KR100283035B1 - 젤라틴의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료가 분쇄된 후 물과 혼합되어 슬러리가 형성되는 단계; 이 슬러리가 산으로 처리된 후 가열되어 원료중의 콜라겐이 노출되는 단계; 슬러리의 pH 및 온도가 다시 한 번 조절되는 단계; 슬러리가 액체 부분과 고체 잔류물로 분리되는 단계; 그리고 젤라틴이 액체 부분으로 부터 회수되는 단계를 포함하는, 콜라겐-함유 원료로 부터 젤라틴을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

젤라틴의 제조방법

본 발명은 콜라겐 함유 원료로부터 젤라틴을 제조하는 방법에 관한 것이다.

젤라틴은 주로 식품 산업에 이용되며, 약제업, 사진업, 섬유업 및 제지업에도 이용되는 천연 생성물이다.

젤라틴은 동물, 포유동물 뿐만 아니라 어류의 외피, 결합 조직, 뼈 및 다른 부분에서 생기는 콜라겐으로부터 수득되는 단백질이다. 뼈 부분에 있어서, 콜라겐은 무기물로 둘러쌓인 섬유성 매트릭스의 형태로 존재된다. 현미경으로 적당하게 채색된 뼈 부분을 관찰할 경우, 당업자는 뼈 부분이 콜라겐 섬유의 조밀하게 차있는 관속에의해 교차되어 있음을 알 수 있다. 전자현미경으로 관찰했을 경우, 상기 섬유가 약 400 내지 1200Å의 직경을 갖는 피브릴로 이루어진 것을 볼 수 있다. 피브릴은 결합 조직의 피브릴과 유사한 교차 스트립 구조를 갖는다. 평균적으로, 건식 중량을 기준으로 하여 뼈부분의 약 3분의 1이 콜라겐으로 이루어져 있다. 무기 상은 3·Ca₃(PO₄)₂·Ca(OH)₂, 히드록시아파타이트와 유사한 X-선 회절 패턴을 갖는 작고 조밀하게 채워진 결정(50×600Å)으로 이루어진다.

콜라겐 피브릴은 길이 300㎚ 및 두께 1.5㎚인 막대기 모양의 콜라겐분자(트로포콜라겐)를 포함한다. 트로포콜라겐은 소위 알파 사슬이라 불리는, 삼중 나선을 형성하는 3가지 폴리펩티드 사슬을 포함한다. 피브릴에 있어서, 트로포콜라겐은 소위 텔로펩티드라 불리는, 분자 말단에 주로 위치하는 공유 결합에 의해 교차 결합된다. 천연 트로포콜라겐은 조밀하게 채워진 나선 구조이기 때문에 알칼리, 산 및 효소적 가수분해에 매우 저항성이 있다. 그러나, 텔로펩티드는 상기의 가수분해에 대한 내성은 높지만, 나선 구조로 되어 있지 않기 때문에, 불규칙 영역 또는 구상 영역으로 간주될 수 있다.

콜라겐 분자가 열 변성될 경우, 삼중 나선은 꼬이지 않으며, 자유 폴리펩티드 사슬이 형성된다. 즉, 젤라틴이 얻어진다. 콜라겐 분자가 뼈 조직과 같은 조직중에 존재할 경우, 상황은 더욱 복잡해진다. 트로포콜라겐 분자를 용해하고, 열 변성시켜 젤라틴을 수득하기 위해서는, 분자간의 공유 교차 결합이 끊어져야 한다. 이것은 고온 가열에 의해(오토클래이브에 의해) 유도될 수 있다. 그러나, 상기 열은 교차 결합을 끊는 것이 아니라, 트로포콜라겐에서 결합의 불규칙한 가수분해를 일으켜서, 품질이 낮은 젤라틴을 형성시킨다. 따라서, 가장 일반적으로 사용되는 방법에 있어서, 텔로펩티드 및 교차 결합은 저온(15 내지 25℃)에서 가수분해되어, 손상되지 않은 삼중 나선을 유지시키고, 트로포콜라겐을 추출한다.

