KR20080031932A - 결합 조직으로부터 단백질을 분리하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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허버트 오 헐틴
크리스토퍼 라일리
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엠피에프 인코포레이티드
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Abstract

결합 조직으로부터 근육 조직을 분리하기 위한 방법 및 시스템으로서, 근육 조직 및 결합 조직 양자를 포함하는 동물 조직은 응력에 종속되고, 근단백질은 결합 조직으로부터 분리되는, 상기 방법 및 시스템이 제공된다. 또한, 분리된 근원섬유 단백질의 슬러리가 제공된다.

Description

결합 조직으로부터 단백질을 분리하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR SEPARATING PROTEINS FROM CONNECTIVE TISSUE}
본 발명은 근단백질 처리에 관한 것이다.
최근에, 근단백질을 음식으로서 이용이 확산되는 것에 대해 관심이 모아지고 있는데, 이는 근단백질의 기능상 및 영양상의 특성에 기인한다. 이러한 물질에 대한 보다 바람직한 이용은 예를 들어, 지방이 많이 함유된 원양 생선 및 생선, 가금류 및 육류 처리과정에서 나온 뼈를 발라낸 근육 조직과 같이 사람의 음식으로 최근에는 거의 또는 전혀 사용되지 않는 저질의 원료에 있어서 특히 중요할 것이다. 이러한 재료의 사용은 처리 동안 단백질의 기능성의 손실 및/또는 단백질을 다루는데 있어서의 난해함으로 인해 제한되어 왔다. 예를 들어, 먼저 결합 조직으로부터 단백질을 분리하기 위한 최근의 많은 공정들은 근단백질을 용해하고, 그 후에 결합 조직으로부터 근단백질을 분리한다. 그러나, 용해된 단백질은 대기에 노출되어 예를 들어, 원심 분리에 의해 교란되는 경우 발포하는 경향 및/또는 용해시 반응 또는 변성하는 경향과 같은 바람직하지 않은 특성을 가질 수도 있다.
본 발명은 근단백질이 결합 조직의 강도보다 낮은 강도인 것에 근거하여 동물 조직으로부터 분리될 수 있다는 사실에 대한 발견에 적어도 일부는 근거하고 있다. 또한, (1) 근육 조직은 물의 존재시에, 결합 조직보다 신속하게 수화한다는 사실 및 (2) 근육 조직의 장력은 수화로 인해 감소한다는 사실을 발견하였다. 근육 조직은 이러한 특성에 근거하여, 근육 및 근육 조직을 약하게 하는 결합 조직을 포함하는 동물 조직을 수화시키고, 그 후 결합 조직 및 그 자체 양자로부터 근육을 찢도록, 다만 결합 조직이 찢어지지는 않을 정도의 세기의 인장 응력에 의한 저 전단 환경에 종속시켜 결합 조직으로부터 분리된다. 이러한 방식으로, 근육 조직은 상기 근육 조직이 예를 들어, 스크린에 의해 결합 조직으로부터 용이하게 분리될 수 있을 때까지, 결합 조직으로부터 찢겨져 입자 크기가 줄어든다. 본원에 개시된 근육 조직의 약화는 천연 근육 조직의 pH를 초월하여 슬러리의 pH를 올리거나 낮춤으로써 조기화 및 강화될 수 있다.
일 측면에서, 본 발명은 결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법을 특징으로 한다. 슬러리는 수용매 내에서, 적어도 근육 조직 및 결합 조직을 포함하는 동물 조직을 플레이싱(placing)함으로써 생성된다. 그 후, 슬러리는 저 전단 환경, 예를 들어 상기 슬러리가 전단 응력에 거의 종속되지 않는, 그러나 결합 조직의 상당 부분이 찢기게될 정도 및 상당량의 찢김이 근육 조직에서 발생하는 정도에 못지 않는 정도 이하의 인장 응력을 제공하기에 충분한 가속도를 가질 수 있는 환경에서 가속된다. 그 후, 근단백질은 결합 조직으로부터 분리된다.
실험은 이하의 특징 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
가속은 저 전단 환경에서 연속적인 가속일 수 있다.
슬러리의 생성 후, 그러나 상기 가속 이전에, 슬러리는 일정 기간 동안, 예를 들어 적어도 약 5분 동안 근육 조직이 부분적으로 수화되기에 충분하도록 상대적으로 방해받지 않고 유지될 수 있다. 슬러리의 생성 후, 그러나 상기 가속 이전에, 동물 조직의 지방 성분은 예를 들어, 슬러리의 pH를 예를 들어, 슬러리의 온도를 약 -1℃까지 감소시키거나 및/또는 예를 들어 공기를 슬러리 내로 버블링시킴으로써 근단백질의 등전점까지(예를 들어, 약 5.5까지) 조정함으로써 감소시킬 수 있다. 수용매는 물일 수 있다. 수용매의 pH는 약 5.0 내지 9.5일 수 있다.
저 전단 가속은 협색부를 수반하는 도관을 통해 슬러리를 펌핑함으로써 생성될 수 있다. 슬러리는 탱크 내에 수용될 수 있으며, 도관은 슬러리를 협착을 통해 예를 들어, 협소화, 배플 또는 밸브(예를 들어, 볼 밸브)와 같이 도관의 내경을 감소시킴으로써 탱크 밖으로 순환시키도록 구성될 수 있다.
슬러리 가속의 단계는 수차례, 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6 또는 그 이상 반복될 수 있다.
단백질은, 단백질의 상당 부분이 스크린을 통과하고 결합 조직의 상당량이 스크린을 통과하지 못하도록 구성되는 스크린을 포함하는 정제기 내로 슬러리를 도입함으로써 분리될 수 있다. 스크린은 예를 들어 약 5mm 보다 크지 않는, 예를 들어 약 0.25mm 내지 약 3.0mm, 예를 들어 약 0.5mm 내지 1.5mm 또는 약 0.25mm 내지 0.5mm인 구멍을 구비하는 망사로 형성될 수 있다. 정제기는 약 1000RPM 이하, 예를 들어 약 750RPM 이하, 500RPM, 250RPM, 100RPM 또는 60RPM의 속도로 원통형 스크린 내에서 회전하도록 구성되는 패들(paddle)을 수용할 수 있다.
동물 조직은 생선, 갑각류, 오징어, 가금류, 쇠고기, 양고기 또는 돼지고기 조직을 포함할 수 있다.
슬러리 생성에 앞서, 뼈는 뼈 없는 동물 조직을 형성하기 위해 결합 조직 및 근육 조직을 포함하는 동물 조직으로부터 제거될 수 있다. 슬러리를 생성하는 단계는 적어도 30분 동안, 수용매 내로 뼈 없는 동물 조직을 위치시키는 공정을 포함할 수 있다.
저 전단, 높은 가속 환경은 결합 조직의 상당 부분이 찢어지지 않고, 근육 조직의 상당 부분이 찢어지도록 인장 응력의 레벨을 제공하도록 제어될 수 있다. 또한, 전단은 실질적으로 모든 근단백질의 변성을 방지하도록 구성될 수 있다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 단백질을 처리하는 방법을 특징으로 한다. 근단백질은 먼저 동물 조직으로부터 분리되고, 이어서 가용화된다. 분리된 근단백질의 적어도 50%는 분리 단계 동안, 분해되지 않은 채 남게 된다.
실시예는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
실질적으로 모든 근단백질은 분리 단계 동안 분해되지 않은 채 남을 수 있다. 분리된 근단백질은 수용매 및 단백질을 포함하는 슬러리의 pH를 상기 분리된 근단백질의 적어도 75%가 예를 들어, 적어도 약 10.5의 pH까지 용해되는 점까지 상승시킴으로써 가용화될 수 있다. 분리된 근단백질은 상기 분리된 단백질의 적어도 75%가 예를 들어, 약 2.5 내지 약 3.5의 pH까지 용해되는 점까지 수용매 및 근단백질을 포함하는 슬러리의 pH를 낮춤으로써 가용화될 수 있다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 적어도 물과 불용성 단백질을 포함하는 유체 구성으로서, 상기 불용성 단백질의 적어도 약 50%는 근원섬유 세사 형태를 가지며, 상기 유체는 실질적으로 어떠한 결합 조직도 포함하지 않는, 상기 유체 구성을 특징으로 한다.
실시예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
단백질은 미오신을 포함할 수 있다. 미오신의 적어도 약 75%는 근원섬유 세사 형태를 가질 수 있다. 상기 구성은 결합 조직의 중량에 있어서 슬러리 내의 단백질의 양에 대해 약 10% 미만을 포함할 수 있다. 상기 구성은 결합 조직의 중량에 있어서, 슬러리 내의 단백질의 양에 대해 약 4% 미만을 포함할 수 있다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 결합 조직으로부터 근단백질을 분리하기 위한 시스템을 특징으로 한다. 상기 시스템은 제 1 저장소; 상기 저장소와 유체 연통하며 그 내부에 협색부를 갖는 제 1 도관; 상기 저장소로부터 상기 도관을 통해 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프; 및 상기 제 1 저장소와 유체 연통하는 분리 장치를 포함한다.
상기 시스템의 실시예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 시스템은 제 2 저장소, 상기 저장소 및 상기 분리 장치와 유체 연통하고 그 내부에 협색부를 갖는 제 2 도관 및 제 2 저장소로부터 제 2 도관을 통해 유체를 펌핑하도록 구성된 제 2 펌프를 더 포함할 수 있다. 제 1 도관은 제 1 저장소의 출구 및 제 1 저장소의 입구에 연결될 수 있으며, 제 1 저장소의 출구로부터 제 1 도관 및 입구를 통해 제 1 저장소로 통과되는 유체를 재순환시키도록 구성될 수 있다. 펌프는 저 전단 펌프이어야 하며, 정변위 펌프, 원심 펌프, 제트 펌프, 정량 펌프, 로터리 펌프, 다이어프램 펌프, 베인 펌프 또는 왕복 펌프일 수 있다. 협색부는 도관의 내경에 있어서의 감소를 포함할 수 있다. 협색부는 예를 들어, 볼 밸브인 밸브 또는 배플일 수 있다. 분리 장치는 정제기를 포함할 수 있다. 상기 정제기는 예를 들어, 약 2mm 이하, 예를 들어, 약 0.25mm 이하인 구멍을 갖는 스크린을 포함할 수 있다. 정제기는 원통형 스크린 내에서 회전하도록 구성된 패들을 포함할 수 있다. 상기 패들은 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 원통형 스크린 내의 물질을 이동시키기 위해 조정될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 육류의 단백질 성분을 증가시키는 방법을 특징으로 한다. 슬러리는 수용매 내에 근육 조직을 포함하는 동물 조직을 플레이싱하여 생성된다. 슬러리는 상기 슬러리가 거의 전단 응력을 받지 않지만, 상당량의 찢김이 근육 조직에서 발생하는 정도 만큼인 인장 응력의 레벨을 제공하여 근육 조직의 입자 크기를 감소시키기에 충분한 가속을 제공할 수 있는 정도에 종속하는 환경에서 가속된다. 슬러리는 육류와 혼합된다.
