-
Verfahren zur Extraktion von Kollagen und die Weiterverarbei-
-
tung zu Gelatine Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Extraktion von Kollagen aus organischen Abfällen tierischen Ursprungs im Hinblick
auf die Herstellung von Gelatine.
-
In der ganzen Welt wird Gelatine zur Zeit aus tierischen organischen
Substanzen wie Knochen, Hautabfällen, Knorpel, Sehnen
und dergleichen
hergestellt. Nach bekannten Verfahren zur Behandlung dieser ersten Ausgangsmaterialien
werden zuerst Fremdsubstanzen entfernt und anschließend das Kollagen hydrolisiert,
um schließlich Gelatine zu erhalten.
-
Bei Knochen wird das Calcium mit sauerer Lösung ausgewaschen und entfernt;
bei Abfällen der H§ute,der Sehnen usw. werden die Fremdrubstanzen wie Albumin, Kondrin,
Muzin, Keratin durch längeres Auswaschen mit Kalkmilch entfernt; in jedem Falle
sind zusätzlich zu diesen Verfahrensschritten vorgeschaltete oder nachgeschaltete
Maßnahmen zum Fettentzug vor gesehen.
-
Die zur Zeit bekannten Verfahren sind demnsch langwierig und erfordern
ausgedehnte Anlagen. Die Auagangsmaterialien werden an den Behandlungsstellen gesammelt,
nachdem sie in loser Schüttung und damit unter Bedingung versandt worden sind, die
keine sichere Konservierung ermöglichen. Die Ausgangsmaterialien kommen häufig in
einem Zustand nahe der Verwesung an, so daß das noch verwendbare Material ausgelesen
und zurechtgeschnitten werden muß, was für das Personal sehr unangenehme Arbeiten
darstellt. Dieser Zustand der Ausgangsmaterialien macht auch sahlreiche Waschvorgänge
erforderlich.
-
Das für die Weiterbehandlung bestimmte Material wird anschließend
mehrmals in Wasser aufgekocht, Jeweils für eine Dauer von 6 bis 8 Stunden, um Jeweils
Gelatinebrühe zu erhalten. Die Gelatinebrühe wird anschließend konzentriert,
daraufhin
läßt man in einem kühlen Raum ausgelatieren. Der ausgelatinierte Block wird dann
in Scheiben geschnitten und dann gegebenenfalls in feinere Körnung in Form von Granulat
oder Schuppen übergeführt, die einem Trockner zugeführt werden, um ein Produkt mit
wenig Wassergehalt zu erhalten.
-
Wie ausgeführt, sind die zur Zeit bekannten Verfahren aufwendig und
erfordern eine gewisse Anzahl von Verfahrensschritten vor und nach dem Gelieren,
welche vom Personal in Handarbeit durchgeführt werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile
zu beheben und ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Herstellung mn im wesentlichen
entwässerter Gelatine anzugeben, das mit einer wesentlich kürzeren Durchlaufzeit
gegenüber bekannten Verfahren auskommt.
-
Die Erfindung ermöglicht somit die Extraktion tierischer Abfälle zu
einem Zwischenprodukt "gelangen", d.h., einem Erzeugnis, das sich durch einfache
anschließende Wasserzufuhr wieder in ein "Gel" oder in Gelatine überführen läßt.