뼈로부터 젤라틴을 제조하기 위한 종래 기술에 있어서, 뼈 전체 또는 뼈 조각들을 먼저 저온에서 수 일동안에 산으로 완전히 광물질을 제거하여, 콜라겐 매트릭스를 노출시켜, 오세인을 수득하였다. 분리단계에서 수행되는 광물질 제거는 많은 양의 산이 소비되는 pH〈2에서의 처리를 포함한다. 분리 및 완전한 광물질 제거는 뼈 원료를 토대로 하는 오늘날의 젤라틴 제조분야에서 매우 중요하다. 상기 광물질 제거의 목적은 뼈중의 칼슘염을 용해시켜서, 콜라겐 매트릭스를 노출시키는 것이다. 칼슘은 묽은 염산으로 처리하면 용해되는 히드록시아파타이트 형태로 존재한다. 광물질 제거 후에, 오세인은 저온에서 1 내지 6 개월동안 라임 또는 라임 밀크와 같은 알칼리물에 의해 “조절”된다. 이러한 처리로 인하여, 분자내 결합이 끊어지고, 용액은 중화되며, 콜라겐이 고온(50 내지 95℃)에서 추출된다. 상기 콜라겐을 변성시켜, 젤라틴을 수득한다.

오늘날의 젤라틴 제조방법은 사용된 원료가 뼈 또는 가죽(스플릿, 껍질)인지 또는 다른 결합 조직 물질인지에 따라 구별된다.

광물, 가죽 및 결합 조직 비함유물은 광물질이 제거되지 않지만, 뼈원료에서와 똑같은 방식으로 처리된다.

선택적으로, “조절”은 산 처리를 포함할 수 있으며, 이는 세척하고, 선택적으로, 더 작은 조각으로 나눈 후, 원료를 저온에서 1 내지 4 일동안 산배스중에 유지시키는 것을 뜻한다. 또한, 산 조절은 pH〈2에서 발생한다. 이용된 전처리 유형은 주로 원료의 기원을 토대로 한다. 오세인, 송아지 및 소 가죽이 주로 알칼리성 방법에 따라 처리되는 반면에, 베이컨 껍질은 고지방 함량 때문에, 산성 방법에 특히 적합하다. 추가로, 오래된 가죽은 물질중에 교차 결합이 많이 발견되기 때문에, 알칼리성 방법에 따른 처리를 필요로 한다. 더 어린 가죽의 경우에 있어서는, 산 방법이 용이하게 사용될 수 있다.

오세인 및/또는 가죽 재료를 장시간(6개월까지)동안 라임 또는 라임 밀크(pH가 약 11 내지 12)로 처리하는 알칼리 처리는 물을 여러 회 갈아주어야 하므로, 매우 많은 양의 공정수 및 화학제품을 필요로한다. 따라서, 1000 l 이하의 물이 1kg의 젤라틴을 생성시키는데 요구될 수 있다. 더욱이, 라임 처리 후, 탈라임화 시켜야 하는 복잡한 방법 단계이다.

산 처리가 알칼리 처리만큼의 시간 소모는 아닐지라도, 콜라겐의 대부분을 노출시키기 위해서는 하루 또는 수 일이 요구된다.

또한, 종래 기술은 수용 가능한 결과를 산출하기 위해 수 많은 추출단계들(6 또는 7 단계 이하)을 요구한다. 수득된 젤라틴의 질은 균질하지 않으며, 일반적으로 많은 추출 단계로 변성된다. 고품질의 젤라틴은 제1단계만으로 수득된다.

따라서, 종래 방법의 단점은 주로 매우 긴 처리 시간 및 상당한 양의 공정수 및 화학제품이 요구되어, 그 결과 많은 양의 폐수 및 이와 관련된 환경 문제를 초래한다는 점이다. 추가의 단점은 서로 상이한 원료는 서로 상이한 처리를 요한다는 것이다. 물론, 긴 처리 시간은 젤라틴의 수득율 및 품질에 불리한 영향을 미친다.

독일 특허 제 27 47 798호에는 시뉴(sinew) 및 가죽으로부터 콜라겐을 추출하고, 추출한 콜라겐을 처리하여 젤라틴을 제조하는 방법이 기재되어있다. 이 방법에 있어서, 알칼리 처리는 사용된 원료로부터 콜라겐을 회수하기 위한 상이한 세척 단계와 교대로 수행된다. 상기 방법이 수행되는 동안, 상당한 양의 공정수가 공급되고, 배출 되며, 상기에 언급된 바와 같이 상당한 양의 폐수 및 이와 관련된 환경 문제를 초래한다. 추가로, 독일 특허의 방법은 시뉴 및 가죽에만 적용될 수 있다.