실시예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
슬러리는 상기 슬러리를 근육 조직에 주입함으로써 근육 조직 내에서 혼합될 수 있다. 상기 슬러리 내의 불용성 단백질의 적어도 약 50%는 근원섬유 세사 형태일 수 있다. 동물 조직은 수용매 내에 그것을 위치시키기 전에 추가로 빻아질 수 있다. 수용매는 실질적으로 소금을 포함하지 않을 수 있다.
본원의 시스템 및 방법의 실시예는 이하의 장점 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
새로운 방법에 있어서, 단백질, 주요 근단백질은 일단 단백질이 가용화되면, 이러한 분리에 대한 필요성을 제거하는, 단백질의 가용화에 앞서 결합 조직 및 그 외 다른 조직으로부터 분리된다. 근단백질의 분리는 보다 많은 양의 단백질 생산을 갖고, 및/또는 결합 조직 또는 그 외 다른 바람직하지 않은 조직의 낮은 레벨을 갖는, 현행 방법보다 효율적이다. 상기 분리된 단백질은 낮은 포말화, 전단 및/또는 열에 종속되어, 종래 기술에 비해 보다 낮은 변성을 야기한다. 단백질의 상당량, 예를 들어 미오신의 상당량은 통상의 근원섬유 세사 형태, 즉 변성되지 않은 상태이다. 또한, 이러한 새로운 방법은 상이한 근육 유형이 서로 분리될 수 있도록 하며, 여기서 상기 근육 유형은 물이 있는 경우 수화의 속도 및/또는 인장 강도에 있어서 차이가 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "저 전단 환경"은 예를 들어, 블레이드 또는 프로펠러와 같은 전단 기구에 의한 섭동으로부터 자유로운 환경이다. 저 전단 환경은 예를 들어, 컨테이너, 용기 또는 예를 들어 본원에 개시된 도관과 같은 실린더의 루멘 내부 일 수 있다. 저 전단 가속은 저 전단 펌프, 예를 들어 소정의 피스톤 펌프를 사용하여 본원에 개시된 슬러리를 가속함으로써 생성될 수 있다. 당업자는 저 전단 및 높은 인장 응력의 레벨은 사용된 원료에 종속하다는 사실, 예를 들어 쇠고기 조직에 대한 저 전단 환경은 생선 조직에 대한 저 전단 환경과 상이한 전단 레벨을 포함한다는 사실을 이해할 것이다.
달리 정의되지 않으면, 본원에 사용되는 모든 과학적 기술적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 비록, 본원에 개시된 방법 및 물질과 유사하거나 동등한 방법 및 물질이 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있으나, 적절한 방법 및 물질은 이하에 설명된다. 모든 공개물, 특허 출원, 특허 및 본원에 언급된 다른 참고 문헌들은 전체적으로 본원에 참고된다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 상세한 설명이 제어할 것이다. 추가로, 상기 물질, 방법 및 예들은 단지 예시적인 것으로 한정의 의미로 사용된 것은 아니다.
본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 도면, 그리고 특허청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 방법 실시예의 흐름도,
도 2A 내지 도 2D는 방법 실시예의 일련의 개략적인 도면,
도 3은 본원에 설명된 시스템의 일 실시예에 대한 개략도,
도 4A는 밸브의 일 실시예에 대한 개략도,
도 4B는 배플의 일 실시예에 대한 개략도,
도 5는 정제기의 일 실시예에 대한 부분 절단 사시도,
도 6A는 시스템의 일 실시예에 대한 평면도,
도 6B는 시스템의 일 실시예에 대한 단면도.
여러 도면에 있어서 유사한 도면부호는 유사한 요소를 나타낸다.
근육 조직을 포함하는 동물 조직은 수성 액체에 위치되며, 이에 따라 근육 조직의 적어도 일부는 수화된다. 동물 조직은 예를 들어, 저 전단 환경 내의 인장 응력과 같은 인장 응력에 종속된다. 상기 응력은 소정의 결합 조직 및 그 자체 양자로부터 근육을 찢기에 충분하게, 그러나 결합 조직이 찢어지지 않도록 충분히 약하도록 선택된다.
근육 조직은 결합 조직으로부터 찢어지며, 근육 조직과 결합 조직 사이에 있어서 입자 크기 상의 차이가 예를 들어, 스크린과 같은 분리 장치에 의해 결합 조직으로부터 근육 조직의 분리를 허용하기에 충분히 클 때까지 입자 크기가 줄어든다. 저 전단 환경에 있어서의 응력의 적용 및 결합 조직으로부터의 근육의 분리는 이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 다양한 방식 및 다양한 시스템에서 실행될 수 있다. 근육 조직을 작은 입자로 선택적으로 분쇄하여, 결합 조직의 상당량을 가능한 원상태대로 남겨두는 것이 중요한 열쇠이다. 따라서, 이들은 크기로 분리될 수 있다.
통상적으로, 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 단지 예시적인 것으로, 본원에 설명된 방법은 고무 밴드로부터 스파게티 면을 분리하려는 시도를 유추해 설명될 수 있다. 스파게티 면 및 고무 밴드 혼합물이 물에 놓이고, 스파게티가 수화된다. 이러한 혼합물이 인장 응력을 생성하기 위해 저 전단 환경으로 가속될 때, 스파게티는 보다 작은 조각으로 부서지며, 고무 밴드는 대체로 동일하게 보일 수 있다. 이러한 가속의 몇 사이클 후에, 스파게티는 매우 작은 조각, 예를 들어 이러한 조각이 육안으로는 관찰되지 않을 정도로 작은 조각으로 되며, 상기 혼합물은 상대적으로 방해받지 않은 고무 밴드를 갖는 시럽 물질(미세한 스파게티 조각을 포 함함)로 보이게 된다. 그 후, 이러한 혼합물은 스파게티 입자가 통과하기에는 충분히 크나, 고무 밴드를 배제하기에 충분히 작은 구멍을 갖는 스크린을 통해 지나게 된다. 분리된 스파게티 입자는 이어서 가용화된다.
방법의 일 실시예(300)는 결합 조직으로부터의 근육 조직의 분리가 동물 조직(310)과 수성 액체(311), 예를 들어 물을 저장 탱크(314) 내에서 혼합하여 슬러리(312)를 생성함으로써 개시된다. 동물 조직은 단백질(예를 들어, 근단백질), 결합 조직 및 예를 들어, 작은 뼈, 연골 또는 피와 같은 그 외 다른 필요 없는 조직을 포함할 수 있다. 소정의 수성 용매, 예를 들어 완충수(buffered water)가 수성 액체로서 적용될 수 있다. 수성 액체 및 동물 조직은 소정의 실시예에서, 적어도 물 0.1 대 동물 조직 1(예를 들어, 적어도 물 1 대 동물 조직 1, 적어도 물 1.5 대 동물 조직 1, 적어도 물 2 대 동물 조직 1, 적어도 물 5 대 동물 조직 1, 적어도 물 10 대 동물 조직 1, 적어도 물 25 대 동물 조직 1, 적어도 물 50 대 동물 조직 1 또는 적어도 물 100 대 동물 조직 1)의 비율로 혼합된다. 일반적으로, 물의 양이 많을수록, 조직의 수화 역시 신속하게 되는 반면, 물의 양이 적을수록 보다 적은 정도의 탈수가 요구되어 보다 전은 양의 물을 발생시킨다. 물 1 내지 5 대 동물 조직 1의 비율은 일반적으로 수용 가능한 수화 속도 및 낭비 레벨을 제공한다.
수성 용매의 pH는 일반적으로 단백질의 상당량이 용해되는 경우 발생할 수 있는 포말화를 회피하도록 선택되며, 통상적으로 약 4.2 내지 약 9.5(예를 들어, 약 5.0 내지 8.5, 예를 들어 약 5.0 내지 약 7.5, 약 5.5 내지 약 7.0)이다. 소정의 실시예에서, 슬러리는 수용 가능한 pH 범위로 자연적으로 떨어지며, 어떠한 추 가적인 pH 제어도 필요치 않게 된다. 슬러리는 분해되지 않은 단백질, 예를 들어 근단백질과, 불용성 단백질, 예를 들어 결합 조직을 포함하고, 일부 실시예에서, 예를 들어 가용성 단백질과 같은 소정의 가용성 물질을 포함할 수도 있다.
소정의 실시예에서, 단계(315)에서의 슬러리(312)는 근육 조직의 적어도 일부의 수화를 허용하기에 충분한 기간(예를 들어, 적어도 약 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90분) 동안 상대적으로 방해받지 않은 상태로 유지되도록 할 수 있다. 다른 실시예에서, 슬러리는 즉시 처리된다. 즉, 슬러리는 소정의 연장된 시간 동안 방해 받지 않은 상태로 존재할 수 없다. 소정의 실시예에서, 슬러리(312)는 근육 조직에 의해 흡수되는 물을 가속하기 위해 교란될 수 있다. 물의 온도는 단백질 세사의 저질화를 방지하도록 선택되며, 물이 근원섬유에 의해 흡수되도록 하며, 예를 들어, 약 0℃ 이상(예를 들어, 약 10℃, 20℃, 30℃, 40℃, 50℃, 60℃, 70℃, 80℃, 90℃, 100℃, 120℃, 140℃)일 수 있다. 근육 조직이 수화됨에 따라, 근육 조직의 인장 강도는 감소하고, 그 결과 근육 조직의 인장 강도와 결합 조직의 인장 강도 사이의 차이가 커진다.
