RU2031597C1

RU2031597C1 - Method for preparing of collagen sol

Info

Publication number: RU2031597C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Каспарьянц; Алла Ионовна Сапожникова; Нина Васильевна Месропова; Инна Михайловна Гордиенко; Валентин Бабкенович Акопян; Павел Евгеньевич Петров
Original assignee: Сергей Александрович Каспарьянц; Алла Ионовна Сапожникова; Нина Васильевна Месропова; Инна Михайловна Гордиенко; Валентин Бабкенович Акопян; Павел Евгеньевич Петров
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: veterinary, zootechny. SUBSTANCE: origin raw materials are crushed, washed and degased if it is necessary. Then decalcification, alkali-salt treatment, salt washing, neutralization, washing by running water, dissolving in organic acid, dialysis and additional dissolving are carried out. At some of mentioned above stages ultrasound treatment takes place to promote technological processes. EFFECT: improves efficiency of the method. 5 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к способам переработки малоценного мягкого коллагенсодержащего сырья, а также отходов кожевенного и мясоперерабатывающего производства, а именно - к получению из этих видов сырья коллагенового золя для нужд, например, ветеринарии, зоотехники, парфюмерно-косметической промышленности. The invention relates to methods for processing low-value soft collagen-containing raw materials, as well as waste from leather and meat processing industries, namely, to obtain collagen sols from these types of raw materials for the needs of, for example, veterinary medicine, zootechnics, perfumery and cosmetic industries.

Известен ряд способов получения растворов коллагена (авт.св. СССР N 171502, 511062, 1155227; патенты США N 4559974, 4486096; заявка Франции N 2563227; заявка Японии N 60-54288; заявка ЕПВ 0170979; патент ГДР N 233785 и др.). There are a number of methods for producing collagen solutions (ed. St. USSR N 171502, 511062, 1155227; US patents N 4559974, 4486096; French application N 2563227; Japanese application N 60-54288; EPO application 0170979; GDR patent N 233785 and others) .

Однако большинство из предлагаемых способов требуют применения дорогостоящих растворов, в частности ферментов. Кроме того, далеко не все виды коллагенсодержащего сырья, переработанные в соответствии с перечисленными выше технологическими решениями, дают высококачественные растворы коллагена. However, most of the proposed methods require the use of expensive solutions, in particular enzymes. In addition, not all types of collagen-containing raw materials, processed in accordance with the above technological solutions, give high-quality solutions of collagen.

Наиболее близким к предлагаемому является способ [1], заключающийся в последовательной обработке коллагенсодержащего сырья щелочно-солевой смесью, нейтрализации борной кислотой, промывке водой и растворении в кислой среде, имеющей pH не выше 2,5. Closest to the proposed method is [1], which consists in sequential processing of collagen-containing raw materials with an alkaline-salt mixture, neutralization with boric acid, washing with water and dissolving in an acidic medium having a pH of not higher than 2.5.

Однако этот способ длителен (до 7-8 с), требует применения в работе растворов щелочей, солей и кислот в высоких концентрациях, а следовательно, сравнительно больших затрат на очистку сточных вод. Кроме того, полученный по этим методикам коллагеновый золь по качеству зачастую не соответствует требованиям, предъявляемым к подобным препаратам ветеринарией, медициной и косметической промышленностью, в виде наличия примесей, вызывающих аллергические реакции. However, this method is long (up to 7-8 s), requires the use of solutions of alkalis, salts and acids in high concentrations, and, therefore, the relatively high cost of wastewater treatment. In addition, the quality of collagen sol obtained by these methods often does not meet the requirements for such preparations by veterinary medicine, medicine and the cosmetic industry, in the form of the presence of impurities that cause allergic reactions.

Цель изобретения - усовершенствование технологии получения и обеспечение высокого качества коллагенового золя. The purpose of the invention is the improvement of production technology and the provision of high quality collagen sol.

Поставленная цель достигается тем, что:
некоторые виды сырья, предназначенные для изготовления коллагенового золя, должны пройти подготовительные операции, в частности обеззоливание, обезжиривание;
все или часть технологических операций проводится с применением ультразвука;
полученную путем предварительной щелочно-солевой обработки и растворения в органической кислоте (предпочтительно в уксусной) коллагеновую массу диализуют против проточной воды до нейтральных значений pH, а затем (в зависимости от целевого назначения конечного продукта) перераспределяют в определенной органической кислоте.This goal is achieved by the fact that:
some types of raw materials intended for the manufacture of collagen sols must undergo preparatory operations, in particular desalination, degreasing;
all or part of technological operations is carried out using ultrasound;
obtained by preliminary alkaline-salt treatment and dissolution in an organic acid (preferably acetic), the collagen mass is dialyzed against running water to neutral pH values, and then (depending on the intended use of the final product) is redistributed in a certain organic acid.