EP-B1-0 323 790호에는 골분으로부터 젤라틴을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 다른 종래 기술의 방법과 마찬가지로, 이 방법은 산처리 방법과 교대로 수행되는 상이한 세척 단계를 포함한다. 따라서, 이 방법도 환경적 문제를 야기시키는 많은 양의 공정수를 필요로 한다.

응용 분야에 따라, 요구되는 상이한 품질은 젤라틴에 의존한다. 겔화용량 및 겔 강도는 젤라틴의 중요한 2가지 성질이다. 통상적으로, 겔 강도는 블루움 수(Bloom number)를 나타낸다. 따라서, 블루움 수가 약 240 보다 높은 것은 고품질의 젤라틴을 의미하고, 블루움 수가 약 120 내지 240 인것은 평균 품질의 젤라틴을 의미하며, 블루움 수가 약 120 미만인 것은 저품질의 젤라틴을 의미한다.

따라서, 비용 효율적이고, 환경 친화적인 고품질의 젤라틴을 제공하는것이 절실히 요구되고 있으며, 이것은 더 짧은 잔류 시간, 더 적은 공정수 및 화학제품을 포함하며, 따라서 더 적은 폐수를 포함한다.

본 발명의 목적은 비용 효율적이고, 환경 친화적인 고품질의 젤라틴을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상이한 종류의 콜라겐 함유 원료 뿐만 아니라 상기 물질의 혼합물에 대해 이용될 수 있는 젤라틴을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 있어서, 상기 목적들은 콜라겐 함유 원료로부터 젤라틴을 제조하는 방법에 의해 달성되며, 상기 방법은

a) 원료를 1㎜ 이하의 입자 크기로 분쇄하는 단계;

b) 분쇄된 원료를 물과 혼합하여 슬러리를 형성시키는 단계;

c) 단계 b)로부터의 슬러리를 임의의 순서로, 1초 내지 1 시간 동안 pH 2 내지 5로 조절한 후, 60 내지 130℃의 온도로 조절하는 단계;

d) 슬러리의 온도를 다시 한 번 조절하는 단계;

e) 슬러리를 젤라틴 함유 액체 분획과 고체 잔류물로 분리하는 단계;

f) 분리 전 또는 분리 후에 각각 슬러리 또는 액체 분획의 pH를 조절하는 단계; 및,

g) 근본적으로 단계 a) 내지 f)중에서 공정수를 제거하지 않으면서, 여과 단계 및/또는 다른 세척 단계에서 액체 분획으로부터 젤라틴을 회수하는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법은 동물로부터의 가죽, 슬플릿, 껍질, 연골, 시뉴, 장, 위, 결합 조직 물질 및 상이한 유형의 뼈 물질과 같은 상이한 콜라겐 함유물질에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은 수득율을 추가로 증진시키기 위해 부분적인 광물질 제거 및/또는 효소 처리를 포함할 수 있다. 만약 이러한 처리를 포함할 경우, 이 처리는 단계 c) 전에 수행된다. 그러나, 우수한 수득율은 이러한 부가적인 처리 없이 얻어진다. 선택적으로, 이용된 원료는 분쇄되기 전에 탈지될 수 있다.

pH 및 온도 조절을 포함하는 효소 처리가 단계 c) 전에 수행된다면, 분쇄된 원료 슬러리의 pH는 사용될 효소에 적합한 pH로 먼저 조절되어, 적당한 pH로 효소의 변성을 방지해야 한다.

젤라틴 제조를 위한 본 발명의 방법은 연속식 또는 반연속식 뿐만 아니라 배치식을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 제1도에 개략적으로 예시되어 있다. 어떠한 콜라겐 함유 원료도 사용될 수 있다. 먼저, 원료를 적당한 크기로 분쇄한다. 그 후, 입자를 슬러리화하고, 형성된 슬러리에 산을 첨가하여 산성화시키고, 특정 시간동안 유지되는 고온으로 가열시킨다. 이 후, 처리된 슬러리를 냉각시키고, 고체 물질을 젤라틴 함유 액체 분획으로부터 분리시킨다. pH를 증가시키기 위해, 액체 분획에 염기를 교반하에 첨가하고, 젤라틴 함유 용액을 처리한 후, 종래 기술에 따라 세척하여 젤라틴 용액을 형성시킨다. 이 단계에서만이 공정수가 생성물로부터 분리된다.

