliebenen 36,3 kg Haut in einer Hackmessermaschine zermahien. Dabei wird
Wasser zugefügt, um die Temperatur unter 25° C zu halten. Man erhält 50,4 kg Zerkleinerungsgut mit
einem Feststnffanteil von 17%.
Zu 40 kg des Zerkleinerungsguts fügt man Monochloressigsäure in einer Konzentration von etwa
0,5 M hinzu. Nach einem Mischen und Durchrühren während 30 Minuten erhält man 136 kg Protein-Brei
mit einem Säuregehalt von ungefähr 0,5 M und einem Feststcffgehalt von etwa 5,6%.
Zu 100 kg dieses stark aufgequollenen Breis fügt man verdünnte Chloressigsäure hinzu und erhält
nach kräftigem Umrühren ungefähr 500 kg Protein-Dispersion
mit einem Feststoffgehalt von 1,15%, einer Säurekonzentration von etwa 0,05 M und
einem pH-Wert von 2,40.
Diese Dispersion wird in einer Zentrifuge einer kräftigen Reinigung unterzogen, und zwar in einer
kontinuierlich umlaufenden Zentrifuge, die eine Umlaufgeschwindigkeit von 1500 Umdrehungen pro Minute
hat und eine Mengenleistung von etwa 1001
pro Stunde ha, Auf diese Weise erhält man etwa
400 kg Protein-Gallerte bei einer Ausbnngung von etwa 80% und einem Feststoffgehalt von 0 95<
>/o. Der Gehalt an kollagenartigen Proteinen in dieser
Gallerte liegt nahe bei «Wo. Eine solche Gallerte hat
eine große Homogenität, eine gute Viskosität in der
Größenordnung von etwa 130 Centipoise, sowie ein
sehr zufriedenstellendes Fließvermögen bei 20° C. Durdi nochmalige Reinigung kann der Gehalt an
Proteinen der Kollagenart auf mehr als 96o/0 gesteigert werden.
Gesalzene Häute von Kühen werden von Schmutz
und subkutanem Gewebe sowie von Haaren befreit. 75 kg derart gesalzener Kuhhaut werden für 24
Stunden gegerbt. Die Häute werden anschließend einer Enthaarung mittels einer enzymen Lösung be,
25° C während 18 Stunden unterzogen.
Nach Entfernung der Haare und Waschen unter nießendem Wasser werden 102 kg Haut in einer
Reißmühle fein gemahlen, wobei im Hinblick auf die Vermeidung einer stärkeren Erwärmung ein wenig Wasser zugeführt wird. Man erhalt 153 kg Mahlgut mit etwa 16% Feststoffgehalt.
;Α<;η ^nd Durchkneten von
^^f e^ man Π2 kg eines sauren, aufge-30
M.nuten erhaU man jvi g von £twa
quöllenenJB ^ ™^nem ^^ J^
10%. 1Dieser^Breι w bei einer temperatur von
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schatten JJJ^J1^ eine vcrdünnte Säure-
» lösung mn ™J%°g£Zmges Durchrühren
Proteine in dem Medium zu erhalten. Auf diese ^ werden 835, Galkrte zubereitet, die eine
von 2,40 und einen hesisioiigcua
hat. weniger starke
Es schließt suh.«^„weniger reine ProReinigung an um eine mehr oder w g ^^
*» tein-Dispersion zu' «*aten^ Jeststoffgehalt von
s.ch ^"^"^jS^d etaein Säuregehalt
etwa °'75 ?\s ^Γ^ h 230 lit
von etwa 0, I
ihre Viskosität ^n
a5 der Gehalt an Kollagen
95%.
ein Sg
nahe 2,30 liegt ^ Snüpite und
zwischen 80 und zwisoie
Claims (3)
- Patentansprüche:1, Verfahren zum Herstellen von Breien, Dispersionen und Gallerten mit Proteinen tierischen Ursprungs, bei dem durch Zerkleinerung ein faseriges Ausgangsmaterial geschaffen wird, das unter mechanischer Durcharbeitung einer Säurebehandlung unterzogen und gegebenenfalls mit Wasser oder Säure verdünnt wird, wobei die Temperatur unter der Denaturierungstemperatur der Proteine gehalten wird und sich gegebenenfalls eine Reinigung anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial mit einer chlorhaltigen organischen Säure behandelt wird, die Verdünnung auf einen Säuregehalt zwischen 0,01 und 0,1 M bei einem pH-Wert zwischen 2,5 und 4,5 erfolgt und die Rühr- bzw. Mischgeschwindigkeit oder die Einbringungsgeschwindigkeit der Verdünnung in Abhängigkeit von der Viskosität des Mediums und der Homogenisierungsgeschwindigkeit geregelt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für das Verfahren die Häute von Rindvieh, Schafvieh, Ziegen, pferdeartigen Tieren und Schweinen, die sich in den verschiedensten Zustandsformen befinden wie frisch von den Tieren abgezogene Häute, gesalzene Häute, getrocknete Häute, gekalkte Häute, behaarte und enthaarte Häute sowie Abfälle von Häuten in den genannten Zuslandsformen, verwendet werden
- 3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gemischs entweder durch Hinzufügen von zuvor gekühltem Wasser unter 30 bis 32 C gehalten wird oder daß dies durch einen Kühlkreislauf um den Körper des Zerkleinerungsgcriits verwirklicht wird, wobei die so zerkleinerte Ausgangsmatcrie einen Feststoifgehalt hat. der zwischen 5 bis 30°/ü variieren kann.
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