단계(316)에서, 슬러리(312)는 예를 들어, 슬러리를 신속하게 가속함으로써(예를 들어, 협색부를 갖는 도관을 통해 슬러리를 펌핑함으로써, 예를 들어 궤도 믹서기로 슬러리를 교반함으로써, 또는 예를 들어 기계적으로 또는 초음파적으로 슬러리를 교란시킴으로써) 최소 전단을 갖는 인장 응력에 종속된다. 인장 응력은 결합 조직의 상당량(예를 들어, 80% 이상)이 떨어지는(예를 들어, 찢어지는) 레벨 이하이나, 근육 조직의 상당량(예를 들어, 80% 이상)이 떨어지는(예를 들어, 찢어 지는) 레벨 이상이 되도록 제어된다. 저 전단, 높은 인장 응력 환경은 예를 들어, 완만한 벽, 저 전단 펌프, 예를 들어 피스톤 펌프를 갖는 도관을 통해 슬러리를 가속함으로써 생성될 수 있다. 당업자는 전단 및 인장 응력의 레벨은 사용된 원료의 유형에 따라 조정될 수 있다는 것을 알 것이다.
시각적 테스트가 적용된 인장 응력의 양이 충분한지 여부를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 먼저, 저장 탱크 내에서 육안으로 관측된 슬러리는 눈으로 식별할 수 있는 큰 근육 조각 및 결합 조직의 작은 조각, 예를 들어 힘줄을 갖는 조직을 포함한다. 일단, 조직이 충분히 긴 시간 동안, 충분한 인장 응력에 종속되면, 슬러리의 외형은 결합 조직의 작은 조각을 갖는 물 또는 시럽의 용액(줄어든 근단백질 포함)으로 변경한다. 따라서, 슬러리를 인장 응력에 종속시킨 후이나 결합 조직으로부터 근단백질을 분리하기 전에 슬러리를 관찰하는 것은 적용된 인장 응력이 충분한지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 적용된 인장 응력의 양은 화이버 옵티컬 스트레치 미터(fiber optical stretch meter)로 측정되거나 및/또는 소정량의 원료에 적용되는 에너지 또는 일을 검사하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 소비된 에너지 또는 실행된 일의 양은 밸브가 폐쇄되거나 협색부가 부여될 때, 펌프에 의해 인출되는 추가 암페어수를 검사하여 측정될 수 있다. 조직을 처리하기에 충분한 인장 응력의 레벨은 제공된 근육의 유형에 종속한다. 예를 들어, 인장 응력의 양(적용된 에너지 또는 일에 의해 측정되는 것과 동일)은 생선 근육을 처리하는 것보다 쇠고기 근육을 처리하는데 약 4배이다. 또한, 인장 응력의 레벨은, 응력이 적용되는 시간, 예를 들어 보다 낮은 응 력 레벨이 요구되는 시간에 따른다.
당업자는 주어진 적용예의 요구에 따라 인장 응력 및/또는 적용 에너지를 조정할 수 있을 것이다.
협색부를 갖는 도관이 적용되는 경우, 요구되는 힘을 얻기 위해 요구되는 유동 속도는 도관의 내경 및 협색부의 구성에 종속할 것이다. 일반적으로, 예를 들어 감소 피팅(reduction fitting)이 적용되는 경우, 감소된 직경 부분에서의 유체의 속도(υ2)는 다음 방정식에 의해 결정될 수 있다.
υ2=(r1 2/r2 2)υ1
여기서, r1= 도관의 내 반경
r2= 감소 피팅의 소 말단부의 내경
υ1= 대형 도관 내의 유체의 속도
υ2= 소형 도관 내의 유체의 속도
예를 들어, 분당 20 갤런(20 "GPM")으로 작동하는 시스템에 있어서, 초기 속도는 3인치 ID 도관을 통해 0.9ft/sec일 것이다. 유체가 3인치에서 1인치로 감축하는 ID 도관으로 구성되는 협색부를 통과할 때, 2인치의 선형 거리에 있어서, 유체의 속도는 8ft/sec 까지 증가하고, 여기서 유체는 20GPM로 평균 0.09초 걸리며, 유동 방향으로의 평균 가속도는 80ft/sec2이다. 가속도는 협색부의 크기 및/또는 길이를 변경하거나, 및/또는 유량을 변경하여 제어될 수 있다. 위 계산에서 보여준 가속은 상기 가속이 유동의 양의 방향과 다른 방향으로 존재하기 때문에, 한정에 의해 야기되는 평균 전체 가속의 일부이라는 것을 이해해야 한다. 고상 입자가 종속되는 힘의 크기는 한정의 크기 및 형상을 변경하거나 또는 유동의 속도를 증가 또는 감소시킴으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 전술된 시스템은 5GPM의 유량으로 진행함으로써, 예를 들어, 적어도 5ft/sec2 가속도로 진행하게 될 수 있다. 이와 달리, 예를 들어, 504ft/sec2 는 50GPM으로 달성될 수 있을 것이다.
소정의 실시예에서, 가속의 상한은 슬러리의 온도가 요구되는 한도, 예를 들어 근단백질의 변성이 발생하는 이상의 온도 위로 상승되는 레벨일 것이다. 소정의 실시예에서, 충분한 회수의 사이클을 사용하는 것은 가속에 대한 하한에 대한 필요성을 제거한다. 즉, 가속도는 5ft/sec2 보다 낮을 수 있다. 극도로 완만한 가속은 결합 조직의 약한 형태, 예를 들어 막(membrane)을 분리할 필요성이 있을 수도 있다. 가속의 보다 높은 레벨은 거친 조직, 예를 들어 쇠고기를 분리할 필요가 있을 수 있다. 당업자는 가속 레벨이 사용되는 조직의 유형 및 인장 응력이 적용되는 총 시간에 따라 조절될 필요가 있다는 점을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 모든 가속은 감소 피팅의 영역에서 발생할 수 있다.
소정의 실시예에서, 냉각 장치가 가속의 영역의 하류측에 위치되어 소정의 발생 열 및 잠재적인 한도 변성 및/또는 다른 열 관련 문제를 제거할 수 있다. 물론, 가속과 연관된 응력은 시스템에 의해 적용되는 상기 시스템에 가해지는 상기 응력만이 아니다. 난류는 가해지는 응력에 기여하며, 도관을 통과하는 난류 및 난류의 증가 양자는 도관 방향으로 소정의 엘보 및 그 외 다른 변경에 따른다. 일반적으로, 시스템 내로 투여되는 에너지의 양은 펌프 모터에 의해 인출되는 암페어에 있어서의 변경에 의해 측정 또는 짐작되어 질 수 있으며, 또는 유량에 따라 협색부에 따른 압력 강하를 직접 측정하여 측정 또는 짐작될 수 있다. 단위 시간 당 슬러리에 전달되는 일은 일정하게 유지되거나 회분 조작(batch operation)의 공정에 걸쳐 변경될 수 있다. 일반적으로, 가속의 속도 또는 일은 암페어 및/또는 유량 및/또는 압력 강하를 모니터링함으로써, 그리고 펌프 속도 및/또는 협색부의 단면적을 조정함으로써 제어될 수 있다. 본원에 설명된 시스템은 가요적이며, 그 작동은 유량, 협색부 크기 및/또는 슬러리가 여러 구획에서 소요된 시간을 조절함으로써 제어될 수 있다.
예를 들어, 수용매 및 슬러리의 가속에 기해, 높은 인장 및 낮은 전단력에 종속시, 더 약한 근육 조직이 보다 작은 조각으로 쪼개지기 시작하며, 반면에 결합 조직은 실질적으로 원상태로 유지된다. 또한, 근육 조직은 2개의 성분의 분리를 실행하여, 결합 조직으로부터 떨어져 나갈 것이다. 이러한 것은 도관 내 제한 피팅을 통해 슬러리를 펌핑하는 것과 관련하여 도 2A 내지 도 2D에서 설명된다. 결합 조직(202)의 피스 및 근육 조직(204)의 피스로 구성되는 동물 조직 부분(200)은 도관(208) 내에 위치되는 감소 피팅(210)을 갖는 도관(208)을 통해 펌핑된다. 동물 조직 부분(200)이 도 2A의 감소 피팅(210)에 근접함에 따라, 유체 유량은 증가하기 시작한다. 유량에 있어서의 증가는 동물 조직 부분(200)의 상류측 단부(206) 에 영향을 미치기 전에 동물 조직 부분(200)의 하류측 단부(205)에 영향을 미치며, 유체 유동의 방향으로 동물 조직 부분(200)을 따라 하류측 단부(205)로 인출되고, 상기 동물 조직 부분(200)을 신장한다.
유량의 변경이 충분한 경우, 이러한 신장은 도 2B에 도시된 근육 조직 내의 찢김(212)을 야기하며, 도 2C에 도시된 바와 같이, 2개의 보다 작은 근육 조직 부분(204a, 204b)으로 근육 부분(204)의 분리를 이어진다. 또한, 가속력은 근육 조직 부분(204b)과 연결 조직 부분(202) 사이의 찢김(214)을 야기하고, 이는 결국 완전한 찢김으로 이어져, 도 2D에 도시된 바와 같이, 결합 조직 부분(202)으로부터 잡아 찢기는 근육 조직 부분(204b)을 야기한다. 따라서, 근육 조직과 결합 조직 양자에 포함되는 초기의 동물 조직 부분(200)은 근육 조직(204a, 204b)의 보다 작은 2개의 부분 및 결합 조직(202)의 별도의 부분으로 짤라진다. 각각의 보다 작은 부분은 보다 큰 부분(200)보다 높은 면 대 체적비를 가지며, 이는 추가의 수화(새로운 표면을 물에 노출시킴으로써)를 용이하게 할 수 있다.
도 1로 다시 돌아가서, 그 후 슬러리(312)는 단계(318)에서 저장 탱크로 안내될 수 있다. 저장 탱크는 펑핑되었던 동일한 저장 탱크(314)일 수도 있으며, 또는 다른 저장 탱크일 수도 있다. 그 후, 슬러리는 추가의 수화를 허용할 수 있으며, 1초 동안 협색부[단계(316)]를 갖는 도관을 통해 가속됨으로써 추가적인 높은 인장 및 낮은 전단력에 종속된다. 수화 및 가속 단계[예를 들어, 단계(315, 316, 318)]는 요구되는 결과를 얻기 위해 종종 요구되는 대로 반복될 수 있다. 예를 들어, 수화 및 가속 단계는 한번 실행될 수 있으며, 또는 2번 이상(예를 들어, 3번 이상, 4번 이상, 5번 이상, 6번 이상, 7번 이상, 8번 이상, 9번 이상, 10번 이상, 11번 이상, 12번 이상) 실행될 수 있다. 추가적인 동물 조직 및/또는 수용매는 단계 중 어느 하나에 추가될 수 있으며, 예를 들어, 물은 근육 조직에 차지되어 있는 물, 특히 물 대 동물 조직 비가 초기에 작은, 예를 들어 물 0.5 대 동물 조직 1인 물로 대체되기 위해 추가될 수 있다. 또한, 수화 시간 및 온도 및 가속력의 세기는 사이클에 걸쳐 일정하게 유지될 수도 있으며 또는 사이클에서 사이클로 조정될 수도 있다. 예를 들어, 연속적인 수화 단계에 대한 수화 시간은 근육 조직의 표면적이 증가할수록, 보다 짧아질 수 있다.