Проведенный научно-технический и научный поиск показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует критерию "новизна". Conducted scientific, technical and scientific search showed that the claimed population is unknown, i.e. it meets the criterion of "novelty."

Испытания способа показали соответствие заявленного критерию "промышленная применимость", а поскольку совокупность материальных действий позволяет получить коллагеновый золь более высокого качества, то заявленное соответствует критерию "изобретательский уровень" . Tests of the method showed compliance with the declared criterion of "industrial applicability", and since the combination of material actions allows to obtain collagen sol of higher quality, the claimed meets the criterion of "inventive step".

Способ осуществляют следующим образом:
а) для парных шкур с содержанием несвязанных жировых веществ менее 10%;
Отходы парных шкур измельчают с помощью мездрорезки на кусочки размером 2х2 см, промывают в проточной воде, обрабатывают щелочно-солевым раствором с содержанием 40-60 г/л едкого натра и 28,8-43,2 г/л сульфата натрия при жидкостном коэффициенте, равном 3, в ультразвуковой ванне 5-7 ч, без ультразвука - 30-36 ч, промывают солевым раствором с содержанием 28,8-43,2 г/л сульфата натрия в ультразвуковой ванне в течение 2-3 ч, без ультразвука - 8-12 ч, при жидкостном коэффициенте, равном 3, нейтрализуют раствором, содержащим 3,15 г/л соляной кислоты, до полной нейтрализации образца, промывают проточной водой до отсутствия в промывных водах сульфат-ионов, растворяют в растворе, содержащем 24-36 г/л уксусной кислоты при жидкостном коэффициенте, равном 10, в течение 20-30 ч, диализуют против проточной воды до нейтральных значений pH, перерастворяют в органической кислоте. Органическую кислоту выбирают в зависимости от конечного назначения продукта. Так, если коллаген предполагается использовать в ветеринарных препаратах, целесообразно перерастворять его в молочной (С₃Н₆О₃) или аскорбиновой (С₆H₈O₆) кислотах, в парфюмерно-косметических изделиях - в уксусной (CH₃COOH) или лимонной (C₆H₈O₇) и т.д. Это обусловлено тем, что аскорбиновая кислота, как известно, способствующая повышению общей резистентности организма (Мозгов И. Е., Фармакология, 1979), лимонная кислота дает отбеливающий эффект и хороша для кремов, уксусная кислота эффективна в изделиях, предназначенных для ополаскивания волос (Войцеховская А.Л. и Вольфензон И.И., Косметика сегодня. - М.: Химия, 1991, стр.151 и 75 соответственно) и т.д. Полученный конечный продукт представляет собой бесцветную , слегка опалесцирующую вязкую жидкость с содержанием коллагена 97,0-99,0 % (от сухого вещества);
б) для отходов шкур, прошедших золение:
Отходы измельчают на мездрорезке на кусочки размером 2х2 см, промывают проточной водой, обрабатывают раствором, содержащим хлорид аммония в количестве 0,8-1,2 % от массы сырья, в течение 0,3-0,5 ч, без ультразвука - в течение 3-4 ч. Далее обработку проводят в соответствии с разделом "а";
в) для отходов, содержащих более 10% несвязанных жировых веществ.The method is as follows:
a) for paired skins with unbound fatty substances less than 10%;
The wastes of paired skins are crushed using 2-cm-2 pieces of meat cutting, washed in running water, treated with an alkaline salt solution containing 40-60 g / l sodium hydroxide and 28.8-43.2 g / l sodium sulfate at a liquid ratio, equal to 3, in an ultrasonic bath for 5-7 hours, without ultrasound - 30-36 hours, washed with saline containing 28.8-43.2 g / l sodium sulfate in an ultrasonic bath for 2-3 hours, without ultrasound - 8 -12 h, with a liquid coefficient of 3, neutralize with a solution containing 3.15 g / l hydrochloric acid until completely neutralized the sample, washed with running water until there are no sulfate ions in the washings, dissolved in a solution containing 24-36 g / l of acetic acid at a liquid coefficient of 10 for 20-30 hours, dialyzed against running water to neutral pH values, re-dissolved in organic acid. Organic acid is selected depending on the final destination of the product. So, if collagen is supposed to be used in veterinary preparations, it is advisable to re-dissolve it in lactic (C ₃ H ₆ O ₃ ) or ascorbic (C ₆ H ₈ O ₆ ) acids, in perfumes and cosmetics - in acetic (CH ₃ COOH) or citric (C ₆ H ₈ O ₇ ) etc. This is due to the fact that ascorbic acid, which is known to help increase the overall resistance of the body (Mozgov I.E., Pharmacology, 1979), citric acid gives a whitening effect and is good for creams, acetic acid is effective in products intended for rinsing hair (Wojciechowska A.L. and Wolfenzon I.I., Cosmetics today. - M.: Chemistry, 1991, p. 151 and 75, respectively), etc. The resulting final product is a colorless, slightly opalescent viscous liquid with a collagen content of 97.0-99.0% (of dry matter);
b) for waste skins that have gone through gilding:
The waste is crushed on a cutting machine into 2x2 cm pieces, washed with running water, treated with a solution containing ammonium chloride in an amount of 0.8-1.2% by weight of the raw material, for 0.3-0.5 hours, without ultrasound - for 3-4 hours. Further processing is carried out in accordance with section "a";
c) for waste containing more than 10% unbound fatty substances.