산 처리 후, pH를 증가시키기 위해 첨가된 염기는 고체 물질의 분리후가 아닌 분리 전에 추가로 첨가될 수 있다.

본 발명에 따른 방법이 더욱 상세히 설명될 것이다.

이용된 원료는 예를 들어, 도살장, 미트 컷팅 센터(meat-cutting center) 또는 어류 산업장으로부터 수득된다. 본원에 사용된 용어 “콜라겐 함유 원료”는 혼합되지 않은 콜라겐 함유 원료 및 혼합된 콜라겐 함유 원료를 의미한다. 이용된 원료는 모든 타입의 포유류 뿐만 아니라 어류로부터 기원되는, 상기에서 언급한 한 가지 이상의 물질일 수 있다.

콜라겐 함유 원료는 1㎜ 이하의 평균 입자 크기로 분쇄된다. 습식 분쇄 또는 건식 분쇄의 분쇄는 적합한 종래의 장치가 이용되는 한 단계 이상의 단계로 수행된다. 평균 입자 크기는 약 1㎜ 이하, 바람직하게는 약 300㎛ 이하여야 한다. 〈100㎛의 평균 입자 크기가 특히 적합하며, 〈40㎛의 평균 입자 크기가 가장 바람직하다. 선택적으로, 물질은 분쇄 전에, 예를 들어, 지방 함량이 3 중량%를 초과하지 않도록 탈지될 수 있다. 이러한 단계가 중요하지 않다 하더라도, 저 지방 함량은 후속의 공정 단계를 촉진시킨다.

분쇄된 물질은 물과 혼합되어 슬러리를 형성하며, pH 및 온도는 임의의 순서로 조절된다. pH는 적합하게는 2 내지 5, 바람직하게는 3.5 내지 5로 조절된다. 온도는 적합하게는 60 내지 130℃, 바람직하게는 80 내지 110℃이다. 슬러리는 상기 온도에서 1초 내지 1시간, 바람직하게는 5 내지 40분, 및 가장 바람직하게는 10 내지 30분 동안 유지된다. pH, 온도 및 시간은 분쇄정도에 따라 결정되고, 품질 요건은 제조될 젤라틴에 의존한다.

젤라틴으로 전환되는 콜라겐의 양은 입자 크기가 감소될 수록, pH가 감소될 수록, 온도가 증가될 수록, 잔류 시간이 연장될 수록 증가된다. 그러나, 물질에 더욱 많은 처리가 행해지면, 형성된 젤라틴의 질은 더욱 낮아 진다. 따라서, 상기 변수들은 목적하는 젤라틴의 품질을 수득하도록 조합되어야 한다. 몇몇 응용에 있어서, 저품질의 젤라틴도 물론 적용될 수 있다.

분쇄 후에, 물질은 선택적으로는 제조 효율을 강화시키고, 젤라틴의 총 수득율을 증가시키기 위해, 단시간에 부분적인 광물질 제거 및/또는 효소처리될 수 있다. 부분적인 광물질 제거는 인산과 같은 산을 이용하여 수행된다. 효소 처리는 하나 이상의 효소, 또는 효소의 혼합물을 이용하여 수행될 수 있다. 상이한 단백질 가수 분해 효소는 상이한 아미노산 서열 뿐만 아니라 상이한 pH 의존도 및 온도 의존도에 따라 상이한 특징을 갖는다. 적합한 효소의 실예로는 알칼리성의 세균성 단백질 분해 효소가 있다. 효소처리에 있어서, 슬러리의 pH는 이용된 효소의 관점에서 적당한 pH로 조절된다. 사용될 수 있는 특정 효소의 실예로는 약 7의 pH가 요구되는 상표명 에스페라아제(Esperase: 등록 상표)(덴마아크 노보사)를 들 수 있다. 일반적으로는, 약 1% 이하 예를 들어, 0.5%의 효소가 첨가된다. 슬러리중의 효소는 실온에서 수 시간 활성화 된후, 상기와 같이 고온에서 콜라겐은 슬러리로부터 추출된다.

