WO2007076776A1 - Method and device for vacuum drying papaya latex - Google Patents

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WO2007076776A1
WO2007076776A1 PCT/DE2006/002197 DE2006002197W WO2007076776A1 WO 2007076776 A1 WO2007076776 A1 WO 2007076776A1 DE 2006002197 W DE2006002197 W DE 2006002197W WO 2007076776 A1 WO2007076776 A1 WO 2007076776A1
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drying
papain
vacuum
papaya latex
latex
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PCT/DE2006/002197
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Inventor
Norbert Steiner
Cornelia Huhn
Original Assignee
Norbert Steiner
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • C12N9/50Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
    • C12N9/63Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from plants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/185Magnoliopsida (dicotyledons)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for drying papaya latex for use in the recovery of papain in preferably raw papain producer operations.
  • Papain is a proteolytic enzyme from the "group of endopeptidases. It consists of 212 amino acids with a known sequence and has a cysteine in the active site (cysteine protease).
  • the catalysis proceeds via an intermediate thioester (therefore classified as thiol protease) and by an adjacent Papain is one of a peptide chain whose cys-25 intermediate forms an acyl enzyme with the participation of His-162 (as acid), Asn-182 and Gin-19.1 Similar to the acylation 1 Deacylation of animal serine proteases after stabilization The tetrahedral intermediate is deacylated with water with the participation of His-162 (as the base) .
  • Paperain has a broad functionality, it mainly cleaves peptide bonds involving basic amino acids, but it can also hydrolyze esters and amides Substrate dependent and ranges from pH 4.0 to 7.0.
  • the temperature optimum covers very wide areas, it is between 25 and 4O 0 C.
  • the formation of the enzyme papain in the papaya fruit is due to the very thin skin, which is so thin that even shines through the pulp. Thus, unlike other fruit peel, it does not provide adequate protection for the seeds embedded inside. In the course of evolution, an enzymatic protection has developed that lasts as long as the fruit needs to mature. When ripe, the mission of the enzymes is finished, so the papaya is less abundant when it comes to eating mature papayas Green Papaya Papas contain nearly 5,000 percent more papain than mature papayas and papain is made from the latex of immature fruit by drying from Carica papaya L. won.
  • papain Main field of application is the food industry, where papain is often used in beer production and meat tenderization; it also serves to produce hydrolysates from proteins (eg gelatin).
  • proteins eg gelatin
  • papain is used to deworm cattle. It is used in the leather, paper and adhesives industry as well as in waste disposal.
  • Papain also has significant importance in medical applications.
  • papain facilitates the digestion of dietary proteins. It may also aid the digestion of gliadin, a component of gluten, in celiac disease patients. This low levels of gluten can be tolerated.
  • papain contributes to the breakdown of fibrin and fibrinogen, which contribute to the accumulation of blood cells.
  • Papain also contributes to a well-functioning immune system. There are known antibacterial, anti-inflammatory and antioxidant effects. For example, inflammation and pain can be alleviated by insect bites. Along with other proteases, Papain can help relieve edema, pain and inflammation in sports injuries or arthritis. Papain, along with other proteolytic enzymes, continues to be used to break down harmful immune complexes that can contribute to autoimmune diseases. Like pancreatin, trypsin, lipase and amylase, papain is able to release the tissue-deposited antibodies and immune complexes from the receptors.
  • the papaya also Papai type, Baummelone, Pawpaw, Mamao
  • Cärica papaya L. family Caricäceae
  • the egg-shaped elongated to cylindrical fruits are up to 50 cm long in cultivation areas in Guatemala. They have a delicate, thin, yellowish skin and a firm, yellow to red pulp, which encloses the pepper-sized seeds bedded in a milk slime at a thickness of 2.5 to 5 cm.
  • the fruits are used - for fresh consumption with sugar and lemon juice, - as a papaya brand for drinks, ice cream and jams, - preserved in pieces in syrup or candied.
  • the enzyme is composed of a protein (apoenzyme) and the active group (prosthetic group).
  • the latter contains the "active center", in part also a protein-bound non-protein moiety (coenzyme), whose specific properties are its catalytic activity (which can accelerate reactions by factors of at least one million) and its specificity, both in the catalyzed reaction and in the reaction
  • the specificity for a substrate is usually high and sometimes even absolute, ie the enzymes can only decompose or degrade certain types of compounds such as proteins, carbohydrates, fats, etc.
  • the catalytic activity of the enzymes It is largely based on the fact that they combine the substrates in a favorable spatial arrangement to form enzyme - substrate (ES) complexes Region of the enzyme bound - the active center.