Отходы измельчают на мездрорезке на кусочки размером 2х2 см, промывают проточной водой, обрабатывают раствором, содержащим 9,0-11,0 г/л гидроксида натрия, 95,4-116,6 г/л карбоната натрия и 6-7 г/л поверхностно-активных веществ при жидкостном коэффициенте, равном 3, в ультразвуковой ванне в течение 3-5 ч, без ультразвука - в течение 14-18 ч. Далее обработку проводят в соответствии с разделом "а". The waste is crushed on a cutting machine into 2x2 cm pieces, washed with running water, treated with a solution containing 9.0-11.0 g / l sodium hydroxide, 95.4-116.6 g / l sodium carbonate and 6-7 g / l surfactants with a liquid coefficient of 3 in an ultrasonic bath for 3-5 hours, without ultrasound for 14-18 hours. Next, the processing is carried out in accordance with section "a".

Преимущества способа иллюстрируются табл.1 и 2. The advantages of the method are illustrated in tables 1 and 2.

В табл.1 даны режимы проведения основных операций технологического цикла получения коллагенового золя. Приведенные данные свидетельствуют о том, что количество едкого натра, необходимого для получения коллагена по предлагаемому способу, сокращается в 2 раза, а количество сульфата натрия - в 4 раза. Соответственно меньше реактивов потребуется для нейтрализации отработанных растворов при очистке сточных вод. Продолжительность технологического цикла при проведении операций по предлагаемому способу без ультразвуковой обработки на 34 ч меньше, чем по известному способу, а с применением ультразвука каждая операция сокращается в среднем в 5-8 раз. Table 1 gives the modes of conducting the main operations of the technological cycle of obtaining collagen sol. The above data indicate that the amount of caustic soda needed to produce collagen by the proposed method is reduced by 2 times, and the amount of sodium sulfate - by 4 times. Accordingly, fewer reagents will be required to neutralize the spent solutions in wastewater treatment. The duration of the technological cycle during operations of the proposed method without ultrasonic processing is 34 hours shorter than by the known method, and with the use of ultrasound, each operation is reduced by an average of 5-8 times.

Ускорение технологических процессов ультразвуком обусловлено возникновением вихревых микротечений, интенсивно перемешивающих жидкость вблизи поверхности раздела, снимающих диффузионные ограничения и облегчающих массоперенос. Acceleration of technological processes by ultrasound is due to the occurrence of vortex microflows, intensively mixing the liquid near the interface, removing diffusion restrictions and facilitating mass transfer.