pH는 염산, 인산, 황산, 질산 또는 아세트산과 같은 산에 의해 조절된다. 어떤 산이 본 발명에 사용된다는 것이 중요하지는 않으며, 근본적으로 유기산 뿐만 아니라 무기산 및 이것들의 혼합물을 포함한 모든 산이 이용될 수 있다. 그러나, 일부 산은 다른 산보다 더 효과적이다. pH를 감소시키기 위해서는 인산을 사용하고, pH를 증가시키기 위해서는 이수산화칼슘을 사용하는 것이 유리한데, 그 이유는 이 2가지 산은 뼈 물질의 자연성분인 인산칼슘의 타입을 형성하기 때문이다. 염산 및 수산화나트륨을 사용하는 것이 비용이 덜 들지만, 분리 후에 수득되는 최종 젤라틴 용액은 더 높은 염함량을 가질 것이다.

본 발명의 방법의 상기 단계에서의 온도 조절에 있어서, 반응 속도는 온도에 따라 증가된다. 근본적으로는 어떤 최대 온도도 없지만, 유기물은 매우 높은 온도에서 빠르게 분해된다. 요구된 잔류 시간은 매우 짧으며, 상기 고온에서 조정되기에는 매우 어려울 것이다.

만약 뼈 아교와 같은 저품질의 젤라틴이 허용 가능하거나, 목적하는 생성물이라면, 물론, 온도는 잔류 시간을 감소시키기 위해 증가될 것이다.

잔류 시간은 슬러리가 펌핑되어 통과하는 회로 시스템 또는 슬러리가 특정 시간동안에 유지되는 탱크중에서 획득될 수 있다. 그러나, 후의 구체예는 슬러리의 상이한 부분이 상이한 잔류 시간을 가질 것임을 암시하며, 따라서 이 구체예는 잔류 시간이 매우 짧은 경우에는 사용되지 말아야 한다.

상기 처리 후에, 온도는 반응을 완결시키기 위해 조절된다. 편의상, 온도는 60℃ 대신에 100℃ 이하로 조절된다.

상기 온도 처리 후에, 슬러리는 액체 분획과 고체 잔류물로 분리된다. 액체 분획은 콜라겐으로부터 회수된 젤라틴을 함유한다. 사용된 원료에 따라, 고체 잔류물은 비용해된 뼈, 염, 불용성 단백질 등을 함유한다. 바람직하게는, 고체 잔류물은 가능한 많은 젤라틴의 회수를 위해 세척된다. 분리는 종래의 디캔터중에서 수행될 수 있지만, 물론, 다른 종래의 기구도 사용될 수 있다.

또한, pH는 필요에 따라 조절되어야 한다. 이것은 슬러리가 액체 분획과 고체 잔류물로 분리되기 전 또는 후에 수행될 수 있다. pH는 적합하게는 5.5 내지 6.0, 몇몇 경우에는 5.5이다. 다양한 알칼리성 화학제품이 상기 단계에서 pH를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 상기에서 언급된 것처럼, 수산화칼슘이 유익하게 사용되고, 일반적으로 불용성 물질을 제조하기 위하여 산과 반응하는 알칼리성 화학제품을 사용하는 것이 이롭다. 그 결과, 제조된 젤라틴 용액은 화학제품이 서로 다른 것과 반응되지 않았을 때의 염함량 보다 더 낮은 염 함량을 가질 것이다. 이 단계에서 수행되는 온도 및 pH 조절은 분해 및 미생물학적 활성 사이의 균형을 깨뜨리도록 설계된다. 젤라틴이 약 30℃에서 겔화되기 때문에, 남은 공정동안에 온도가 상기 온도보다 높게 유지되어야 하는 것이 매우 중요하다.

상기에서 얻어진 수득율 및 품질을 갖는 형성된 젤라틴 용액이 사용될 수 있지만, 용액은 또한 추가의 처리 및 세척 단계를 거칠 수 있다. 만약 고체가 물과 재혼합되어 균질화된 후, 1초 내지 1시간 동안 2 내지 5의 pH 및 60 내지 130℃의 온도로 조절된 후, 후속 냉각등이 수행 된다면, 수득율은 추가로 증가될 수 있다. 물론, 상기 공정은 몇회라도 반복될 수 있다. 이들 단계로부터의 고체 잔류물은 별도로 건조된다.

