DE2332668A1 - METHOD OF EXTRACTION OF PROTEINS FROM ORGANIC MATERIAL - Google Patents
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Description
ο τ i t a β N u pr ot S.A., Schweiz,? r e 1 b u r g .ο τ i t a β N u pr ot S.A., Switzerland ,? r e 1 b u r g.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von Proteinen aue organischem Material,wie z.B.Schlachthaueabfällen,Molkereiabfällen,städtischen Abwässern ,welche oft durch toxische Mikroorganismen infiziert sind und infolgedessen für die Ernährung und Fütterung ungeeignet und.The invention relates to a method for extracting proteins from organic material, such as slaughterhouse waste, dairy waste, urban sewage, which is often caused by toxic Microorganisms are infected and as a result unsuitable for nutrition and feeding and.
Ib allgemeinen bestehen organische Materialien aus niedrigwertignn Bakromukolaren Substanzen,wie Cellulose,Kollagen,Wasser,das oft in sehr grosser Menge vorhanden ist,Salzen und höherwertigen anderen Substanzen,wie betten,Proteinen und wasserhaltigen Kohlehydraten.Das Trennen dieser Substanzen voneinander ist nur bis zu einem gewissen Grade möglich,aber in einzelne reine Komponenten schwierig,da Fette,Proteine,wasserlösliche Kohlehydrate und Salze 8ehr leicht wasserlöslich sind.In general, organic materials consist of low-quality bacromucolar substances such as cellulose, collagen, water, the is often present in very large quantities, salts and higher quality other substances, such as beds, proteins and hydrous carbohydrates. Separating these substances from one another is only up to Possible to a certain extent, but difficult to separate pure components, since fats, proteins, water-soluble carbohydrates and salts are very easily soluble in water.
Fette können wiedergewonnen werden,z.B. durch Abschöpfen oder Extrahieren mit Hexan nach dem Trocknen.Fats can be recovered, e.g. by skimming or Extract with hexane after drying.
Proteine werden nach dem Koagulieren getrennt,und zwar gewöhnlich durch Erhitzen oder Verminderung des pH-Wertes. Kohlehydrate werden bis zu einem gewissen Umfange durch Verdampfung und Kristallisation wiedergewonnen. Salze werden durch Ionenausscheider gewonnen. Es werden auch mikrobiologische Verfahren zur Wiedergewinnung durch Umwandlung in trennbare Substanzen angewendet. Der Proteinanteil des Materials kann aber bisher nur bis zu einem gewissen Umfange konzentriert werden,ohne dass eine Proteinänderung stattfindet,was oft ,z.B.durch Koagulation ,mehr oder minder vollständig erfolgt.Proteins are separated, usually after coagulation by heating or reducing the pH. Carbohydrates are recovered to some extent through evaporation and crystallization. Salts are obtained by ion separators. There are also microbiological methods of recovery applied by conversion into separable substances. The protein content of the material can only be up to one be concentrated to a certain extent without a change in protein taking place, which is often more or less, e.g. through coagulation completely done.
In diesem Zusammenhang wird auch auf die US-Patente 3 232 8o7, 3 o99 649,2 619 425,3 ooo 789 und 3 39o 999 verwiesen,von denenIn this context, reference is also made to US patents 3,232,8o7, 3 o99 649.2 619 425.3 ooo 789 and 3 39o 999 referenced, of which
3 09885/13953 09885/1395
dae zuletzt genannte das Fällen von proteinhaltigem Material aus wasserreichen Abfällen von Schlachthäusern,Fiechverarbeitungsanlagen,Stärkeraffinerien und Molkereien durch Zusatz von Lignosulfonsäure beschreibt.the last mentioned is the precipitation of proteinaceous material describes water-rich waste from slaughterhouses, odor processing plants, starch refineries and dairies by adding lignosulfonic acid.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin,die bisher Jahr für Jahr unausgenutzt in den organischen Materialien,wie z.B. Schlachthausabfällen,Molkereiabfällen, städtischen Abwässern u.dgl.enthaltenen und verlorengehenden Proteine auf rationelle Weise in einem solchen Zustand wiederzugewinnen,dass sie für die erneute Verwendung ,insbesondere für die menschliche Ernährung und die Tierfütterung, nutzbar gemacht werden können.The object of the invention is to improve the previous year after year unused and lost proteins contained and lost in organic materials such as slaughterhouse waste, dairy waste, municipal sewage and the like in a rational way to regain such a state that they can be made available for re-use, in particular for human nutrition and animal feeding.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch Wiedergewinnung von reinen Proteinen aus organischen Materialien,die als Hauptbestandteile,ausser Protein,mindestens eine weitere Komponente enthalten dadurch,dass die Trennung mit Hilfe von ausgewählten organischen Lösungen von einem trocknen Material erfolgt. Die benutzte Lösung wirkt auf einen der beiden Hauptbestandteile, z.B.die .Proteine oder auf den oder die weiteren Bestandteile,während der andere feil dann unberührt bleibt.The invention solves the problem posed by the recovery of pure proteins from organic materials, the main constituents, apart from protein, being at least one further component contained in that the separation is carried out with the aid of selected organic solutions from a dry material. The solution used acts on one of the two main components, e.g. the proteins or on the other component or components, while the other remains unaffected.