근육 조직이 보다 작은 부분으로 나누어짐에 따라, 전술한 바와 같이 표면적 대 체적비는 증가한다. 표면적에 있어서의 이러한 증가는 근육 조직의 추가적인 수화를 가능하게(새로운 표면을 노출시킴으로써)하고, 근육 조직을 추가로 약화시키며, 또한 근육 조직이 점점 작은 부분 또는 입자로 나뉠 수 있도록 한다.
그 후, 슬러리(312)는 저장소(314)로부터 분리 장치, 본원에서는 정제기(320)로 펌핑될 수 있으며, 불용성 물질, 예를 들어 결합 조직(322)은 상기 정지기(320)에서 슬러리로부터 분리되어 추가적인 처리가 필요한 분리된 단백질 슬러리(324)를 남기게 된다. 이러한 것이 요구될 때, 근육 조직 입자는 상기 근육 조직이 이고양 경도(paste-like consistency)를 취할 때까지, 크기가 감소될 수 있다[단계(315, 316, 318)]. 정제기는 예를 들어, 0.25mm 내지 2mm의 구멍을 갖는 스크린, 예를 들어 원통형 스크린을 포함할 수 있다. 망 크기는 근육 조직의 이고양 슬러리(paste-like slurry)가 작은 망을 통해 용이하게 지나가도록, 실질적으로 모든 결합 조직을 배제하도록 선택된다. 당업자는 어느 정도의 망 크기가 주어진 적용예에 적합한지를 이해할 것이다.
근육 조직보다 큰 인장 강도를 가지며, 근육 조직보다 낮은 속도로 수화되고 인장 강도를 상실하는 결합 조직의 부분은 상기 결합 조직이 정제기 내의 작은 망 스크린을 통해 용이하게 통과하지 않지만, 대신에 패들에 의해 정제기 말단부 밖으로 가압되어 단백질, 주로 근단백질을 결합 조직으로부터 분리하기에 충분한 정도로 크게 유지된다. 일부 실시예에서, 수화 시간, 가속력 및 사이클의 개수는 근육 조직을 극히 작은 크기로 감소시키도록 조절될 수 있으며, 이때 정제기는 단백질, 주로 근단백질을 패들의 사용 없이 결합 조직으로부터 분리하는 회전식 또는 접선 스크린으로 대체될 수 있다.
인-라인 연속 시스템
근단백질을 결합 조직으로부터 분리하기 위한 시스템의 일 실시예가 도 3에 도시된다. 시스템(10)은 일련의 저장 탱크(12, 14, 16)를 포함한다. 도관(20, 22)은 상기 저장 탱크(12)로부터 저장 탱크(14)로, 그리고 상기 저장 탱크(14)로부터 저장 탱크(16)로 각각 뻗어 있다. 도관(20, 22)은 각각, 상기 도관(20, 22)을 통해 유체를 펌핑하기 위한 펌프(30, 32)를 구비한다. 펌프는 예를 들어, 왕복 펌프, 회전식 펌프 또는 다이어프램 펌프와 같은 정변위 펌프일 수 있으며, 결합 조직으로부터 근육 조직의 분리를 달성하기에, 그리고 근육 조직을 요구되는 입자 크기로 나누기에 충분한 힘으로 상기 도관을 통한 유체의 이동을 실행시킬 수 있는 시스템 내(예를 들어, 도관 내의 인-라인 또는 저장 탱크 내) 어느 곳에나 위치될 수 있다. 예를 들어, 루트(Roots), 지엔에이치(G&H) 및 모노(Mono)(영국, 맨체스터 소재 모노 펌프 사)에 의해 제조된 것과 같은 종래의 로브-형(lobe-type) 및 프로그레시브 캐비티 푸드 펌프가 적용될 수 있다. 이와 달리, 예를 들어, 원심 펌프(예를 들어, 반경 방향 유동, 축선 방향 유동 및 혼합 유동 펌프), 제트 펌프, 연동 펌프, 또는 베인 펌프를 포함하는 유체의 충분한 유출을 생성할 수 있는 소정의 유체 펌프가 적용될 수 있다. 이와 달리, 결합 조직과는 대조적으로, 바람직하게는 근육 조직에 있어서의 기계적인 오류를 야기하기 위해 응력(인장, 전단 또는 수직)을 부여할 수 있는 소정의 펌프 또는 그 외 다른 장치가 사용될 수 있다. 특히 유용한 하나의 펌프는 예를 들어, 피스톤 펌프와 같은 저 전단 펌프이다. 압력 차는 비록, 압력 제한에 근접하여, 과도한 전단이 공정 효율에 손상을 주며 도입되지만, 펌프의 제한을 무시할 수 있는 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프용 벨 흡입은 펌프 공동화 및 결과적인 전단을 방지하기 위해 제공될 수도 있다.
소정의 실시예에서, 저장 탱크는 슬러리가 펌핑되는 도관으로서 작용하고, 상대적으로 방해받지 않은 상태로 슬러리를 유지할 수 있는 도관의 코일로 대체될 수 있다. 협색부는 도관의 코일 내에 수용될 수 있으며, 예를 들어 시스템이 위치될 공간은 협소하게 된다.
도관(20, 22) 각각은 상기 도관을 통해 펌핑되는 유체가 가속에 종속되도록, 도관의 나머지 직경보다 작은 직경의 감소 피팅(26)을 갖는다. 이러한 가속은 도관 내의 성분이 인장 및 전단력에 종속하게 한다. 인장 응력의 양은 결합 조직의 본질적인 부분이 망가지는(예를 들어, 찢어지는) 레벨 이하 및 근육 조직의 본질적 인 양이 망가지는(예를 들어, 찢어지는) 레벨 이상으로 선택된다. 인장 대 전단 응력의 비는 높게 선택된다. 일반적으로, 응력의 적절한 양은 특정 동물의 근육 조직의 강도 및 수용매 내의 동물 조직의 수화 또는 휴지 시간의 함수이다. 예를 들어, 쇠고기는 일반적으로 생선보다 "더 질기"며, 일반적으로 보다 높은 응력의 양, 보다 긴 수화 기간을 요구할 것이며, 및/또는 이 2가지 결과 모두를 얻으려 할 것이다. 따라서, 유용한 공간에서, 조직은 오랜 기간 동안 수화되도록 그리고 보다 낮은 응력이 적용됨으로써 처리될 수 있다. 반대로, 공간이 보다 월등한 경우, 예를 들어 공선식 트롤선 상인 경우, 수화 시간은 최소로 유지될 수 있거나, 회피될 수 있으며, 인가된 응력은 보다 긴 수화 시간을 통해 얻어질 수 있는 것보다 근육 조직의 보다 높은 강도를 수용하기 위해 보다 높을 수 있다.
일반적으로, 인장 및 전단력은 유체의 신속한 가속을 야기하도록 구성되는, 예를 들어 그 사이에 협색부를 갖는 도관을 통해 저장 탱크의 성분을 펌핑함으로써 제공된다. 이러한 가속은 예를 들어, 유체가 펌핑되는 단면적이 감소되도록 하여 유체 유동 속도에 있어서의 증가를 가져오도록 함으로써 얻어질 수 있다. 도 4A 및 도 4B는 밸브(252)(도 4A), 예를 들어 볼 밸브 및 배플(254)(도 4B)를 포함하는, 유동 속도에 있어서의 이러한 증가를 야기하게 될 예시적인 대안적 협색부 구성을 도시한다. 소정의 실시예에 있어서, 파이프 내의 엘보, 예를 들어 하나 이상의 90°또는 45°피팅 또는 상기 도관 내의 하나 이상의 나선 또는 코일 역시 이들이 통과하는 유체에 충분한 응력을 인가할 수 있기 때문에, 협색부로서 작용할 수 있다. 실시예는 하나 이상의 소정의 이들 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 서, 저장 탱크로부터 도관으로 유체의 펌핑으로부터 야기되는 가속은 결합 조직의 분리를 실행하기에 충분하며, 추가 구성은 필요치 않다.
특히 유용한 하나의 구성은 정변위 펌프 및 볼 밸브 협색부이다. 이러한 구성의 하나의 장점은 통상적으로 바람직하게 근육 내의 파손을 야기하는 인장 응력(전단 응력보다 나음)의 형태로 전체 응력의 집중을 허용한다는 점이다. 또 다른 장점은 단위 시간 당 전달되는 에너지 및 유량에 대한 작동자의 직접 및 별도의 제어가 가능하다는 점이다. 예를 들어, 온전한 정변위 펌프에 의해 생성되는 유동에 대해 볼 밸브를 부분적으로 폐쇄하는 것은 전달된 에너지에만 영향(증가)을 미친다. 다른 한편으로, 원심 펌프에 대해 볼 밸브를 폐쇄하는 것은 유동을 감소시키고, 어느 정도의 폐쇄에 있어서, 단위 시간 당 전달되는 전체 에너지를 증가시킨다(유동 및 점성의 변경으로 인해). 어느 정도의 폐쇄 범위에 있어서, 원심 펌프에 대한 이러한 폐쇄는 전력 소비를 감소시킬 수 있으며, 결과적으로 일이 전달되는 속도를 감소시킨다.
도 3을 더 참조하면, 단자 도관(24)은 저장 탱크(16)로부터 정제기(40)로 안내되며, 이는 이하 보다 상세하게 설명된다. 본 예에 도시된 바와 같이, 비록 상기 단자 도관이 다음의 특징 중 하나 또는 양자 모두를 임의적으로 결여할 수 있지만, 도관(24)은 상기 도관(24)을 통해 유체를 펌핑하기 위한 펌프(34)를 구비하고, 감소 피팅(26)을 구비한다. 수집 채널(50)은 정제기(40) 상에서 스크린(42)을 통과하는 단백질 페이스트를 수집하기 위해 정제기(40) 아래로 연장되며, 유출 트레이(56)는 스크린(42)을 통과하지 않고 정제기의 말단부(44)로부터 추출되는 물질을 수집한다.