젤라틴 함유 액체 분획은 건식 젤라틴을 회수하기 위해 추가로 처리될 수 있다. 목표로 하는 젤라틴의 품질에 따라서, 젤라틴 용액이 상이한 여과 단계 및/또는 다른 세척 단계를 거친다. 또한, 상이한 여과 및 세척 단계는 사용된 원료를 토대로 한다. 여과 및 세척 단계의 몇가지 실시예가 하기에 설명되어 있다.

상이한 데칸팅(decanting) 단계로부터 수득된 용액은 혼합되고, 입자 및 굵은 물질을 제거하기 위해서, 예를 들어, 2가지의 상이한 필터에 의해 여과된다. 예를 들어, 50㎛ 및 25㎛의 필터가 적합하게 사용될 수 있다. 고품질의 젤라틴을 제조하기 위해, 염 및 펩티드를 제거할 필요가 있으며, 이것은 주로 용액을 농축시키기도 하는 한외 여과에 의해 가장 잘 수행된다. 일반적으로, 한외 여과법은 모든 염을 제거하지 않지만, 이온 교환법은 충분히 낮은 염 함량을 달성시키기 위해 요구될 수 있다. 이 단계 후에, 용액은 여전히 흐렸으며, 특정한 맛을 갖는다. 만약 용액이 지방을 함유한다면, 이것은 특정 지방 흡착 필터를 이용하여 제거될 수 있다. 색깔은 활성 탄소여과법에 의해 제거될 수 있으며, 최종 투명도는 미세한 필터를 통한 여과에 의해 달성될 수 있다.

종래의 설계가 있기 때문에, 본 발명의 상이한 단계중에 사용된 기구는 더욱 상세히 설명되지 않을 것이다. 또한, 적당한 기구의 선택은 당업자들에게 명확한 편리함의 척도가 된다.

본 발명은 일반적으로 250이 넘는 블루움 수를 가지며, 종래 기술의 방법과 비교해서 비용이 더 적게 들고, 공정 시간이 짧으며, 공정 용적이 더 작게 요구되는, 고품질의 젤라틴을 산출한다. 따라서, 젤라틴 제조를 위한 본 발명의 방법은 비용 효과적일 뿐만 아니라 환경 친화적이다. 뼈 원료로부터 젤라틴을 제조하기 위한 상기의 종래 기술의 방법과 비교하면, 본 발명의 방법은 완전한 광물질 제거의 분리 단계 및 알칼리성 조절을 위한 긴 잔류 시간이 필요 없다는 점에서 특히 유리하다. 또한, 슬러리가 젤라틴 함유 액체 분획과 고체 잔류물로 분리되고, pH가 조절될 때까지는 어떤 공정수(또는 거의 모든 공정수)도 공정으로부터 배출되지 않는다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 콜라겐 분자는 상이한 형태로 노출된다.

본 발명에 따른 방법은 긴 잔류 시간 때문에 종래 기술의 방법으로는 실행될 수 없는 한 단계로 즉, 연속적으로 수행될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 분리 단계 후에 수득된 젤라틴 용액은 수득율 뿐만 아니라 품질면에서도 완전히 만족스러웠다. 다른 한편으로는, 대부분의 종래 기술의 방법은 동일한 수득율을 얻기 위해 6 또는 7 단계 이하의 추출 단계를 요구한다. 또한 본 발명은 사용된 원료의 기원 뿐만 아니라, 혼합되지 않거나 혼합된 원료에 관계없이 똑 같은 방법이 사용될 수 있는 상당한 이점을 갖는다.

본 발명에 관련된 다른 상당한 이점은 공정수의 형태로 공정에 남겨진 폐수의 양이 종래 기술의 방법과 비교하여 대수롭지 않다는 것이다. 물론, 이것은 비용 효과를 자동적으로 강화시킨다.

본 발명은 몇개의 비제한적인 실시예를 통해 더욱 상세히 예시될 것이다.

본 실시예는 연속 방법을 포함한다. 도살장으로부터 얻은 식품의 뼈를 알파 라반 센트리본(Alfa Laval Centribone) 공정에서 탈지시키고, 20 중량%의 건식 고형물을 갖는 슬러리가 수득될 양의 물을 첨가한, 80㎛의 평균입자 크기로 분쇄하였다. 슬러리의 pH를 인산을 사용하여 3.5로 조절하였다. 슬러리를 상표명 알파 라발-컨썸(Alfa Laval-Contherm : 등록 상표) 스크랩핑된 표면 열 교환기중에서 110℃로 가열한 후, 도관 시스템중에서 이 온도로 15분 동안 유지시켰다. 15분 후에, pH를 이수산화칼슘을 사용하여 5.5로 조절하였다.