Die auf die Proteine wirkende,aber gegenüber anderen Komponenten des organischen Materials inactive Lösung wird aus einer Gruppe genommen,die Propylenglycol,m-Cresol und 2-Metoxyäthanol enthält. Eine auf die weiteren Komponenten des organischen Materials einwirkende Lösung,die aber gegenüber Proteinen unwirksam ist,wird aus der Gruppe ausgewählt,die Glycerol und Äthylenglycol enthält. Das organische Material,das der erfindungsgemäseen Behandlung unterworfen wird,enthält folgende BestandteileiMakromulekulare Substanzen ,die in Wasser unlöslich sind,wie Cellulose oder Kollagen, Wasser Fette,Pueteine,Salze,Wasser,wasserlösliche Kohlehydrate. Die übrigen Bestandteile des organischen Materials werden nachstehend "der Be st"genannt.The one acting on the proteins, but compared to other components The inactive organic material solution is taken from a group containing propylene glycol, m-cresol, and 2-metoxyethanol. A solution that acts on the other components of the organic material, but is ineffective against proteins, is turned off selected from the group containing glycerol and ethylene glycol. The organic material which is subjected to the treatment according to the invention contains the following components: macromulecular substances which are insoluble in water, such as cellulose or collagen, Water fats, pueteins, salts, water, water-soluble carbohydrates. The remaining constituents of the organic material are hereinafter referred to as "the Be st".
Zur Wiedergewinnung von reinen oder unveränderten Proteinen,z.B. durch Dispersion,wird das Material gemahlen oder geraspelt,wobei wasserunlösliche Bestandteile getrennt werden.Anschliessend wird das Material unter Beachtung der Temperaturempfindlichkeit der Proteine getrocknet,die mit dem Proteintyp,der Zeit und der Trokkenmetbodevariiert.lm allgemeinen sind 6o-7o°C die obere Grenze.For the recovery of pure or unchanged proteins, e.g. by dispersion, the material is ground or grated, whereby water-insoluble components are separated the material is dried taking into account the temperature sensitivity of the proteins, which varies with the protein type, time and drying method. In general, 6o-70 ° C is the upper limit.
309885/1395309885/1395
Das Rückgewinnen der Proteine aus dem pulverisiertem Material kann
entweder durch Auflösung der Proteine in Propyleuglycol^m-Greeol
oder 2 -Methoxyäthanol oder Mischungen derselben und nachfolgendes
Ausfällen der Proteine erfolgen oder aber durch Auflösung des Restes,der Fette,Kohlehydrate und Salze enthält,aber nicht der Proteine,in
Glycerol oder Äthylenglycol oder Mischungen derselben. Wenn die Proteine in Propylenglycol,m-Cresol oder 2-Hethoxyäthanol
oder Mischungen derselben gelöst sind,wird die proteinhaltige Lösung von dem Rest durch Zentrifugieren oder Filterung getrennt.
Die Proteine können sich dann leicht,z.B.durch Zusatz von Äthanol
und Kühlung,niederschlagen und durch Zentrifugieren oder Filterung
davon getrennt und dann in Wasser aufgelöst werden. Wenn der Rest der Bestandteile,ausser den Proteinen,in Glycerol
oder Äthjrlenglycol gelöst wird,dann wird diese Lpsung von dem Proteinrückstand,
der dann in Wasser aufgelöst wird,getrennt. Das Trennverfahren kann kontinuierlich oder absatzweise erfolgen
Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 ; The proteins can be recovered from the pulverized material either by dissolving the proteins in propyleuglycol ^ m-greeol or 2-methoxyethanol or mixtures thereof and subsequent precipitation of the proteins, or by dissolving the residue, which contains fats, carbohydrates and salts, but not of proteins, in glycerol or ethylene glycol or mixtures thereof. When the proteins are dissolved in propylene glycol, m-cresol or 2-ethoxyethanol or mixtures thereof, the protein-containing solution is separated from the rest by centrifugation or filtering. The proteins can then easily precipitate, for example by adding ethanol and cooling, and separated therefrom by centrifugation or filtering and then dissolved in water. When the rest of the ingredients, except for the proteins, are dissolved in glycerol or ethylene glycol, this solution is separated from the protein residue, which is then dissolved in water. The separation process can be carried out continuously or batchwise. The invention is explained in more detail below with the aid of a few examples.