  • the mode of action of the enzyme corresponds in the figurative sense of the accuracy of key (enzyme) and lock (substrate).
  • Enzymes are the proteins and peptides that cleave proteolytic enzymes - the
  • endopeptidases which cleave specific positions in the backbone of a protein sequence, show that they are the only class of enzymes that can not be classified by substrate specificity, and therefore differentiate according to the type of their mechanism of catalysis. , Aspartate and metalloproteases.
  • the enzyme papain is a protease, ie a protein-cleaving enzyme from the group of endopeptidases. It consists of 212 amino acids of known sequence and has an active site cysteine (hence a cysteine protease). Catalysis proceeds via an intermediate thioester (hence also classified as a thiol protease) and is facilitated by an adjacent histidine. Papain consists of one of a peptide chain whose cys-25 intermediate forms an acyl enzyme with the participation of His-162 (as acid), Asn-182 and Gin- 19.
  • Papain preferably hydrolyzes bonds of peptides containing dicarboxylic or aromatic L-amino acids, such as phenylalanine, in the N-terminal portion of the peptide chain.
  • the pH optimum depends on the substrate and ranges from pH 4.0 - 7.0. The temperature optimum covers very wide ranges, it is between 25 and 40 0 C.
  • Proteases are produced industrially from microorganisms, from animal organs and from plants. Plant proteases are next to papain nor bromelin (From the juice of fresh pineapple fruits) and Fizin (from the milk juice of immature figs), before which, however, the Papain greater importance.
  • the formation of the enzyme papain in the papaya fruit is due to the very thin shell, which is so thin that even the pulp shines through. Thus, unlike other fruit peel, it does not provide adequate protection for the seeds embedded inside. In the course of evolution, an enzymatic protection has developed that lasts as long as the fruit needs to mature. With maturity is the "mission" of the enzymes. Papain, therefore, can only be obtained from mature but immature fruit.
  • Papain is obtained by drying from the latex of immature fruits of Carica papaya L. It is the most commonly used protease in food production.
  • papain is often used in beer production and meat tenderization; it also serves to produce hydrolysates from proteins (e.g., gelatin).
  • proteins e.g., gelatin
  • papain is used to deworm cattle. It is used in the leather, paper and adhesives industry as well as in waste disposal. Furthermore, papain is used in medicine for the treatment of necrotitic tissues and eczema.
  • Papain is obtained by tapping (scratching the skin) of immature but mature papaya fruits, and then collecting and drying the milk juice (latex) that flows out of the cuts.
  • the tapping of fruits should start early in the morning and be finished in the late morning (in the time of highest humidity). At low humidity, the latex flow is reduced.
  • Two to three vertical cuts, 1-2 mm deep, are made, which meet in the lower part of the fruit.
  • the cuts are made with a clean steel razor blade attached in a rubber shank.
  • the blade should be positioned so that the cuts do not go deeper than 2mm to prevent juice and starch from the fruit from mixing with the latex and deteriorate its quality.
  • the fruits should be tapped at intervals of 4-7 days; at the first tapping, it is sufficient to make only one cut and place the following two to three cuts next to the first one.
  • the flow of latex begins. It is collected in a bowl and then collected in polyethylene containers with a closable lid; The containers should be in the shade.
  • the use of tightly sealable lids and placement in the shade are extremely important to prevent reactions of the latex that result in loss of enzyme activity. Furthermore, contamination by dirt and insects should be avoided.
  • Adhesive latex on the fruits should be carefully scraped off and placed in the collection containers. It is important to ensure that already dried latex is not mixed with fresh, so as not to reduce the quality.
  • Fresh latex When working with fresh latex, it is essential to avoid any skin contact; Papain is potentially dangerous because prolonged exposure can cause skin damage and, in some cases, allergic reactions. Furthermore, latex must not come into contact with metals such as iron, copper or brass, as it then loses its enzymatic activity. Fresh latex is also not very durable and should be dried as quickly as possible below 5% moisture.
  • the fruits are ripe and can be harvested.
  • the ripe fruits are edible, but have a low sales value due to their appearance.
  • US Pat. No. 2,257,218 discloses a method for preparing papain which achieves greater durability of the papain by admixing ordinary salt and the associated water binding.
  • the end product of this process is a gray-white thickened paste.
  • US Pat. No. 2,650,165 teaches the thickening and pulverization of papaya fruit juice and the mixing with milk powder or the pulverization of a papaya fruit juice milk mixture.
  • the maintenance of certain temperatures during the process should avoid the caramelization of the sugar or the coagulation of the milk.