-
Zu diesem Zweck wird mit dieser Erfindung ein Verfahren der Extraktion
von Kollagen im Hinblick auf die Herstellung von Gelatine aus tierischen Abfällen
angegeben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausgangsmaterialien (Abfälle
von Häuten, Nerven oder Sehnen) bereits in der Schlachterei behandelt
und
dabei den folgenden Verfahrensschritten unterworfen werden: a) Die Ausgangsmaterialien
(Häute oder Sehnen) werden gewaschen und in einer Sodalösung entfettet, welche die
Aufweitung der Poren bewirkt, was die Entfernung von Blut und Fettkörpern erleichtert;
b) das Material wird physikalisch zerkleinert und in die Form einer Paste oder eines
Freies überführt; c) die vom anfänglichen Waschschritt her (Verfahrensschritt a))
alkalische Paste wird auf einen neutralen pH-Wert eingestellt und die auf einen
neutralen pH-Wert gebrachte Paste wird mehrmals mit kaltem Wasser gewaschen und
gespült; d) zum Entzug von Wasser wird die Paste anschließend unter Druck filtriert,
damit nur feste Bestandteile zurückbleiben, die einen Kuchen bilden, der im wesentlichen
aus reinem Kollagen besteht.
-
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Gelatine
aus Kochbrü-he des Kollagens, die kontinuierlich und ohne Unterbrechung der Zufuhr,
der Gewinnung von Gelatine und der Trocknung arbeitet.
-
Weitereinzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels; hierzu dienen auch zwei Blatt Abbildungen mit den Fig.
1 und 2; im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschema und Fig.
2 eine Seitenansicht einer Gelier- und Trocknungs-Einrichtung.
-
Bei der Erfindung geht man von tierischen Abfällen aus, wie sie in
Schlächtereien anfallen; weiterhin von Teilen des Felles, die in Gerbereien nicht
verwendbar sind; nämlich den Fellteilen an den Gliedern, dem Kopf, dem Schwanz usw.
oder gegebenenfalls den weniger wertvollen Fellteilen (vom Bauch z.B.), deren Verwendung
in der Gerberei weniger interessant ist. Die Fellteile werden so behandelt, daß
nur die Unterhaut zurückbehalten wird. Die Fellstücke werden abgeschabt und gespalten,
um anhaftende Teile, etwa die innere Fettschicht, oder die äußere Haut mit den Haaren
und ihren Wurzeln zu entfernen. Es wird also nur die Unterhaut der nachfolgenden
Behandlung unterzogen.
-
Die Ausgangsmaterialien werden in den Schlachthöfen gesammelt und
im Durchschnitt nicht über einen Zeitraum von mehr als drei Stunden nach der Schlachtung
in diesem Zustand aufbewahrt.
-
Die in der beschriebenen Weise erhaltene frische Unterhaut wird mit
einer (etwa 0,25 normalen) Sodalösung zum ersten Mal gewaschen und entfettet; dies
erfolgt mit kaltem Wasser von mindestens 100C, unter Umrühren für eine Zeitspanne
von 15 bis 60 min. Auf diese Weise wird die Unterhaut bereits von einem großen Teil
der nicht erwünschten organischen Substanz befreit, insbesondere wird das Blut-Albumin
beseitigt, welches
noch nicht koaguliert ist und leicht durch kaltes
Wasser entfernbar ist. Die erste Waschung bewirkt auch eine Aufweitung der Poren,
was die lösung und Entfernung des Blutes erleichtert.
-
Im dargestel'ten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein Wechsel zwischen
den beiden Waschbädern 1 und 2 angedeutet (als fakultative Maßnahme). Das erste
Bad 1 enthält im wesentlichen Wasser unc das zweite Bad 2 mit dem Rührer 3 vollendet
die erste Waschung unter den bereits erläuterten Bedingungen.
-
Nach der Spülung der frischen Unterhautstücke erfolgt eine erste Zerteilung
und Entfaserung in einer Messervorrichtung 4; das bereits in kleine Stücke überführte
Material wird einer Vorrichtung mit drehenden Messern vom Typ "Cutter" zugeführt,
wie diese in der Nahrungsmittelindustrie und insbesondere in der Wursterei verwendet
wird. Zu diesem Zweck eignet sich besonders eine unter dem Namen "Electroblitz"
vertriebene Vorrichtung. Es versteht sich, daß die verwendeten Hautabfälle abgeschabt
und gespalten werden, und zwar mit einer speziell dafür eingerichteten Maschine,
die von Vorrichtungen abgeleitet sind, die bei der Saffianlederwarenindustrie zur
Bearbeitung kleiner Oberflächen von gegerbtem Leder verwendet werden.