Example 1 ;
Hierbei handelt es sich um das Trennen der Proteine von Molke,was bisher infolge der ausserordentlich guten Wasserlöslichkeit der einzelnen Komponenten völlig unmöglich war.Es erfolgt* vielmehr nur eine Konzentration.^emäss dem Beispiel erfolgt die Aussonderung der Proteine aus der Molke,dieThis is about separating the proteins from whey what so far as a result of the extraordinarily good solubility in water The individual components were completely impossible. Instead, there is only a concentration the proteins from the whey that
Miltihfett o,8#Milk fat o.8 #
Proteine 0,85εProteins 0.85ε
Lactose 4,5$Lactose $ 4.5
Salze(hauptsächlich NaCl) o,5#Salts (mainly NaCl) 0.5 #
Wasser 93,4$Water $ 93.4
enthält,wobei die Anteile je nach der Art des produzierten Käses schwanken können und die angegebenen Werte nur Durchschnittswerte sind,folgendermassen.contains, the proportions depending on the type of cheese produced can fluctuate and the values given are only average values, as follows.
Io Kilogramm Molke werden zu 5o% Trockensubstanz eingedampft.Rund 80$ der Lactose kristallisieren nach der Kühlung und werden durch Zentrifugieren ausgeschieden.Der als lactosearme Molke bezeichnete Rest enthält10 kilograms of whey are evaporated to 5o% dry matter 80 $ of the lactose crystallize after cooling and become through Centrifugation excreted, which is referred to as low-lactose whey Contains remainder
Milchfett 80 gMilk fat 80 g
3 O 9 b 3 ο / 1 3 9 b3 O 9 b 3 ο / 1 3 9 b
ProteineProteins
LactoseLactose
SalzeSalts
Wasserwater
Der Rest wird zu 3oo g wasserfreiem Pulver getrocknet,das 3 Minuten
lang zusammen mit 7oo g Glycerol geschüttelt und dann zentrifugiert
wird.Das überschüssige Glycerol wird durch Waschen mit
4oo g einer 5o/5o Äthanol/Aceton Lösung entfernt und anschliessend
der feste Bestandteil getrocknet.Auf diese Weise sind 75 g undenaturiertes,wasserlösliches
Proteinpulver gewonnen worden.
In gleicher Weise kann das Verfahren mit Äthylenglycol als Lösungsmittel
ausgeführt werden,wobei sich der gleiche Extractionsanteil
ergibt.
Beispiel 2: The residue is dried to 300 g of anhydrous powder, which is shaken for 3 minutes together with 700 g of glycerol and then centrifuged. The excess glycerol is removed by washing with
400 g of a 5o / 5o ethanol / acetone solution was removed and the solid component was then dried. In this way, 75 g of undenatured, water-soluble protein powder were obtained.
In the same way, the process can be carried out using ethylene glycol as the solvent, the result being the same extraction rate.
Example 2:
Hierbei wird Blutplasma gemäss der Erfindung behandelt.
Blutplasma aus Schlachthäusern hat einen hohen Nährwert.Leider ist
seine Verwendung infolge des hohen Salzgehaltes begrenzt.
GetrocknetesBlfttplasma besteht hauptsächlich ausHere blood plasma is treated according to the invention.
Blood plasma from slaughterhouses is of high nutritional value, but unfortunately its use is limited due to its high salt content.
Dried air plasma consists mainly of
Plasmaproteine 83$Plasma proteins $ 83
Salze 13&Salts 13 &
GlycoseGlycose
NPN(nicht proteinhaltiges Nitrogen)NPN (non-protein nitrogen)
Die Zusammensetzung variiert je nach der Tierart.Die vorstehend angegebenen Werte sind Durchschnittswerte.The composition varies depending on the species. The above given values are average values.