  • the drying methods are the determining factor for the quality of papain. The following criteria can be assumed:
  • Papain is a proteolytic enzyme with a heat resistance up to 75 ° C so as not to diminish the quality, the temperature effect during the drying process must be below this maximum.
  • Latex must not come into contact with metals such as iron, copper or Brass, because it then loses its enzyme activity.
  • the dry product is stored in airtight and light-protected containers (eg sealed clay pots) and kept cool.
  • Spray drying is a process that requires a certain amount of investment in equipment.
  • the product is fed to the drying in liquid form.
  • the water evaporation takes place by atomization of the liquid in the hot air stream.
  • the spray drying makes the principle of surface enlargement own.
  • the temperature of the hot air stream is usually between 150 - 250 ° C and acts only for a period of seconds on the products.
  • Spray-dried papain has a higher enzyme activity and is completely water-soluble. However, the following factors can affect the manufacturing process: 1. High product temperature 2. High atomization pressure with low spray rate
  • the product should have good instante properties and be characterized by low dust formation. It should be water soluble but have low hygroscopicity.
  • the invention is based on the object to develop a process and design an apparatus ⁇ for papaya latex at temperatures below 75 0 C to dry as quickly as possible and thus to ensure a high product quality. According to the invention, this is done by reducing the air pressure in the drying area. By creating a vacuum, the evaporation temperature of water is reduced and the drying can take place even at temperatures below 100 0 C faster than is possible under normal conditions. In addition, the drying surface is increased by a swirling of the drying mass, thereby further shortening the process time.
  • the product (papayalatex) is drying in supplied viscous form. The evaporation of water takes place under vacuum, which reduces the effective product temperatures during drying to about 40 ° C.
  • the drying takes place in a well-known non-metallic double-walled vessel, wherein the heat sources are installed in the double wall. These can be designed both as electric heating coils, as hot water pipes or as hot air pipes. Vacuum pumps are used to create the vacuum. The swirling of the surface is done by injected air curtains.
  • a well-known heating cabinet is used with electrical heating, in which also by the use of vacuum pumps, the pressure in the drying room is reduced. The enlarged surface is achieved in this variant by spreading on slide-in sheets.
  • Fig. 1 Schematic front view of the double-walled invention
  • Vacuum drying boilers vacuum boiler drying as variant 1
  • FIG. 2 Schematic front view of the invention
  • Vacuum drying cabinet vacuum cabinet drying
  • Variant 1 The embodiment in variant 1 shows an electrically heated boiler with indirect heating of the boiling vessel.
  • the boiler consists of the boiling vessel (1), which is welded to the outer vessel (2).
  • the intermediate space (3) located between the boiling vessel and the outer vessel forms a vaporous veil around the boiling vessel, whereby the indirect heating of the product located in the boiling vessel takes place.
  • the boiling vessel is closed with a hinged lid (4).
  • the outdoor boiler is surrounded by a heat insulation (8) and a jacket (9).
  • the heating elements (13) are integrated.
  • the water from the steam generator is discharged above a balancing valve (14).
  • the control of the pressure in the steam curtain is carried out by an electro-contact pressure gauge (5), a hopper (6) and a safety flap (7) connected to the intermediate space (3).
  • the vacuum pumps (A) By means of the vacuum pumps (A), a negative pressure is created in the interior of the boiling vessel (vacuum space), whereby the effective product temperatures during drying can be reduced.
  • the embodiment in variant 2 shows an electrically heated heating cabinet with four superimposed insertion plates (23), whereby the drying takes place on four levels (24) simultaneously with a reduced layer thickness of the starting product.
  • the working temperature is 60 - 70 0 C 3, the temperature is controlled by a temperature regulator (21).
  • the discharge of the final product is done via a lock system (22).
  • the vacuum pumps (A) are arranged, hu inside of the heating cabinet is thereby created a vacuum space, which allows the reduction of the effective product temperatures during drying.