-
In der Schneidvorrichtung werden die Abfälle so lange behandelt, um
das Ausgangsmaterial in den pasten- oder breiförmigen Zustand überzufUhren.
-
Dieser Brei kann dann in weiteren fakultativen Schritten in dem Behälter
6 nochmals mit einer Natron- oder Sodalösung entfettet und gewaschen werden.
-
Nach einer Spülung wird das Ganze in dem Behälter 7 durch Zugabe von
einer geeigneten Menge Salzsäure neutralisiert, d.h., die Masse wird auf einen neutralen
pH-Wert eingestellt.
-
Der Brei wird dann in einem Behälter 8 ein- oder mehrmals längere
Zeit gespult. Man erhält danach eine Paste, die frei ist von allen, in kaltem Wasser
löslichen Bestandteilen. Kollagen ist nämlich erst über 30 0C löslich und alle vorhergehenden
Schritte wurden bei einer Temperatur unterhalb von 300C ausgeführt.
-
Nach Verlassen des Behälters 8 wird die Paste in einer Presse ,Brei
, 9 unter Druck filtriert; das in dem noch vorhandene Wasser wird abgeführt, so
daß nur noch ein Wassergehalt von 15% bis 20% zurückbleibt; hierzu eignet sich eine
Obstpresse 9.
-
Nacheinander erhaltene Filterkuchen werden bei 10 aufeinandergestapelt;
sie bestehen praktisch aus reinem Kollagen und bilden ein Erzeugnis Gelangen, das
nach Wasserzufuhr Gelatine bildet. Die Filterkuchen können getrocknet und danach
beliebig lange gelagert werden, um danach daraus die Gelatine herzustellen.
-
Der letzte Verfahrensschritt besteht darin, die Filterkuchen aus Gelagen
oder Kollagen 10 zu verarbeiten; hierzu dient eine
Kocheinrichtung
11, mit welcher das Kollagen vollständig aufgelöst und in eine Gelatinebrühe hoher
Dichte überführt wird.
-
Diese Brühe oder Brei wird nach dem Kochen mit einer Temperatur von
etwa 400C in einen Behälter 12 für die Zwischenlagerung geleitet und anschließend
auf eine Aufnahme- und Trocknungseinrichtung 13 ausgegossen, deren Einzelheiten
mit Fig.2 dargestellt sind.
-
Zu der Einrichtung 13 gehört eine obere Etage zur Gelierung mit einem
bei 500 gehaltenen Gehäuse 14, in dem ein Endlosförderer angeordnet ist. Der Endlosförderer
weist ein Stahlband 15 auf, welches um Rollen 16 und 16' geführt und durch einen
nicht dargestellten Motor mit einer mittleren Geschwindigkeit zwischen 1 und 10
m/min antreibbar ist. Die Zug- oder Trumlänge des Förderers 15 kann in der Größenordnung
von 8 m eein; in der bevorzugten Ausführungsform liegt die Breite des Bandes in
der Größenordnung von 50 cm. Auf dem Transportband 15 hat der aus dem Behälter 12
stammende Brei beim Durchlauf durch das Gehäuse 14 bei 50C genügend Zeit, daß die
Gelatine erstarrt und sich ein Film bildet, der am Bandende auf weitere Rollbänder
17, 17', 18, 18' abgegeben wird. Die Förderrichtung dieser Bänder läuft vor und
zurück; die Bänder sind in einer Trocknungsetage angeordnet. Diese Trocknungsetage
wird von einem Gehäuse 19 umgeben, in welches mittels einem Gebläse 20 trockene
Luft bei Umgebungstemperatur oder einer Temperatur im Bereich von 100 bis 300C eingeleitet
wird. Durcn den Trocknungsschritt
wird das in dem Gelatine-Film
oder -Haut enthaltene Wasser während des Durchlaufs durch die Förderbänder 17, 17',
18, 18' entzogen. Unter diesen Förderbändern befinden sich auf mehreren Etagen angeordnete
Rollen 21, 22 usw., die nunmehr zur weiteren Förderung des in Bandform vorliegenden
Gelatine-Films genügen, da sich infolge des Wasserentzuges eine genügende mechanische
Festigkeit eingestellt hat, so daß eine Unterstützung durch Förderbänder nicht länger
erforderlich ist. Die äußeren Rollen 23, 23', 24, 24' dienen zur Umlenkung des bandförmigen
Gelatine-Films in die jeweils entgegengesetzte Richtung. Am Ende des Durchlaufs
wird der Gelatine-Film auf einem Rollkern 25 autpspult, der durch eine mechanische
Einrichtung angetrieben wird, beispielsweise durch ein auf der Kernverlängerung
aufgespultes Seil, welches durch ein Gewicht mit gleichmäßigem Zug angetrieben wird.