알파 라발-컨썸에서 온도를 60℃로 조절하였다. 그 후, 슬러리를 알파 라발 경사 분리기 NX409(Alfa Laval decanter NX409)로 옮긴 후, 물로부터 고형물을 분리하였다. 고형물을 약 60℃ 온도에서 깨끗한 물과 혼합시켜, 슬러리를 균질시키고, 이것을 다른 경사 분리기로 옮겼다. 이러한 처리로 수득된 액체 분획을 제 1 처리로 수득된 액체 분획과 혼합하시켰. 콜라겐의 약 75%가 상기 처리중에 젤라틴으로 전환되었다. 2개의 경사 분리기를 사용함으로써, 젤라틴의 약 80%를 액체 분획으로 회수하였다. 혼합된 액체 분획으로 이루어진 형성된 용액을 여과시켜, 입자 및 다른 굵은 물질을 제거하였다. 이 용액을 먼저 50㎛ 필터를 통과시켜 여과시킨 후, 25㎛ 필터를 통과시켰다. 그 후, 용액을 5000u의 컷-오프가 장착된 코크(Koch)사의 막을 갖는 알파 라발사의 한외 여과 장치 HSK131로 처리하였다. 이 장치중에서, 용액을 농축시켰으며, 염 및 펩티드를 제거하였다. 한외 여과후, 20%의 건식 고형물을 갖는 용액을 이온 교환 처리하여, 남아있는 염의 대부분을 제거하였다. 그 후, 용액을 3가지 단계로 여과하였다.

제 1 단계에서, 용액을 여과하여, 모든 남아있는 지방을 제거하였다. 제 2 단계에서, 용액을 활성 탄소를 통해 여과하여, 색깔을 제거하고, 미각 및 냄새를 개선하였다. 제 3 단계에서, 용액을 폴리싱 필터를 통해 여과하여, 최종 투명성을 달성하였다. 그 후, 용액을 냉각시켜, 젤라틴을 겔화시키고, 스크랩핑된 표면 열 교환기, 예를 들어, 알파 라발 컨썸을 이용하여 소위 누들(noodle)이라 불리우는 형태로 만든 후, 건조시켰다. 형성된 젤라틴은 블루움 수 290, 점도 42.3 mPs, 및 투명도 21 NTU를 갖는다(하쉬 라티오 터비디미터(Hach Ratio Turbidimeter)를 이용하여 측정함). 투명도의 측정치를 나타내는, NTU는 혼탁도 단위(Nephelometric Turbidity Units)를 의미한다. 등전점 IEP는 7.3이었다.

[실시예 2]

도살장으로부터 얻은 뼈의 식품질은 알파 라발 센트리본 공정으로 탈지시켰다. 하이드로사이클론으로 뼈 물질을 두 부분, 즉, 대부분 뼈를 함유하는 부분과 주로 더 연한 물질로 이루어진 부분으로 나누었다. 뼈 부분을 본 실시예에 사용하였다.

뼈를 물과 혼합하여, 약 20%의 건식 고형물 함량을 갖는 슬러리를 만들고, 시모 공업 분쇄기(Simo industrial mill)에서 약 1 내지 2mm의 입자 크기로 분쇄하였다. 그 후, 슬러리를 원추형 분쇄 기어가 장착된 도르-올리버 수퍼래턴 분쇄기(Dorr-Oliver Supraton mill)로 옮겼다. 이 처리 후, 평균입자 크기는 약 200㎛이었다. 슬러리를 수스미터 펄 분쇄기(Sussmeyer pearl mill)에서 분쇄하여, 최종 평균 입자 크기가 약 20㎛이 되게하였다. 슬러리의 pH는 인산을 사용하여 4로 조절하고, 온도는 알파 라발 컨썸에서 100℃로 조절하였다. 잔류 시간은 5분이었다. 그 후, pH를 이수산화칼슘을 사용하여 5.5로 조절하고, 온도를 60℃로 조절하였다. 그 후, 상기 실시예 1에서와 같이 처리하였다.

본 실시예에 있어서, 콜라겐의 85%가 블루움 수 310 및 점도 46.3mPs를 갖는 젤라틴으로 전화되었다.