분리 장치
도입 단부(43) 및 말단부(44)를 구비하는 원통형 스크린(42)을 포함하는 정제기(40)인 분리 장치가 도 5에 도시된다. 일련의 패들(46)이 중심축(48)으로부터 스크린(42)을 향해 반경 방향으로 연장하며, 원통형 스크린(42) 내에서 회전하도록 구성된다. 패들은 원통형 스크린(42)의 내부를 따라 대체로 종방향으로 연장된다. 정제기는 동물 조직 슬러리가 도입 단부(43) 내로 도입됨에 따라, 단백질 페이스트가 스크린(42)의 망을 통과할 수 있으며, 보다 큰 결합 조직 부분은 이와 같이 통과할 수 없도록 구성된다. 패들(46)은 상기 패들이 원통형 스크린(42) 내에서 회전함에 따라, 도입 단부(43)로부터 원통형 스크린의 말단부(44)로 상기 스크린을 통과하지 않는 물질을 이동시키며, 이때 상기 물질은 유출 트레이(56) 상으로 추출되도록, 피치를 갖는다. 정제기는 1 내지 4개 또는 그 이상의 패들을 가질 수 있다. 일반적으로, 패들의 수가 많을수록, 이하 설명되는 바와 같이, 슬러리의 소정의 용량을 조절하기 위해 보다 낮은 RPM이 요구된다.
소정의 실시예에 있어서, 패들의 회전은 단백질 및/또는 근육 입자가 스크린(42)을 통과하도록 강요하거나 이를 조력하게 된다. 패들에 의해 생성되는 힘의 양은 패들의 회전 속도, 패들 재료의 상대적인 강성 및 스크린에 대한 패들의 근접성에 의해 결정된다. 소정의 실시예에 있어서의 패들은 약 1000RPM 이하의 속도(예를 들어, 700RPM, 500RPM, 450RPM, 400RPM, 350RPM, 300RPM, 250RPM, 200RPM, 150RPM, 125RPM, 100RPM, 90RPM, 80RPM, 70RPM 또는 60RPM)의 속도로 회전한다. 소정의 실시예에서, 패들 회전 속도에 있어서 자연적 상한은 없다. 예를 들어, 패들 회전 속도는 약 1000RPM보다 클 수 있다. 패들과 스크린 사이의 갭은 약 50mm보다 크지 않을 수 있다(예를 들어, 약 40mm, 30mm, 20mm, 10mm, 5mm, 2.5mm, 1mm, 0.5mm 또는 종래의 측정으로는 너무 작음). 소정의 실시예에서, 약 50mm보다 큰 갭이 적용될 수도 있다(예를 들어, 약 60mm, 70mm, 또는 80mm). 다른 실시예에서, 스크린과 패들 사이에는 실질적인 간격이 없다. 즉, 패들이 스크린에 접촉하여 있다. 일부 실시예에서, 정제기는 패들과 스크린 사이의 거리의 설정을 허용할 것이다. 소정의 실시예에서, 정제기는 직선형 정제기이다. 소정의 실시예에서, 정제기는 테이퍼형 정제기이다. 적합한 정제기는, 예를 들어 켈리포니아주 코비나의 브라운 인터네셔널 사에 의해 제조된 것(예를 들어, 브라운 모델 202, 402) 또는 워싱턴주 포트 엔젤의 FKC 사에 의해 제조된 것(예를 들어, FKC 모델 350, 450)을 포함한다. 이러한 기계는 또한 때때로 펄퍼, 폴리셔 및/또는 피니셔로 언급되기도 한다. 요구되는 용량에 따라 소정의 크기가 사용될 수 있다. 일반적으로, 근육 조직이 입자 크기에 있어서 감소되는 정도가 작을수록, 소정의 용량에 요구되는 정제기는 작아지며, 이와 반대로, 근육 조직의 입자 크기가 클수록, 소정의 용량을 얻기 위해 요구되는 정제기는 보다 크게 된다.
스크린 망에 있어서의 갭의 크기는 상기 스크린을 통과할 수 있는 물질의 입자 크기를 적어도 일부 결정하게 된다. 일반적으로, 스크린 망의 갭은 다량의 단백질 성분이 스크린을 통과하고, 다량의 결합 조직이 패들의 작동에 의해 추출되는 원통형 스크린 내에 유지되도록 선택된다. 소정의 실시예에서, 스크린은 약 2mm 이하(예를 들어, 약 1mm 이하, 약 0.75mm 이하, 약 0.5mm 이하 및 약 0.25mm 이하, 및 약 0.05mm 이하)의 구멍을 갖는 망으로 형성된다. 소정의 실시예에서, 약 2mm 보다 큰 구멍(예를 들어, 약 2.5mm 보다 큰 구멍, 약 2.75mm 보다 큰 구멍, 약 3mm 보다 큰 구멍, 약 3.5mm 보다 큰 구멍, 약 4mm 보다 큰 구멍)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 생선을 처리할 때, 스크린 망 내의 구멍은 일반적으로 약 0.25mm 내지 약 1.5mm에 이른다.
소정의 실시예에 있어서, 정제기는 예를 들어 스크린을 통한 단백질의 이동을 조력하는 원심력을 생성하기 위해 스스로 회전하는 원통형 스크린을 포함할 수 있다. 이러한 정제기 내의 패들은 상대적으로 운동 없이, 예를 들어 회전하지 않은 채 유지될 수 있으며, 또는 통상적으로 스크린과 반대 방향으로 회전할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 분리 장치는 편평한 또는 만곡된 스크린 및 상기 스크린의 표면을 거쳐 지나는 하나 이상의 패들을 포함할 수 있으며, 이는 결합 조직을 일소하고, 임의적으로 단백질, 예를 들어 근단백질이 스크린을 통해 이동하도록 하는 것을 돕게 된다. 또 다른 실시예에서, 분리 장치는 편평한 또는 만곡된 스크린, 예를 들어 중력이 단백질 입자를 상기 망을 통해 떨어지도록 야기할 수 있는 측면에서 측면으로, 예를 들어 진동 또는 교반되는, 수평으로부터 소정의 각도로 설정되는 편평한 또는 만곡된 스크린을 포함할 수 있다. 임의로, 스크린의 이동은 스크린 상에 수집되는 물질을 스크린의 에지로, 그리고 임의적으로는 에지로부터 떨어져 이동시키기 위해 스크린의 각도와 결합한다.
또 다른 실시예에서, 분리 장치는 작은 구멍(현재의 최소 표준이 1.3mm이나, 보다 작은 구멍이 기술적으로 가능하며 주문자 제조 방식으로 이용 가능함)이 천공된 드럼을 갖는 바더(상표)(BaaderTM607)와 같은 벨트형 분리기일 수 있다. 분리 장치는 드럼의 외측 상에 고정되도록 기계가공되는 노즐, 예를 들어 상기 노즐이 드럼과 접촉하는 초고분자량 플라스틱으로 제조된 요소와 접촉하는, 상기 노즐을 갖는 분사 장치가 장착될 수 있다. 상기 요소는 드럼의 곡선을 보충하는 만곡된 측면을 갖는다. 상기 노즐은 분리 장치를 저장 탱크 및/또는 슬러리를 신속하게 가속하도록 구성되는 도관에 연결한다. 이러한 노즐은 직사각형 오리피스를 통해 또는 폭이 드럼의 길이보다 작은 영역에 걸친 일련의 작은 천공을 통해 슬러리를 운반한다. 바더(상표) 파트 번호 9100001228를 부여받은 바더(상표) 607은 드럼의 중심으로의 슬러리의 운반을 위한 이러한 조립체의 일예이다. 드럼의 중심으로의 슬러리의 운반(균등한 분배로 이루어지는)은 드럼의 에지로의 전달이 바람직하다.
저장 탱크, 도관, 펌프 및 분리 장치 모두는 예를 들어, 스테인리스 스틸(예를 들어, 304형 스테인리스 스틸, 316형 스테인리스 스틸), 탄소강, 알루미늄, 유리 및/또는 플라스틱을 포함하는, 음식을 다루기에 적합한 재료로 형성된다.
재순환 탱크 시스템
소정의 실시예에서, 다중 수화 및 가속 단계가 동일한 저장 탱크, 도관 및 펌프에서 실행된다. 도 6A는 저장 탱크(100) 및 입구(104)와 상기 탱크(100)로의 출구(106)에서 연결되는 재순환 도관(102)을 포함하는 이러한 재순환 저장소(101) 를 도시한다. 제한 피팅(108)이 재순환 도관(102) 내에 위치되며, 상기 도관(102)의 나머지의 내경보다 작은 내경을 갖는다. 펌프(110)는 재순환 도관(102) 내에 위치되며, 유체를 상기 탱크(100)로부터 제한 피팅(108)을 포함하는 재순환 도관을 통해 재순환 저장 탱크(100)로 다시 펌핑하도록 구성된다. 도시되지 않았지만, 배출 도관(120)은 저장 탱크(100)로부터 정제기로 안내된다. 배출 펌프(122)는 유체를 저장 탱크(100)로부터 배출 도관(120)을 통해 펌핑하도록 작동한다. 본 예는 추가적인 탱크, 도관 및 펌프에 대한 요구 없이 동물 조직의 반복적인 조화 및 가속을 허용하며, 이는 이러한 시스템에 설정되기 위해 요구되는 자본 투자에 있어서의 감소를 가져오고, 단백질의 분리를 실행하기 위해 요구되는 공간을 감소시킨다.
이와 달리, 도 6B에 도시된 바와 같이, 슬러리는 탱크(100) 내에서, 예를 들어 슬러리의 단백질을 도관(102) 내의 협색부(108)를 연속적으로 통하게 하는 수중 펌프(110)에 의해 또는 슬러리를 가속하는 패들에 의해 가속될 수 있다. 예를 들어, 펌프(110)는 탱크의 바닥에 위치될 수 있으며, 입구(112)를 통해 펌프(110)로 진입하고 출구(114)를 통해 상기 펌프를 나와 탱크(100) 내에 수용되어 그 내부에서 협색부(108)를 갖는 도관(102)으로 배출되는 슬러리를 순환시킬 수 있다. 도관은 슬러리를 탱크로 직접 배출할 수 있다. 도관은, 예를 들어 탱크의 측면을 따라 또는 탱크의 중앙에 있을 수 있다. 본 예에서, 슬러리는 탱크 밖으로 나가지 않으며(예를 들어, 누설을 방지함으로써), 별도의 도관은 마무리된 생성물을 분리 장치로 안내한다.