Die Förderer 17, 17' und 18, 18' werden vom Antrieb des Förderers 15 angetrieben,
während es sich bei den horizontalen Rollen 21, 22 sowie den Umlenkrollen 23, 23',
24, 24' um nicht angetriebene Rollen handelt.
-
Am Ende der Behandlung erhält man Gelatine in Form einer Folie oder
eines transparenten Filmes, der als Wickel 26 auf dem Wickelkern 25 aufgespult erhalten
wird. Der Gelatinewickel 26 kann dann in einzelne längliche, riemenförmige Stücke
zerteilt werden. Hierzu eignen sich Bederbearbeitungsmaschinen zur Herstellung von
Riemen oder Bändern. Die Gelatinestreifen können anschließend quer zerschnitten
werden, so daß kleine Platten
oder Schuppen entstehen, die in
Zerkleinerungsmaschinen zu Pulver weiterverarbeitet werden können.
-
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gelatine ist
ein Extrakt aus reinem Kollagen, bei dem die Aufeinanderfolge der Aminosäurenketten
intakt geblieben ist und Substanzen mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften (wie
Albumin) die ansonsten untrennbar vorliegen, nicht vorhanden sind, da sie bereits
vorher aus dem Ausgangsgewebe entfernt worden sind.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt nicht einfach eine Verbesserung
von bereits bestehenden Verfahrensabläufen dar, vielmehr ist es ein von Grund auf
neues Verfahren. Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Gelatine wird von
einem Ausgangsmaterial ausgegangen, welches Kollagen und daneben unerwünschte andere
Substanzen enthält, welche später entfernt werden müssen. Beim erfindungsgemäßen
Verfahren hingegen werden schon-von Anfang an die Kollagen-Fasern abgetrennt, so
daß deren Gewinnung erleichtert ist und nur ein Produkt behandelt werden muß, das
im wesentlichen aus reinem Kollagen besteht. Unter diesen Bedingungen ist die erzeugte
Gelatine frei von mineralischen Verunreinigungen und die früher übliche Anwendung
von Kalkmilch zum Mazerieren zur Entfernung von Nebenprodukten von der Art des Albumins
ist nicht länger erforderlich.
-
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden als Zwischenprodukt Filterkuchen
aus im wesentlichen reinem Kollagen erhalten; diese Filterkuchen in Form von Kollagen-Scheiben
können nach der Entwässerung gelagert und über eine lange Zeitspanne aufbewahrt
werden. Es kann somit ein Zwischenlager für Zwischenprodukte gebildet werden, aus
denen die Gelatine später durch Kochen, Ausgelieren und Trocknen erhalten wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einfacher Ausrüstung ohne
teuere Investitionen realisiert werden. Die zur Herstellung der Filterkuchen oder
Kollagen-Scheiben führenden Verfahrensschritte erfordern einige Behälter, die durchaus
nicht sehr groß sein müssen; weiterhin sind eine an sich bekannte Cutter-Schneidvorrichtung,
wie sie in der Nahrungsmittelindustrie verwendet wird, sowie eine Obstpresse erforderlich.