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Abstract

Disclosed are a method and a device for vacuum drying papaya latex to be used for producing papain. The aim of the invention is to be able to produce a high-quality final product, reduce the amount of time and energy required for the production thereof, increase productivity and efficiency, and improve working conditions by designing a method and a device which allow papaya latex to be dried taking into account particularly the instability of enzymes exposed to heat and extended drying times while allowing for a high degree of productivity and reducing emission of harmful substances in the workspace. Said aim is achieved by drying the papaya latex in a double-walled vacuum vessel under the effect of heat generated by a heat source in the double wall at a reduced internal pressure generated by external vacuum pumps, the drying process being shortened by simultaneously swirling the material that is to be dried and thus increasing the surface thereof. In a second embodiment, the drying process takes place in an electrically heated evacuated hot cabinet, the surface being increased by keeping the layer thickness small by means of inserted metal sheets. In both embodiments, the papain that is dried in a powdery form is sucked in a pipe from the hot unit directly into the packaging unit while being packaged in opaque tear-proof foil bags in a bag forming, filling and sealing process.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Verfahren und Vorrichtung für die Vakuumtrocknung von PapayalatexMethod and apparatus for the vacuum drying of papaya latex
Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Trocknung von Papayalatex zur Anwendung bei der Gewinnung von Papain in vorzugsweise Erzeugerbetrieben von Rohpapain. Papain ist ein proteolytisches Enzym aus der " Gruppe der Endopeptidasen. Es besteht aus 212 Aminosäuren mit bekannter Sequenz und besitzt ein Cystein im aktiven Zentrum (Cysteinprotease). Die Katalyse verläuft über einen intermediären Thioester (daher auch als Thiolprotease klassifiziert) und wird durch ein benachbartes Histidin erleichtert. Papain besteht aus einer aus einer Peptidkette. deren Cys-25 unter Beteiligung von His-162 (als Säure), Asn-182 und Gin- 19 intermediär ein Acyl-Enzym bildet. Ähnlich der Acylierung 1 Deacylierung tierischer Serinproteasen wird nach Stabilisierung der tetrahedralen Zwischenstufe mit Wasser unter Beteiligung von His-162 (als Base) deacyliert. Papain hat eine breite Funktionsweise, es spaltet vorwiegend Peptidbindungen, an denen basische Aminosäuren beteiligt sind, es kann aber auch Ester und Amide hydrolysieren. Das pH-Optimum ist vom Substrat abhängig und reicht von pH 4,0 - 7,0. Auch das Temperaturoptimum umfasst sehr weite Bereiche, es liegt zwischen 25 und 4O0C. Die Bildung des Enzyms Papain in der Papayafrucht ist auf die sehr dünne Schale zurückzuführen, die so dünn ist, dass sogar das Fruchtfleisch hindurchschimmert. Damit bietet sie im Unterschied zu anderen Fruchtschalen keinen ausreichenden Schutz für die im Inneren eingebetteten Samen. Im Verlauf der Evolution hat sich ein enzymattischer Schutz herausgebildet, der so lange anhält, wie die Frucht zum Reifen benötigt. Mit erfolgter Reife ist die Mission" der Enzyme beendet. Deshalb wird über den Verzehr von reifen Papayas nur wenig Papain zugeführt. Grüne, unreife Papayas enthalten nahezu 5.000 Prozent mehr Papain als reife Papayas. Papain wird durch Trocknung aus dem Milchsaft (Latex) unreifer Früchte von Carica papaya L. gewonnen. Hauptanwendungsgebiet ist die Lebensmittelindustrie, wo Papain oft bei der Bierherstellung und zur Fleischtenderisierung verwendet wird; es dient ebenfalls zur Herstellung von Hydrolysaten aus Proteinen (z.B. Gelatine). In der Tiermedizin wird Papain zur Entwurmung von Rindern eingesetzt. Es findet Verwendung in der Leder-, Papier- und Klebstoffindustrie sowie in der Müllentsorgung. Wesentliche Bedeutung hat Papain auch in der medizinischen Anwendung. Im Verdauungssystem erleichtert Papain die Verdauung von Nahrungsproteinen. Es kann außerdem bei Zöliakie- Patienten die Verdauung von Gliadin, einem Bestandteil des Glutens, fördern. Damit können geringe Glutenmengen verträglich werden. Im Herz- Kreislaufsystem trägt Papain dazu bei, dass Fibrin und Fibrinogen abgebaut werden können, die zur Zusammenballung von Blutzellen beitragen.The invention relates to a method and an apparatus for drying papaya latex for use in the recovery of papain in preferably raw papain producer operations. Papain is a proteolytic enzyme from the "group of endopeptidases. It consists of 212 amino acids with a known sequence and has a cysteine in the active site (cysteine protease). The catalysis proceeds via an intermediate thioester (therefore classified as thiol protease) and by an adjacent Papain is one of a peptide chain whose cys-25 intermediate forms an acyl enzyme with the participation of His-162 (as acid), Asn-182 and Gin-19.1 Similar to the acylation 1 Deacylation of animal serine proteases after stabilization The tetrahedral intermediate is deacylated with water with the participation of His-162 (as the base) .Papain has a broad functionality, it mainly cleaves peptide bonds involving basic amino acids, but it can also hydrolyze esters and amides Substrate dependent and ranges from pH 4.0 to 7.0. Also, the temperature optimum covers very wide areas, it is between 25 and 4O 0 C. The formation of the enzyme papain in the papaya fruit is due to the very thin skin, which is so thin that even shines through the pulp. Thus, unlike other fruit peel, it does not provide adequate protection for the seeds embedded inside. In the course of evolution, an enzymatic protection has developed that lasts as long as the fruit needs to mature. When ripe, the mission of the enzymes is finished, so the papaya is less abundant when it comes to eating mature papayas Green Papaya Papas contain nearly 5,000 percent more papain than mature papayas and papain is made from the latex of immature fruit by drying from Carica papaya L. won. Main field of application is the food industry, where papain is often used in beer production and meat tenderization; it also serves to produce hydrolysates from proteins (eg gelatin). In veterinary medicine, papain is used to deworm cattle. It is used in the leather, paper and adhesives industry as well as in waste disposal. Papain also has significant importance in medical applications. In the digestive system, papain facilitates the digestion of dietary proteins. It may also aid the digestion of gliadin, a component of gluten, in celiac disease patients. This low levels of gluten can be tolerated. In the cardiovascular system, papain contributes to the breakdown of fibrin and fibrinogen, which contribute to the accumulation of blood cells.