이러한 연속적인 시스템에 있어서, 입자가 탱크에 남아 있는 평균 시간, 예 를 들어 수화 기간은 탱크 체적 및 펌프 유동의 함수이다.
분리된 단백질 슬러리
도 1을 더 참조하면, 소정의 실시예에서 이러한 공정을 통해 얻어진 분리된 단백질 슬러리(324)는 물, 가용성 단백질 및 불용성 단백질을 포함한다. 불용성 단백질의 상당량은 근원섬유 세사 형태(예를 들어, 슬러리 내의 불용성 단백질의 약 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 90% 또는 95% 이상이 근원섬유 세사 형태임)이다. 예를 들어, 생성물 내의 실질적으로 미오신 전체는 근원섬유 세사 형태(예를 들어, 미오신의 적어도 75%, 80%, 90% 또는 95%)일 수 있다. 소정의 실시예에서, 상기 분리된 단백질 슬러리는 상대적으로 적은 양의 결합 조직을 포함한다. 소정의 실시예에서, 예를 들어, 단백질 슬러리는 슬러리 내의 단백질의 양에 대해 상대적으로 약 10 중량% 미만의 결합 조직(예를 들어, 슬러리 내의 단백질의 양에 대해 상대적으로 10%, 5%, 4%, 3%, 2% 또는 1% 미만의 결합 조직)을 포함할 수 있다.
분해되지 않은 단백질, 예를 들어 불용성 단백질의 양은 당업계에 공지된 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 필터링 또는 펠리팅(pelleting)(예를 들어 원심 분리에 의해)에 의한 제 1 분리에 의해, 분리된 단백질 슬러리로부터의 분해되지 않은 단백질은 예를 들어 분해되지 않은 단백질의 중량에 의한 측정이 이어진다. 일단, 분해되지 않은 단백질이 분리되면, 근원섬유 단백질의 양이 측정될 수 있다. 근형질 단백질은 표준 기술에 의해 분해되지 않은 단백질 펠릿(pellet)으로부터 추출될 수 있다. 근원섬유 단백질은 표준 기술(예를 들어, 인산염 버퍼 내의 재현탁, 균질화 및 원심 분리)에 의해 남아 있는 부분으로부터 추출되거나, 및 예를 들어 측량에 의해 측정될 수 있다. 분해되지 않은 단백질을 제거한 후, 분리된 단백질 슬러리 내에 남아있는 분해된 단백질의 양은 예를 들어, 증발에 의해 수용매를 제거한 후에 측정될 수 있다. 계량은 예를 들어, 단백질을 계량함으로써 실행될 수 있다.
동물 조직의 공급원
분리된 단백질 슬러리가 도출되는 동물 조직은 소정의 동물성 음식, 예를 들어 생선, 갑각류(예를 들어, 새우, 크랩, 랍스터, 크릴, 클램, 머슬, 가리비 및 가재), 오징어, 가금류, 쇠고기, 양고기 또는 돼지고기로부터 얻을 수 있다. 소정의 실시예에서, 동물 조직의 공급원은 동물의 다른 부위가 도매로 제거된 후 남아 있는 동물의 일정 부위, 예를 들어 생선에서 살을 바른 후에 남아 있는 생선의 부위 또는 닭을 도살한 후에 그 닭의 뼈이다. 일부의 예에 있어서, 이러한 재료는 인간의 음식으로 사용되지 않는다. 일부 실시예에서, 동물 조직은 어느 정도의 처리가 이미 실행된 상태일 수 있으며, 다량의 결합 조직, 예를 들어, 70중량% 이상, 80중량% 이상, 90중량% 이상의 결합 조직을 포함할 수 있다.
소정의 실시예에서, 동물 조직 공급원은 동물 유형에 따라 적절한 예비 처리 단계에 종속된다. 예를 들어, 생선을 처리하는 경우에, 생선은 일반적으로 내장이 꺼내어지고, 대가리는 제거된다. 예를 들어, 약 1.3mm 내지 약 8mm의 구멍 크기를 갖는 외부 벨트/드럼 뼈 발림기 또는 다짐기[예를 들어, 바더(상표), 토요(Toyo), 또는 비번(Bibun)에서 제조되는 것]가 예를 들어, 결합 조직의 대부분이 예를 들어, 흰 물고기에서 발생하는 것과 같이, 피부 및 근육 피막곽 같은 시트로 구성되 는 경우 적요될 수 있다. 임의적으로, 생선은 살이 발라지고, 발라진 부분 또는 남아 있는 생선의 부분은 동물 조직으로서 사용되게 된다.
음식 공급원이 가금류, 쇠고기, 양고기 또는 돼지 고기인 경우, 동물은 일반적으로 도살되고, 임의적으로 껍질을 벗겨내고, 남은 몸통은 여러 조각으로 절단된다. 이런 조각은 임의적으로 뼈가 발라지고(예를 들어, 기계적으로 또는 수동으로 뼈를 발라내고, 임의적으로 뼈를 연삭하거나 및/또는 분쇄하며, 예를 들어 동물 조직의 나머지로에 있는 뼈를 제거함으로써 분리함), 연골 조직은 제거된다. 소정의 실시예에서, 상기 부분은 뼈 및 연골로부터 근육 및 결합 조직을 분리하기 위해, 상기 부분에 고압수를 쏘아 뼈를 발라 낸다. 예를 들어, 상기 부분은 스크린 상에 위치될 수 있으며, 고압수(예를 들어, 적어도 250PSI, 적어도 275PSI, 적어도 300PSI, 적어도 325PSI, 적어도 350PSI, 적어도 375PSI, 적어도 400PSI)를 분사하는 노즐의 배열체를 지나 이동될 수 있다. 스크린은 실질적으로 모든 뼈가 유지되기에 충분한 크기이며, 연한 조직(예를 들어, 근육 및 결합 조직)의 입자가 통과할 수 있는 망 크기를 갖는다. 이러한 처리는 많은 현재의 분리 기술이 실행되는 분쇄 공정 동안, 발생하게 될 뼈 및 연골로부터 피 및 그 외 다른 원치 않는 물질의 방출을 방지할 수 있다. 그 후, 결과적인 조직은 저장 탱크에 상기 조직을 추가하기 전에, 발생하는 연삭 또는 다짐 공정(예를 들어, 그라인더, 비하이브 또는 파올리 분리기 또는 스테판 사일런트 절단기와 같은 무소음 절단기를 사용하여)을 임의적으로 구비하는 수화용 저장 탱크에 추가된다.
예비-분리 처리
임의적으로, 동물 조직 내의 지방 성분은 수화 및/또는 추가적인 처리에 앞서 감소될 수 있다. 단백질에 비해 상대적으로 낮은 지방의 밀도 및 단백질의 등전점(대략 5.5) 및 상기 등전점 주위에서 단백질의 낮은 유화 용량으로 인해, 처리에 앞서 저장 탱크 내의 조직의 지방을 감소시키는 것이 가능하다. 지방은 예를 들어, 약 -1℃ 또는 그 이하, 예를 들어 약 -28℃에 이르는 냉동 온도에 인접할 때까지 현탁액을 냉동시킴으로써 감소될 수 있으며, 이때 현탁액의 pH는 예를 들어, 단백질의 등전점에 인접할 때까지, 예를 들어 약 5.5의 pH까지 감소되며, 및/또는 도관 또는 그리드 내의 작은 천공을 통해 공기를 부유물 내로 버블링하고(예를 들어, 예 5 참조), 지방을 제거한다. 지방 제거는 연속적으로 및/또는 일괄 처리로 실행될 수 있다.
후-분리 처리
일단, 단백질, 예를 들어 근단백질, 예를 들어 근원섬유 및/또는 근형질 단백질이 결합 조직으로부터 분리되면, 상기 단백질은 요구에 따라 추가로 처리될 수 있다. 본원에 개시된 분리 공정 동안, 실질적으로 모든 근단백질은 분해되지 않은 채로 유지되며, 예를 들어 적어도 50%의 근단백질이 분해되지 않은 상태로 유지될 수 있다. 분해되지 않은 단백질의 양은 예를 들어, 분리된 단백질 슬러리로부터 분해되지 않은 단백질을 필터링 또는 펠리팅(예를 들어, 원심 분리에 의함)함으로써 측정될 수 있다. 분해되지 않은 단백질을 제거한 후에, 분리된 단백질 슬러리 내에 남아있는 분해된 단백질의 양은 예를 들어, 증발에 의해 수용매를 제거한 후에 측정될 수 있다. 분리 후, 예를 들어 근단백질과 같은 분해되지 않은 단백질은 예를 들어, 상기 단백질을 물과 혼합함으로써, 그리고 미국 특허 제 6,136,959 호에 개시된 바와 같이 단백질을 용해하기 위해 pH를 증가시킴으로써 가용화될 수 있으며, 또한 미국 특허 제 6,005,073 호, 제 6,288,216 호 및 제 6,451,975 호에 개시된 바와 같이 약 3.5 이하의 pH에서 가용화될 수 있다. 이러한 특허는 본원에 참조 자료로서 이용된다. 모든 경우에 있어서, 결합 조직이 근단백질로부터 이미 분리되어 있기 때문에, 더 이상의 단백질의 필터링, 펌핑 또는 원심 분리가 필요하지 않을 수 있다. 단백질의 용해 및 응고는 단일 탱크에서 실행될 수 있으며, 이는 단백질을 이동시킬 필요가 없다. 분리된 단백질 슬러리는 비록, 소정의 실시예에서 추가의 여과법이 요구될 수도 있겠으나, 필터링 단계에 종속될 필요는 없다. 그 결과 보다 완만한 처리 및 단백질의 보다 용이한 조작 및 포말 생성의 감축 또는 제거를 가져온다. 또한, 상기 단백질은 생선 단백질로 만들어진 페이스트를 제조하기 위해 사용될 수도 있다.
소정의 실시예에서, 분리된 단백질 슬러리는 탈수된다. 탈수는 스크루 프레스를 사용하여 물을 옮기거나 짜내는 공정이 후속하는 하나 이상의 스크린을 통해 상기 물질을 진행시킴으로써 실행될 수 있다. 또한, 탈수는 물의 원심 분리, 스프레이 건조, 증발 또는 냉동 건조에 의해 실행될 수도 있다.
소정의 실시예에서, 근육 조직은 결합 조직으로부터 분리되며, 근육 조직의 입자 크기는 예를 들어, 수분 유지 용량, 직물, 및/또는 근육 음식의 맛을 강화하기 위해 본래의 근육 음식(예를 들어, 육류)으로 직접 분사될 수 있게 충분히 작은 크기로 감소된다. 소정의 실시예에서, 근육 입자는 수분 유지 용량 및/또는 다진 근육의 직물, 예를 들어 겔화를 제어하기 위해 다진 근육으로 혼합된다.