-
Diese ersten Verfahrensechritte können also ohne Schwierigkeiten am
Ort der Schlächterei durchgeführt werden, wo die Abfälle und Hautstücke anfallen;
diese werden dann unmittelbar behandelt, bis die Filterkuchen oder Kollagen-Scheiben
anfallen.
-
Die weiteren Verfahrensschritte zum Kochen, Ausgelieren und Trocknen
können ebenfalls in der Schlächterei ausgeführt werden, sofern dies durch den Anfall
der zu behandelnden Produkte gerechtfertigt ist. Aufgekocht wird in einem Rochbehälter
bekannter Art und lediglich die Einrichtung zur Geiierung und Trocknung weist spezielle
Merkmale auf. In jedem Fall braucht
nur wenig teueres Material
in Gang gesetzt werden und die Vorrichtung kann leicht realisiert werden, ohne kostspielige
Investitionen am Ort des Anfalls, d.h., in den Schlächtereien.
-
Nach einer Variante kann die Erfindung bei jeder Schlächterei bis
zum Stadium der Herstellung des Zwischenprodukts Tilterkuchen aus Kollagen" ausgeführt
werden; diese können nach Entwässerung und Trocknung gelagert und ohne spezielle
Vorkehrungen verschickt werden. Das Zwischenprodukt kann dann in Verarbeitungazentren
zur Herstellung der Gelatine verbracht werden. Die Verfahrensschritte zum Auskochen,
Gelieren und Trocknen werden also für mehrere Schlächtereien zentral durchgeführt.
-
Die Erfindung ermöglicht somit die Verwertung von Materialien, die
bei ihrem Anfall als wertlos gelten. Die Erfindung ermöglicht ausserdem die Verwertung
des "LedersW der geschlachteten Tiere zu rationalisieren; tatsächlich war früher
die traditionelle Verwertung der Fellabfälle begrenzt; da diese Abfälle praktisch
als wertlos angesehen wurden. Demgegenüber werden erfindungsgemäß die Abfälle verwendet
und ausgebeutet, was zu einer beträchtlichen Wertsteigerung führt. Das Zuschneiden
der Felle kann rationalisiert werden, indem den Gerbereien der wertvollste Teil
des Fells zur Herstellung von Leder überlaseen wird, wobei ein geometrischer Zuschnitt
vorgesehen wird, um Teile von im wesentlichen gleicher Form und Qualität zu erhalten,
was
wieder eine bessere Verwertung bei den Gerbereien ermöglicht. Die nach diesem System
erhaltenen großen Abfälle, welche vorher verloren waren, werden im Rahmen der Anwendung
der Erfindung verwertet und in Filterkuchen aus entwässertem Kollagen und schließlich
in Gelatine umgewandelt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren verkürzt beträchtlich die zur Herstellung
des Endproduktes benötigte Zeit, da zwischen den ersten Behandlungsschritten an
den Abfällen der Felle der geschlachteten Tiere bis zum Erhalt der Gelatine nur
etwa 24 bis 36 Stunden liegen; demgemäß hat sich bei den früheren Vorrichtungen
und Verfahren die Gewinnung von Gelatine über 6 bis 8 Wochen erstreckt. Weiterhin
werden die Arbeitsbedingungen für das Personal verbessert, einerseits durch den
wenigstens teilweise automatischen Charakter der Verfahrensschritte, insbesondere
beim Rochen, Gelieren und Trocknen und zum andern, weil die Ausgangsmaterialien
im frischen Zustand verarbeitet werden.
-
Leerseite