Papain trägt auch zu einem gut funktionierenden Immunsystem bei. Es sind antibakterielle, antientzündliche und antioxidative Wirkungen bekannt. So können beispielsweise Entzündungen und Schmerzen durch Insektenstiche gelindert werden. Zusammen mit anderen Proteasen kann Papain dazu beitragen, dass Ödeme, Schmerzen und Entzündungen bei Sportverletzungen oder Arthritis gelindert werden können. Papain wird zusammen mit anderen proteolytischen Enzymen weiterhin eingesetzt, um schädliche Immunkomplexe, die zu Autoimmunkrankheiten beitragen können, abzubauen. Papain ist ebenso wie Pankreatin, Trypsin, Lipase und Amylase in der Lage, die im Gewebe abgelagerten Antikörper und Immunkomplexe wieder von den Rezeptoren zu lösen. Die „Fremdkennzeichnung" körpereigener Zellen wird damit aufgehoben und die Zellen bleiben von einem Angriff durch die körpereigene Abwehr verschont. Papain und Trypsin verändern zudem die für das Komplement-Protein bindungsrelevanten Bereiche (CH2-Region) der Antikörper und Immunkomplexe und verhindern so die Aktivierung der Komplementkaskade. Da dieser Baustein, die CH2-Domäne auch in vielen Adhäsionsmolekülen verwendet wird, können über den gleichen Mechanismus auch diese Rezeptoren durch die Enzyme verändert werden. Es ist davon auszugehen, dass die industrielle und medizinische Nutzung von Erkenntnissen aus der Enzymforschung zukünftig noch wesentlich breiteren Raum einnehmen wird und damit die Bedeutung einer entsprechenden Enzymproduktion pflanzlichen und tierischen Ursprungs dynamisch wächst, zumal sich Enzyme derzeit nicht synthetisch herstellen lassen.Papain also contributes to a well-functioning immune system. There are known antibacterial, anti-inflammatory and antioxidant effects. For example, inflammation and pain can be alleviated by insect bites. Along with other proteases, Papain can help relieve edema, pain and inflammation in sports injuries or arthritis. Papain, along with other proteolytic enzymes, continues to be used to break down harmful immune complexes that can contribute to autoimmune diseases. Like pancreatin, trypsin, lipase and amylase, papain is able to release the tissue-deposited antibodies and immune complexes from the receptors. The "foreign labeling" of the body's own cells is thus abolished and the cells are spared from attack by the body's defense, while papain and trypsin also change the complement protein-relevant regions (CH 2 region) of the antibodies and immune complexes and thus prevent activation Since this component, the CH 2 domain, is also used in many adhesion molecules, these receptors can also be modified by the enzymes via the same mechanism. It can be assumed that the industrial and medical use of findings from enzyme research will continue to occupy considerably more space in the future, and thus the importance of corresponding enzyme production of plant and animal origin will grow dynamically, especially since enzymes can not currently be produced synthetically.
Aus diesem Grund sollte bei der Auswahl der Herstellungsverfahren die Produktion hochreinen Papains in Betracht gezogen werden.For this reason, the production of high purity papains should be considered when selecting the manufacturing process.