소정의 실시예에서, 처리될 동물 조직이 본질적으로는 비호감(예를 들어, 뼈 또는 연골)인 비 외부 물질을 포함하거나, 그러한 수용 가능한 양(예를 들어, 결합 조직의 낮은 레벨)을 포함하는 경우, 상기 조직은 적절한 크기로 빻아질 수 있으며(예를 들어, 결합 조직이 소정의 문제를 회피하기에 충분히 작은 크기, 예를 들어 결합 조직 부분이 최종 육류 생성물의 직물 및/또는 맛에 부정적인 영향을 미치지 않거나 및/또는 주입 가능하도록 충분히 작은 크기), 조직의 입자 크기를 추가로 감소시키기 위해 수화/가속 공정을 통해 진행된다. 가용성 단백질, 불용성 단백질 및 임의적으로 몇몇 결합 조직을 포함하는 결과적인 유체는 그 후에, 예를 들어 근육 음식으로의 주입 또는 근육 음식과의 텀블링에 의해, 임의적으로는 진공 하에서, 근육 음식(예를 들어, 원 근육)과 결합될 수 있다. 소정의 실시예에서, 유체는 소정의 추가 첨가물의 함유 없이 있는 그대로 근육 음식에 추가된다. 유체는 예를 들어, 소금, 버퍼, 산, 및/또는 분포를 위해 추가되거나 및/또는 단백질의 가용성을 위해 추가되는 베이스와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 다량의 불용성 단백질은 근원섬유 세사 형태(예를 들어, 슬러리 내의 단백질의 약 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 90% 또는 95%가 근원섬유 세사 형태임)일 수 있다. 예를 들어, 생성물 내의 실질적으로 모든 미오신은 근원섬유 세사 형태(예를 들어, 미오신의 적어도 75%, 80%, 90% 또는 95%)일 수 있다. 이러한 공정은 예를 들어, 근육 음식의 단백질 성분을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 소정의 특정 학설에 경계짓지 않고, 근육 음식의 단백질 성분을 증가시키는 이러한 방법은 추가 유체 내의 근육 단백질 의 감소된 점성이라고 하는 이점을 갖는다. 이러한 공정은 또한 다른 목적, 예를 들어, 근육 음식의 수분을 증가시키고, 및/또는 냉동 및 해동시 근육 음식에 의해 손실되는 물을 대체하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 생선은 냉동 공정에 있어서의 수분의 약 10% 내지 20%를 상실할 수 있으며, 이 점에서 생선 조직은 조직 내로 주입된 순수를 유지할 수 없게 될 수 있다. 단백질의 존재는 근육 음식에 의해 수분의 유지를 야기할 수 있다.
예
본 발명은 이하의 예에서 추가로 설명되며, 이는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
예 1
내장 및 대가리가 발라진 생선은 약 1/4인치의 크기로 분쇄되고, 그 후에 물 1 대 생선 1의 비율로 물과 혼합되어 저장 탱크에 위치되었다. 생선 조직은 5분 동안 물 속에 위치되며, 그 시간 동안 근육 조직의 적어도 일부는 수화되었다. 결과적인 슬러리는 정변위 펌프를 사용하여 5ft/sec의 속도로 3-인치 ID 도관을 통해 펌핑되었다. 파이프는 1인치의 내경을 갖는 3인치 길이의 제한 피팅을 가졌다. 슬러리가 도관 및 제한 피팅을 통해 펌핑됨에 따라, 슬러리는 상기 슬러리 내의 생선 조직의 입자에 힘을 가하여 결합 조직으로부터 수화-취약 근육 조직을 찢어 가속되었다. 근육 조직은 부분으로 찢겨 근육 입자의 입자 크기를 감소시켰다. 도관은 슬러리를 제 2 저장 탱크로 안내하였으며, 상기 슬러리는 추가 5분 동안 배양되어 근육 조직의 추가적인 수화를 허용하였다. 그 후, 슬러리는 제한 피팅을 통 해 또 다른 저장 탱크로 펌핑되었다. 이러한 공정은 요구되는 입자 크기 및/또는 입자 크기 분포를 얻기 위해 10 사이클을 통해 반복되었다.
그 후, 슬러리는 0.25mm의 스크린 구멍을 갖는 정제기로 도입되었다. 정제기의 패들은 60RPM으로 진행하도록 설정되었다. 상기 단백질 및 물은 스크린을 통해 용이하게 통과되었으며, 동일한 정도로 크기가 감소되지 않은 결합 조직은 스크린을 통과하지 못하였다. 단백질 및 물은 화이크 글루의 농도를 갖는 분리된 단백질 슬러리를 생성하도록 수집되었다.
예 2
쇠고기의 가슴고기는 1인치 조각으로 절단되었으며 1/4인치 플레이트 육류 그라인더로 분쇄되었다. 분쇄된 육류는 그 후에, 육류 1 대 물 2의 비율로 물에 위치되어 슬러리를 형성하였다. 슬러리는 5번의 1분 간격동안 약 1750RPM으로 둥글게 처리된 에지를 갖는 3인치 직경 임펠러로 Cuisinart(등록 상표) 음식 처리기 내에서 교란되었으며, 교반 사이에 2분의 수화 시간을 가졌다. 그 후, 슬러리는 내부 물 분사기의 도움을 받아 1.5mm 스웹 스크린으로 분리되었다. 결합 조직은 스크린에 결속되었으며, 물에 부유되어 있던 분리된 근단백질은 스크린 구멍을 통과하였다.
예 3
머리를 잘라내고 껍질을 두른 차이니즈 화이트 새우는 3분 동안 스테판 분쇄기로 동일량의 얼음과 함께 분쇄되었다. 그 후, 분쇄된 새우는 120RPM으로 30분 동안, 3인치 직경을 갖는 믹싱 후크(교란 기구 내에 배열되는 수개의 루프를 포함 함)로 추가의 5 파트 물로 휘저어 졌다. 결과적인 슬러리는 내부 물 분사기의 조력으로 일소된 1.5mm 스크린 내에서 분리되었다. 껍질 및 결합 조직은 스크린에 포착되었으며, 부유된 근육 조직은 스크린 구멍을 통과하였다.
예 4
대구류의 가시를 발라낸 토막은 32℉로 냉동되었으며, 1/2인치 조각으로 절단되었다. 그 후에, 샘플은 물과 혼합(이하 설명되는 비율로)되었으며, 4분 동안 고속으로 2날 만곡형 나이프 부착부를 갖는 스테판 절단기로 분쇄되어, 결과적인 슬러리가 이고양 경도를 갖는 점까지 대구류 토막의 입자 크기를 감소시켰다.
절단된 제 1 분량의 대구류는 물 1/2 파트로 혼합되어 설명된 바와 같은 슬러리로 형성되었다. 상기 슬러리는 진공 회전통에서 대구류 토막 8 파트와 혼합되었으며, 상기 토막은 흡수되거나 그렇지 않으면 다량의 슬러리에 남았다. 혼합 후에, 상기 혼합물은 표준 16.5 생선 블럭 프레임, 낚시대 제조에 사용되는 알루미늄 c-형상 프레임, 벡 라이너(등록 상표), 물이 라이너로 진입할 수 있도록 설계된 판지 라이너에 주입되었다. 이는 평판 냉동고에서 약 10PSI의 압력으로 0℉까지 냉동되었다. 결과적인 생선 블럭은 슬러리와 결합되지 않을 보다 많은 양의 단백질을 가졌으며, 증강된 회복 생선 블럭을 생성하고 해동시 그 형태를 유지하였다.
제 2 분량은 앞서 냉동된 생선을 재수화시키는데 사용되었으며, 냉동시 일부 물을 소실하였다. 상기 분량은 물 3파트와 혼합되었으며, 페이스트를 감소시키고, 10 중량%의 전체 마리네이드로 앞서 냉동된(이후 해동된) 태평양 대구의 토막에 주입되어 냉동/해동 과정에서의 수분 소실의 일부를 대체하고, 상기 토막의 단백질 성분을 증가시켰다.
제 3 분량은 미국 특허 제 6,136,959 호에 설명된 알칼리 공정으로 처리되었으며, 결과적인 고립자는 1mm의 ID를 갖는 주입 바늘을 통해 15 중량%의 함유량으로 태평양 대구 토막으로 주입되었으며, 5%의 단백질 성분으로 조정되어, 상기 토막의 물 및 단백질 성분을 증가시켰다.
예 5
비 근단백질 및 상당량의 지방의 큰 덩어리를 포함하는 100 파운드의 틸라피아 토막을 다듬는 공정은 바더 695 벨트 다짐기에서 5mm 조각으로 그 크기가 감소되었다. 이들은 3%의 고형분으로 물(얼음 포함)과 혼합되었으며, pH는 HCI를 사용하여 5.5까지 감소되었다. 이러한 혼합물은 원형 탱크에서 부드럽게 교란되었다. 공기는 15PSI에서 4, 1/4인치 구멍을 갖는 도관을 통해 탱크로 주입되었다. 그 후, 다량의 지방이 분리되었다. 이러한 지방은 표면으로 상승되었으며, 그 후에 탱크의 중앙으로 이동되어, 용이하게 떠 내어 제거되었다.
그 후, pH는 8.0까지 상승되었으며, 0.5mm 구멍을 갖는 브라운 204 정제기 내로 100psi의 압력 강하로 볼 밸브를 통해 50gpm에서 직접 펌핑되었다.
이러한 생성물은 미국 특허 제 6,136,959 호에서 설명된 알칼리 공정에서 처리되었으며, 결과적인 고립자는 3.5%의 단백질 성분으로 조정되었으며, 푸마코 주입기를 사용하여 20 중량%의 함유량으로 태평양 대구 토막으로 주입되었다. 이러한 토막은 인산염계 마리네이드에 비해 감소된 요리 손실을 보였으며, 틸라피아 지방의 특징적인 향은 검지될 수 없었다.
예 6
닭 가슴살 고기는 300 파운드의 분쇄된 닭 고기를 생성하는 종래의 육류 그라인더 내의 1/4인치 플레이트를 통해 분쇄되었다. 상기 육류는 3%의 고형물로 물과 혼합되었다. pH는 HCI로 5.3까지 조정되었다. 지방은 기대했던것보다 용이하게 분리되었으며, 저장 탱크로부터 용이하게 퍼낸 노란 작은 액적으로 응고되었다. 상기 슬러리는 30분 동안 볼 밸브 제한을 통해 교란되었다. 밸브는 펌프 구동 모터의 암페어를 1.2암페어@480볼트까지 증가시키도록 조절되었다.