[실시예 3]

본 실시예에 있어서, 본 발명의 방법을 실험실 규모로 시험하였다. 시험은 효소 처리를 한 경우와 효소 처리하지 않은 경우, 및 젤라틴 용액을 한외 여과시킨 경우와 여과시키지 않은 경우로 수행하였다.

^*표를 한 것은 효소 처리가 추가된 경우이다.

1) 2 kg의 골분(입자 크기 : 40 내지 125㎛)을 6 kg의 냉각수와 혼합하여 슬러리를 만들었다.

2) 골분을 진한 인산을 사용하여 pH 3으로 처리하여, 부분적으로 광물질을 제거하였다.

3)^*pH를 약 7로 조절하였다.

4)^*에스페라아제를 첨가하여(0.5%), 슬러리를 밤새 교반시켰다.

5) pH를 3.5로 조절하였다.

6) 마이크로파 오븐에서 90℃로 가열하여, 배치식(2 l)으로 추출하였다(약 15분동안).

7) 용액을 Ca(OH)₂로 중화시키고, 원심분리한 후, 필터 기구를 사용하여 셀룰로오스 상에서 여과하였다.

8) 용액의 일부는 동시에 건조시키고, 용액의 일부는 한외여과하였다.

9) 수득율, 블루움 수, 점도, 투명도 및 회분 함량을 측정하였다.

상기 시험 결과를 하기의 표에 나타내었다.

^*2회 추출 단계 후의 총 수득율

^**절반의 양으로 측정된 블루움 수

Claims (16)

1. 콜라겐 함유 원료로부터 젤라틴을 제조하는 방법으로서,

   a) 원료를 1㎜ 이하의 입자 크기로 분쇄하는 단계;

   b) 분쇄된 원료를 물과 혼합하여, 슬러리를 형성시키는 단계;

   c) 단계 b)로부터의 슬러리를 1초 내지 1시간 동안, pH 2 내지 5로 조절한 후, 60 내지 130℃의 온도로 조절하거나, 60 내지 130℃의 온도로 조절한 후, pH 2 내지 5로 조절하는 단계;

   d) 슬러리의 온도를 다시 한 번 조절하는 단계;

   e) 슬러리를 젤라틴 함유 액체 분획과 고체 잔류물로 분리하는 단계;

   f) 분리 전 또는 분리 후에 각각 슬러리 또는 액체 분획의 pH를 조절하는 단계; 및,

   g) 근본적으로 단계 a) 내지 f)중에서 공정수를 제거하지 않으면서, 여과 단계, 다른 세척 단계 또는 이들 둘 모두의 단계에서 액체 분획으로부터 젤라틴을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 원료를 습식 분쇄 또는 건식 분쇄함을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방법이 연속식, 반연속식 또는 배치식으로 실행됨을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원료를 300㎛ 미만의 입자크기로 분쇄함을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제 2 항에 있어서, 단계 c)에서 슬러리를 산을 이용하여 3.5 내지 5의 pH로 처리함을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 산으로서는 HCl, H₃PO₄, HNO₃, CH₃COOH, H₂SO₄또는 이것들의 혼합물을 사용함을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 c)에서 슬러리를 80 내지 110℃의 온도로 가열함을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 c)의 처리 시간이 5 내지 40분임을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 c) 전에 분쇄된 원료의 슬러리를 부분적인 광물질 제거, 효소 처리 또는 이들 둘 모두로 처리하며, 효소 처리 전에 분쇄된 원료의 슬러리의 pH를 사용될 효소에 적합한 pH로 조절함을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 효소 처리가 알칼리성의 세균성 단백질 분해 효소를 이용하여 수행됨을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 효소 처리가 pH 7에서 효소 에스페라아제(Esperase^R)를 이용하여 수행됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원료가 분쇄되기 전에, 탈지됨을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 젤라틴을 하나 이상의 단계에서 여과에 의해 액체 분획으로부터 회수함을 특징으로 하는 방법.
14. 제4항에 있어서, 원료를 100㎛ 미만의 입자 크기로 분쇄함을 특징으로 하는 방법.
15. 제4항에 있어서, 원료를 40㎛ 미만의 입자 크기로 분쇄함을 특징으로 하는 방법.
16. 제8항에 있어서, 단계 c)의 처리 시간이 10 내지 30분임을 특징으로 하는 방법.