Микpотечения возникают под влиянием ультразвука любой частоты, при этом меняются только их масштабы и, следовательно, величина наблюдаемого эффекта. Изменение эффективности технологического процесса за счет масштабов микропотоков можно, как правило, компенсировать за счет мощности излучения, времени воздействия и реализации специальных технических решений. (Основы физики и техники ультразвука/Агранат Б.А. и др. - М.: Высшая школа, 1987; Ультразвук/ Маленькая энциклопедия/ Под ред. Голяминой И.П. - М., Советская энциклопедия, 1979). Microflows arise under the influence of ultrasound of any frequency, and only their scales and, consequently, the magnitude of the observed effect change. The change in the efficiency of the technological process due to the scale of microflows can, as a rule, be compensated for by the radiation power, exposure time and implementation of special technical solutions. (Fundamentals of the physics and technology of ultrasound / Agranat B.A. et al. - M .: Higher School, 1987; Ultrasound / Small Encyclopedia / Edited by Golyamina I.P. - M., Soviet Encyclopedia, 1979).

Обычно параметры ультразвука подбирают из требований оптимизации того или иного технологического процесса, учитывая перечень разрешенных МЭК для технологического применения частот (например 22; 44; 440; 880 ... кГц)
Проведение дополнительных операций по диализу и перерастворению коллагенового золя, а также по предварительному обеззоливанию некоторых видов сырья позволяет значительно повысить степень очистки, а соответственно, и качество готового продукта (табл.2).Usually, ultrasound parameters are selected from the optimization requirements of a given technological process, taking into account the list of frequencies allowed by the IEC for technological applications (for example, 22; 44; 440; 880 ... kHz)
Conducting additional operations on the dialysis and re-dissolution of collagen sol, as well as on preliminary desalination of certain types of raw materials, can significantly increase the degree of purification, and, accordingly, the quality of the finished product (Table 2).

Как видно из табл. 2, коллагеновый золь, полученный по предлагаемому способу, в отличие от золя, полученного по способу-прототипу, практически не содержит посторонних белков, углеводных компонентов, жировых веществ и на 1,67% меньше содержит минеральных веществ. As can be seen from the table. 2, the collagen sol obtained by the proposed method, in contrast to the sol obtained by the prototype method, practically does not contain foreign proteins, carbohydrate components, fatty substances and contains 1.67% less minerals.

Примеры осуществления способа приведены в табл.3. Examples of the method are given in table.3.

Как показали проведенные эксперименты, при производстве коллагенового золя по примеру 1 продолжительность технологического цикла небольшая, а выход белка составляет 87,30%, в то время как при использовании режимов, приведенных в примерах 2-5, выход белка увеличивается до 91,7-92,4%. As the experiments showed, in the production of collagen sol according to example 1, the duration of the technological cycle is short and the protein yield is 87.30%, while when using the modes described in examples 2-5, the protein yield increases to 91.7-92 ,4%.

При получении коллагена по примеру 5 продолжительность технологического цикла, выход белка и качество готового продукта практически такие же, как и при применении режимов, данных в примере 4, а расход реактивов - больше. Upon receipt of the collagen in example 5, the duration of the technological cycle, protein yield and quality of the finished product are almost the same as when applying the modes given in example 4, and the reagent consumption is greater.

Таким образом, наиболее высокий процент выхода высококачественного коллагенового золя достигается при обработке сырья согласно режимам, приведенным в примерах 2-4. Thus, the highest percentage yield of high-quality collagen sol is achieved when processing raw materials according to the modes given in examples 2-4.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING COLLAGENIC SALT, including grinding and washing collagen-containing raw materials, their alkaline-salt treatment, salt washing with sodium sulfate, neutralization, repeated washing of the target product and its dissolution in organic acid, characterized in that after washing the collagen-containing raw materials, chemical treatment is carried out alkaline-salt treatment is carried out in a solution containing sodium hydroxide and sodium sulfate, while chemical and alkaline-salt treatment and salt washing are carried out using trazvuka, after dissolution is carried dialysis against water the desired product and its reconstitution with an organic acid.

2. The method according to p. 1, characterized in that the chemical processing of raw materials with a content of unbound fatty substances of more than 10% is carried out in a solution containing 9.0 to 11.0 g / l sodium hydroxide, 95.4 to 116.6 g / l of sodium carbonate, 6.0 - 7.0 g / l of surfactant.

3. The method according to claim 1, characterized in that the chemical processing of the raw materials that have gone through the gelling is carried out in a solution of ammonium chloride in an amount of 0.8 - 1.2% by weight of the raw material.

4. The method according to claim 1, characterized in that the alkaline-salt treatment is carried out in a solution containing 40.0 - 60.0 g / l sodium hydroxide and 28.8 - 43.2 g / l sodium sulfate.

5. The method according to claim 1, characterized in that the salt washing is carried out in a solution containing 28.8 - 43.2 g / l of sodium sulfate.