결합 조직의 대 직경으로 인해, 그리고 훨씬 큰 직경의 "로프"로 그 자체를 따으려고 하는 힘줄의 경향으로 인해, 상기 공정에서 사용된 브라운 정제기 내의 패들은 스크린과 15mm의 상대적으로 큰 갭으로 설정되었다. 이렇게 큰 갭을 보상하기 위해, 정제기 RPM은 700RPM까지 증가되었다.
이러한 설정은 생선에 사용된 작은 갭-저 RPM 방법에 비해 상기 생성물 내의 결합 조직의 양을 감소시키는데 있어 우수한 것으로 증명되었다.
다른 실시예
본 발명의 여러 실시예가 설명되었다.
그럼에도, 다양한 변형예가 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않고 실행될 수 있다는 사실은 이해할 것이다. 예를 들어, 정제기가 결합 조직으로부터 단백질을 분리하기 위한 수단으로서 전술되었지만, 스크린, 종래의 정제기, 스트레이너 또는 그 외 작은 입자로부터 큰 입자를 분리하기 위한 다른 장치 또는 약한 입자로부터 강한 입자를 분리하기 위한 장치가 적용될 수 있다.
또 다른 예로서, 비록 펌프는 도관을 통해 유체를 이동시키기 위한 것으로 설명되었지만, 이에 대신하여, 유체는 예를 들어, 상기 유체의 표면 위 공기의 컬럼을 가압함으로써 중력 또는 압력의 영향을 통해 도관을 통해 이동될 수도 있다.
따라서, 다른 실시예들이 이하의 특허청구범위의 범위 내에 있을 수 있다.

Claims (60)

  1. 결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법에 있어서,
    (a) 근육 조직과 결합 조직을 포함하는 동물 조직을 수용매 내에 위치시킴으로써 슬러리를 생성하는 단계와,
    (b) 상기 슬러리를 저 전단 환경에서 가속시키는 단계와,
    (c) 상기 결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 상기 슬러리를 저 전단 환경에서 연속적으로 가속시키는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a)와 단계 (b) 사이에서, 상기 근육 조직이 부분적으로 수화되기에 충분한 시간 동안 대기하는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 시간은 적어도 5분인
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a)와 단계 (b) 사이에서, 상기 동물 조직의 지방 성분을 감소시키는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지방 성분을 감소시키는 단계는 상기 슬러리의 pH를 대략 상기 근단백질의 등전점(isoelectric point)까지 조절하는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 pH는 약 5.5인
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 지방 성분을 감소시키는 단계는 상기 슬러리의 온도를 감소시키는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 지방 성분을 감소시키는 단계는 상기 슬러리 내로 공기를 발포(bubbling)시키는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용매는 물인
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리는 협색부를 포함하는 도관을 통해 상기 슬러리를 펌핑함으로써 생성되는 저 전단 환경에서 가속되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 슬러리는 탱크 내에 수용되고, 상기 도관은 상기 슬러리가 상기 협색부를 통해 상기 탱크 밖으로, 그리고 다시 상기 탱크로 순환되도록 구성되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 협색부는 상기 도관의 내경에 있어서의 감소부를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 협색부는 배플(baffle)을 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 협색부는 밸브를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 밸브는 볼 밸브인
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a) 내지 단계 (b)를 적어도 5회 반복하는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (b)를 적어도 5회 반복하는 단계를 더 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용매의 pH는 약 5.0 내지 약 9.5인
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 단백질은, 상기 단백질의 상당 부분이 스크린을 통과할 수 있도록, 그리고 상기 결합 조직의 상당량이 상기 스크린을 통과하는 것을 방지하도록 구성된 상기 스크린을 포함하는 정제기로 상기 슬러리를 도입함으로써 분리되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 스크린은 약 5mm 이하의 구멍을 갖는 망으로 형성되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 스크린은 약 0.25mm 내지 약 0.5mm의 구멍을 갖는 망으로 형성되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 스크린은 약 0.25mm 이하의 구멍을 갖는 망으로 형성되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 정제기는 약 1000RPM 이하의 속도로 원통형 스크린 내에서 회전하도록 구성된 패들(paddle)을 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 패들은 약 60RPM 이하의 속도로 회전하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 동물 조직은 생선, 갑각류, 오징어, 가금류, 쇠고기, 양고기 또는 돼지고기 조직을 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 동물 조직은 생선 조직인
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a)에 앞서, 근육 조직 및 결합 조직을 포함하는 동물 조직으로부터 뼈를 제거하여 뼈 없는 동물 조직을 형성하는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 뼈 없는 동물 조직을 적어도 30분 동안 수용매에 위치시키는 단계를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 저 전단 가속은 상기 결합 조직의 상당 부분이 찢어지지 않고, 상기 근육 조직의 상당 부분이 찢어지도록 제어되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  31. 제 1 항에 있어서,
    전단은 실질적으로 상기 근단백질 전체의 변성을 방지하도록 제어되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 방법.
  32. 단백질 처리 방법에 있어서,
    (a) 동물 조직으로부터 근단백질을 분리하는 단계와,
    (b) 이어서 상기 단백질을 가용화하는 단계를 포함하며,
    상기 분리된 근단백질의 적어도 50%는 상기 단계 (a) 동안 분해되지 않은 상태로 남아 있는
    단백질 처리 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    실질적으로 상기 근단백질 전체는 상기 단계 (a) 동안 분해되지 않은 상태로 남아 있는
    단백질 처리 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 분리된 근단백질은, 수용매 및 상기 단백질을 포함하는 슬러리의 pH를 상기 분리된 근단백질의 적어도 75%가 분해되는 점까지 상승시킴으로써 가용화되는
    단백질 처리 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 슬러리의 pH는 적어도 약 10.5까지 상승되는
    단백질 처리 방법.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 분리된 근단백질은, 수용매 및 상기 근단백질을 포함하는 슬러리의 pH를 상기 분리된 단백질의 적어도 75%가 분해되는 점까지 낮춤으로써 가용화되는
    단백질 처리 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 슬러리의 pH는 약 2.5 내지 약 3.5로 낮춰지는
    단백질 처리 방법.
  38. 물 및 불용성 단백질을 포함하는 유체 구성물에 있어서,
    상기 불용성 단백질의 적어도 약 50%는 근원섬유 세사(myofibrillar filament) 형태이며, 상기 유체는 실질적으로 결합 조직을 전혀 포함하지 않는
    유체 구성물.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 단백질은 미오신을 포함하며, 상기 미오신의 적어도 약 75%는 근원섬유 세사 형태인
    유체 구성물.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 구성물은 상기 슬러리 내의 단백질의 양에 대해 상대적으로, 약 10 중량% 미만의 결합 조직을 포함하는
    유체 구성물.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 구성물은 상기 슬러리 내의 단백질의 양에 대해 상대적으로, 약 4% 중량% 미만의 결합 조직을 포함하는
    유체 구성물.
  42. 결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템에 있어서,
    제 1 저장소와,
    상기 저장소와 유체 연통하고, 그 내부에 협색부를 포함하는 제 1 도관과,
    상기 저장소로부터 상기 도관을 통해 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프와,
    상기 제 1 저장소와 유체 연통하는 분리 장치를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  43. 제 42 항에 있어서,
    제 2 저장소와,
    상기 제 2 저장소 및 상기 분리 장치와 유체 연통하고, 그 내부에 협색부를 포함하는 제 2 도관과,
    상기 제 2 저장소로부터 상기 제 2 도관을 통해 유체를 펌핑하도록 구성되는 제 2 펌프를 더 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 제 1 도관은 상기 제 1 저장소의 출구 및 상기 제 1 저장소의 입구에서 연결되며, 상기 제 1 저장소의 출구로부터 상기 제 1 도관을 통해, 그리고 상기 입구를 통해 다시 상기 제 1 저장소로 흐르는 유체가 재순환하도록 구성되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 제 1 도관 및 상기 펌프는 상기 저장소 내에 있는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  46. 제 42 항에 있어서,
    상기 펌프는 정변위 펌프, 원심 펌프, 제트 펌프, 연동 펌프, 회전 펌프, 다이어프램 펌프, 베인 펌프 및 왕복 펌프로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  47. 제 42 항에 있어서,
    상기 협색부는 상기 도관의 내경에 있어서의 감축부를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  48. 제 42 항에 있어서,
    상기 협색부는 배플을 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  49. 제 42 항에 있어서,
    상기 협색부는 밸브를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 밸브는 볼 밸브인
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  51. 제 42 항에 있어서,
    상기 분리 장치는 정제기를 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 정제기는 약 2mm 이하의 구멍을 갖는 스크린을 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 스크린은 약 0.25mm 이하의 구멍을 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  54. 제 51 항에 있어서,
    상기 정제기는 원통형 스크린 내에서 회전하도록 구성된 패들을 포함하는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 패들은 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 상기 원통형 스크린 내에서 물 질을 이동시키기 위해 조정되는
    결합 조직으로부터 근단백질을 분리하는 시스템.
  56. 육류의 단백질 성분을 증가시키는 방법에 있어서,
    (a) 근육 조직을 포함하는 동물 조직을 수용매 내에 위치시킴으로써 슬러리를 생성하는 단계와,
    (b) 근육 조직의 입자 크기를 감소시키기 위해 저 전단 환경 내에서 상기 슬러리를 가속시키는 단계와,
    (c) 상기 슬러리를 육류와 혼합하여, 상기 육류의 단백질 성분을 증가시키는 단계를 포함하는
    육류의 단백질 성분 증가 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 슬러리는 상기 슬러리를 근육 조직에 주입시킴으로써 근육 조직과 혼합되는
    육류의 단백질 성분 증가 방법.
  58. 제 56 항에 있어서,
    상기 슬러리 내의 불용성 단백질의 적어도 약 50%는 근원섬유 세사 형태인
    육류의 단백질 성분 증가 방법.
  59. 제 56 항에 있어서,
    상기 동물 조직을 상기 수용매에 위치시키는 단계에 앞서, 상기 동물 조직을 분쇄하는 단계를 더 포함하는
    육류의 단백질 성분 증가 방법.
  60. 제 56 항에 있어서,
    상기 수용매는 실질적으로 소금을 포함하지 않는
    육류의 단백질 성분 증가 방법.
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