1 Kilogramm getrocknetes Blutplasma wird 5 Minuten lang zusammen mit 6 Kilogramm Propylenglycol geschüttelt,wobei das meiste Pulver
gelöst wird.Der feste Teil wird durch Zentrifugieren ausgeschieden.Die
Lösung wird bis auf -lo°C gekühlt.Dann werden 12 Kilogramm Äthanol von -lo°C zugegeben.Der Niederschlag wird in einer
Zentrifuge ausgeschieden,mit einer 5o/5o Mischung aus Äthanol und Wasser gewaschen und in Wasser aufgelöst.Nach dem Trocknen ergeben
sich 8oo g reine,wasserliche Plasmaproteine.In gleicher Weise
ergibt sich die gleiche Proteinmenge bei der Behandlung mit
m-Gresol oder 2-Methoxyäthanol.
Beispiel 3: 1 kilogram of dried blood plasma is shaken for 5 minutes together with 6 kilograms of propylene glycol, most of the powder is dissolved. The solid part is removed by centrifugation. The solution is cooled to -lo ° C. Then 12 kilograms of ethanol are reduced to -lo ° C. The precipitate is removed in a centrifuge, washed with a 5o / 5o mixture of ethanol and water and dissolved in water. After drying, 800 g of pure, aqueous plasma proteins result. In the same way, the same amount of protein results from the treatment with
m-Gresol or 2-methoxyethanol.
Example 3:
Städtische Abwasser enthalten einen grossen Anteil nahrhafter Substanzen. Daa ist ein grosses Keinigungeproblem,das viele GemeindenUrban wastewater contains a large amount of nutritious substances. Daa is a big disunification problem that many churches have
3 U 9 b J 5 / ι d fi h3 U 9 b J 5 / ι d fi h
-5- 2332R68-5- 2332R68
mit mikrobiologischen Kulturen behandelntum sie weitgehend zu neutralisieren.Biese Abwäaser enthalten einen grossen Anteil an Proteinen.Sie sind jedoch stark infiziert und daher für die Ernährung und Fütterung ungeeignet.deal with microbiological cultures t them largely neutralisieren.Biese Abwäaser contain a large proportion of Proteinen.Sie, however, are heavily infected and therefore unsuitable for food and feed.
Gemäss diesem Beispiel werden Io Kilogramm eines entwässerten mikrobischen Schlammes mit einer Trockensubstanz von 5o# entsprechend der Erfindung behandelt.Die vorhandenen Mikroorganismen werden in bekannter Weise behandelt und dann das Material getrocknet,wobei 5 Kilogramm Pulver folgender Zusammensetzung erhalten werden> ProteineAccording to this example, 10 kilograms of a dewatered microbial sludge are treated with a dry substance of 50 # according to the invention. The microorganisms present are treated in a known manner and then the material is dried, whereby 5 kilograms of powder of the following composition are obtained > proteins
SalzeSalts
Cellulose 47#Cellulose 47 #
Das Pulver wird mit 15 Kilogramm Propylenglycol 5 Minuten langgemischt.Der feste Bestandteil wird zentrifugiert.Dann werden 3o Kilogramm Äthanol von -lo°Czu der Propylenglycollösung hinzugegeben.Der sich bildende Niederschlag wird mit einer Zentrifuge getrennt.Nach dem Waschen mit einer 5o/5oÄthanol/Wasser Lösung wird der Niederschlag in Wasser gelöst und getrocknet.Dadurch werden 2 Kilogramm reines,wasserlösliches Proteinpulver erhalten. In gleicher Weise und mit dem gleichen Resultat kann die behandlung mittels m-Cresol oder 2-Methoxyäthanol erfolgen. Wie die Beispiele zeigen»ist das Verfahren nach der Erfindung zur Extraction von Proteinen aus organischem Material durch die Verwendung von Lösungemjbtteln gekennzeichnet,die eine spezifische Lösungsfähigkeit besitzen,wodurch Proteine von anderen Bestandteilen aus dem trocknen organischen Material ausgeschieden werden.The powder is mixed with 15 kilograms of propylene glycol for 5 minutes solid component is centrifuged. Then 30 kilograms of ethanol at -lo ° C are added to the propylene glycol solution The precipitate that forms is separated with a centrifuge. After washing with a 5o / 5o ethanol / water solution the precipitate is dissolved in water and dried, yielding 2 kilograms of pure, water-soluble protein powder. The treatment can be done in the same way and with the same result by means of m-cresol or 2-methoxyethanol. As the examples show, the method according to the invention is for the extraction of proteins from organic material through the use characterized by solution emjbtteln, which have a specific dissolving capacity, whereby proteins from other constituents excreted from the dry organic material.
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