Einführungintroduction
Die Papaya (auch Papaifrucht, Baummelone, Pawpaw, Mamao), ist eine melonenartige Frucht aus der schnell wachsenden, bis zu 10 m hohen verholzenden Staude des Melonenbaumes Cärica papaya L. (Familie Caricäceae) mit einem Schopf großer, handförmig geteilter Blätter. Sie stammt aus dem tropischen Amerika und wird auf Plantagen in Florida, Hawaii, Ost- und Südafrika, Sri Lanka, Indien, dem Malaiischen Archipel und Australien angebaut.The papaya (also Papaifrucht, Baummelone, Pawpaw, Mamao), is a melon-like fruit from the fast-growing, up to 10 m high woody perennial of the melon tree Cärica papaya L. (family Caricäceae) with a scoop of large, handshaped leaves. It comes from tropical America and is grown on plantations in Florida, Hawaii, East and South Africa, Sri Lanka, India, the Malay Archipelago and Australia.
Ernte von Papaya (in Millionen Tonnen; Stand 1994)Harvest of papaya (in millions of tons, as of 1994)
Brasilien 1,80Brazil 1.80
China 0,40China 0.40
Costa Rica 0,02Costa Rica 0.02
Ekuador 0,02 Indien 1,20Ecuador 0.02 India 1.20
Indonesien 0,40Indonesia 0.40
Kolumbien 0,06Colombia 0,06
Mexiko 0,30Mexico 0.30
Thailand 0,50 Zaire 0,20Thailand 0.50 Zaire 0.20
Gesamt 5,70 Die eiförmigen länglichen bis zylindrischen Früchte werden in Anbaugebieten in Guatemala bis zu 50 cm lang. Sie haben eine empfindliche, dünne, gelbliche Haut und ein festes, gelbes bis rotes Fruchtfleisch, das in einer Stärke von 2,5 bis 5 cm die in einen Milchschleim gebetteten pfeffergroßen Samen umschließt.Total 5.70 The egg-shaped elongated to cylindrical fruits are up to 50 cm long in cultivation areas in Guatemala. They have a delicate, thin, yellowish skin and a firm, yellow to red pulp, which encloses the pepper-sized seeds bedded in a milk slime at a thickness of 2.5 to 5 cm.
Die Früchte finden Verwendung - zum Frischverzehr mit Zucker und Zitronensaft, - als Papayamark für Getränke, Eiskrem und Marmeladen, - in Stücken in Sirup konserviert oder kandiert.The fruits are used - for fresh consumption with sugar and lemon juice, - as a papaya brand for drinks, ice cream and jams, - preserved in pieces in syrup or candied.
Von größerer Bedeutung ist die Nutzung der Früchte als Quelle für Papain, ein proteolytisches Enzym (Protease).Of greater importance is the use of the fruits as a source of papain, a proteolytic enzyme (protease).
Wirkungsweise und Bedeutung des Enzyms Papain Enzyme sind Katalysatoren biologischer Systeme (Biokatalysatoren), die die Gesamtheit der Stoffwandlungsprozesse ohne Veränderung des Gleichgewichts durch Senken der Aktivierungsenergie und Erhöhung der Geschwindigkeit ermöglichen.Mode of Action and Importance of the Enzyme Papain Enzymes are catalysts of biological systems (biocatalysts) that allow the totality of the metabolic processes without altering the equilibrium by lowering the activation energy and increasing the rate.
Das Enzym setzt sich aus einem Protein (Apoenzym) und der Wirkgruppe (prosthetische Gruppe) zusammen. Letztere enthält das „aktive Zentrum", teilweise auch eine an das Protein gebundene Nichtproteingruppe (Koenzym). Ihre besonderen Eigenschaften sind ihre katalytische Aktivität (sie können Reaktionen um Faktoren von wenigstens einer Million beschleunigen) und ihre Spezifität, sowohl was die katalysierte Reaktion als auch die Wahl der Reaktionsteilnehmer, der Substrate, betrifft. Die Spezifität für ein Substrat ist gewöhnlich hoch und manchmal sogar absolut, d.h., die Enzyme können nur bestimmte Verbindungsgruppen, z.B. Proteine, Kohlenhydrate, Fett u. a. auf- bzw. abbauen. Die katalytische Aktivität der Enzyme beruht größtenteils darauf, dass sie die Substrate in günstiger räumlicher Anordnung zu Enzym - Substrat - (ES) - Komplexen zusammenführen. Dabei werden die Substrate an eine spezifische Region des Enzyms gebunden - das aktive Zentrum. Die Wirkungsweise des Enzyms entspricht im übertragenen Sinne der Passgenauigkeit von Schlüssel (Enzym) und Schloss (Substrat).The enzyme is composed of a protein (apoenzyme) and the active group (prosthetic group). The latter contains the "active center", in part also a protein-bound non-protein moiety (coenzyme), whose specific properties are its catalytic activity (which can accelerate reactions by factors of at least one million) and its specificity, both in the catalyzed reaction and in the reaction The specificity for a substrate is usually high and sometimes even absolute, ie the enzymes can only decompose or degrade certain types of compounds such as proteins, carbohydrates, fats, etc. The catalytic activity of the enzymes It is largely based on the fact that they combine the substrates in a favorable spatial arrangement to form enzyme - substrate (ES) complexes Region of the enzyme bound - the active center. The mode of action of the enzyme corresponds in the figurative sense of the accuracy of key (enzyme) and lock (substrate).
Eine große, biochemisch wie lebensmitteltechnologisch wichtige Gruppe vonA large, biochemically and food-technologically important group of
Enzymen sind die Proteine und Peptide spaltenden proteolytischen Enzyme - dieEnzymes are the proteins and peptides that cleave proteolytic enzymes - the
Proteasen (Proteinasen). Man unterscheidet Exopeptidasen (sie spalten dieProteases (proteinases). One distinguishes exopeptidases (they split the
Bindungen am Ende einer Peptidkette unter Bildung von Aminosäure) undBonds at the end of a peptide chain to form amino acid) and
" Endopeptidasen. Letztere spalten spezifische Positionen im hinern einer Proteinsequenz. Daraus ergibt sich, dass sie als einzige Enzymklasse nicht nach der Substratspezifität gegliedert werden können, man unterscheidet deshalb nach dem Typ ihres Katalysemechanismus. Danach gibt es neben der großen Gruppe der Serinproteasen die Cystein-, Aspartat- und Metallproteasen. The endopeptidases, which cleave specific positions in the backbone of a protein sequence, show that they are the only class of enzymes that can not be classified by substrate specificity, and therefore differentiate according to the type of their mechanism of catalysis. , Aspartate and metalloproteases.
Das Enzym Papain ist eine Protease, also ein eiweißspaltendes Enzym aus der Gruppe der Endopeptidasen. Es besteht aus 212 Aminosäuren mit bekannter Sequenz und besitzt ein Cystein im aktiven Zentrum (deshalb eine Cysteinprotease). Die Katalyse verläuft über einen intermediären Thioester (daher auch als Thiolprotease klassifiziert) und wird durch ein benachbartes Histidin erleichtert. Papain besteht aus einer aus einer Peptidkette, deren Cys-25 unter Beteiligung von His-162 (als Saure), Asn-182 und Gin- 19 intermediär ein Acyl - Enzym bildet. Ahnlich der Acylierung / Deacylierung tierischer Serinproteasen wird nach Stabilisierung der tetrahedralen Zwischenstufe mit Wasser unter Beteiligung von His-162 (als Base) deacyliert. Papain hydralisiert bevorzugt Bindungen von Peptiden, die Dicarboxyl- oder aromatische L-Aminosäuren, wie z.B. Phenylanalin, im N-terminalen Teil der Peptidkette enthalten. Das pH- Optimum ist vom Substrat abhängig und reicht von pH 4,0 - 7,0. Auch das Temperaturoptimum umfasst sehr weite Bereiche, es liegt zwischen 25 und 400C.The enzyme papain is a protease, ie a protein-cleaving enzyme from the group of endopeptidases. It consists of 212 amino acids of known sequence and has an active site cysteine (hence a cysteine protease). Catalysis proceeds via an intermediate thioester (hence also classified as a thiol protease) and is facilitated by an adjacent histidine. Papain consists of one of a peptide chain whose cys-25 intermediate forms an acyl enzyme with the participation of His-162 (as acid), Asn-182 and Gin- 19. Similar to the acylation / deacylation of animal serine proteases, after stabilization of the tetrahedral intermediate, it is deacylated with water involving His-162 (as the base). Papain preferably hydrolyzes bonds of peptides containing dicarboxylic or aromatic L-amino acids, such as phenylalanine, in the N-terminal portion of the peptide chain. The pH optimum depends on the substrate and ranges from pH 4.0 - 7.0. The temperature optimum covers very wide ranges, it is between 25 and 40 0 C.
Proteasen werden industriell aus Mikroorganismen, aus tierischen Organen und aus Pflanzen hergestellt. Pflanzliche Proteasen sind neben Papain noch Bromelin (aus dem Saft frischer Ananasfrüchte) und Fizin (aus dem Milchsaft unreifer Feigen), vor denen jedoch dem Papain größere Bedeutung zukommt. Die Bildung des Enzyms Papain in der Papayafrucht ist auf die sehr dünne Schale zurückzufuhren, die so dünn ist, dass sogar das Fruchtfleisch hindurchschimmert. Damit bietet sie im Unterschied zu anderen Fruchtschalen keinen ausreichenden Schutz für die im Inneren eingebetteten Samen. Im Verlauf der Evolution hat sich ein enzymattischer Schutz herausgebildet, der so lange anhält, wie die Frucht zum Reifen benötigt. Mit erfolgter Reife ist die "Mission" der Enzyme. Man kann deshalb Papain nur aus ausgewachsenen, aber "unreifen Früchten gewinnen.Proteases are produced industrially from microorganisms, from animal organs and from plants. Plant proteases are next to papain nor bromelin (From the juice of fresh pineapple fruits) and Fizin (from the milk juice of immature figs), before which, however, the Papain greater importance. The formation of the enzyme papain in the papaya fruit is due to the very thin shell, which is so thin that even the pulp shines through. Thus, unlike other fruit peel, it does not provide adequate protection for the seeds embedded inside. In the course of evolution, an enzymatic protection has developed that lasts as long as the fruit needs to mature. With maturity is the "mission" of the enzymes. Papain, therefore, can only be obtained from mature but immature fruit.
Papain: Vorkommen und VerwendungPapain: occurrence and use
Papain wird durch Trocknung aus dem Milchsaft (Latex) unreifer Früchte von Carica papaya L. gewonnen. Es ist die am gebräuchlichsten verwendete Protease im Bereich der Lebensmittelproduktion.Papain is obtained by drying from the latex of immature fruits of Carica papaya L. It is the most commonly used protease in food production.
Hauptanwendungsgebiet ist die Lebensmittelindustrie, wo Papain oft bei der Bierherstellung und zur Fleischtenderisierung verwendet wird; es dient ebenfalls zur Herstellung von Hydrolysaten aus Proteinen (z.B. Gelatine). In der Tiermedizin wird Papain zur Entwurmung von Rindern eingesetzt. Es findet Verwendung in der Leder-, Papier- und Klebstoffindustrie sowie in der Müllentsorgung. Ferner wird Papain in der Medizin zur Behandlung von nekrotitischen Geweben und Ekzemen benutzt.Main field of application is the food industry, where papain is often used in beer production and meat tenderization; it also serves to produce hydrolysates from proteins (e.g., gelatin). In veterinary medicine, papain is used to deworm cattle. It is used in the leather, paper and adhesives industry as well as in waste disposal. Furthermore, papain is used in medicine for the treatment of necrotitic tissues and eczema.
Weitere Anwendungsgebiete könnten sich in der Medizin ergeben aus neueren Forschungsergebnissen, wonach Papain ebenso wie Pankreatin, Trypsin, Lipase und Amylase in der Lage ist, die im Gewebe abgelagerten Antikörper undFurther areas of application in medicine could result from recent research results, according to which papain, as well as pancreatin, trypsin, lipase and amylase, are able to attack the antibodies deposited in the tissue and
Immunkomplexe wieder von den Rezeptoren zu lösen. DieImmune complexes release again from the receptors. The
„Fremdkennzeichnung" körpereigener Zellen wird damit aufgehoben und die"Foreign labeling" of the body's own cells is thus repealed and the
Zellen bleiben von einem Angriff durch die körpereigene Abwehr verschont. Papain und Trypsin verändern zudem die für das Komplement-Protein bindungsrelevanten Bereiche (CH2-Region) der Antikörper und Immunkomplexe und verhindern so die Aktivierung der Komplementkaskade. Da dieser Baustein, die CBP-Domäne auch in vielen Adhäsionsmolekülen verwendet wird, können über den gleichen Mechanismus auch diese Rezeptoren durch die Enzyme verändert werden.Cells are spared from an attack by the body's defense. Papain and trypsin also alter those for the complement protein binding-relevant regions (CH 2 region) of the antibodies and immune complexes and thus prevent the activation of the complement cascade. Since this building block, the CBP domain, is also used in many adhesion molecules, these receptors can also be altered by the enzymes via the same mechanism.
Es ist davon auszugehen, dass die industrielle und medizinische Nutzung von Erkenntnissen aus der Enzymforschung zukünftig noch wesentlich breiteren Raum einnehmen wird und damit die Bedeutung einer entsprechenden Enzymproduktion pflanzlichen und tierischen Ursprungs dynamisch wächst, zumal sich Enzyme derzeit nicht synthetisch herstellen lassen.It can be assumed that the industrial and medical use of findings from enzyme research will continue to occupy considerably more space in the future, and thus the importance of corresponding enzyme production of plant and animal origin will grow dynamically, especially since enzymes can not currently be produced synthetically.
Aus diesem Grund sollte bei der Auswahl der Herstellungsverfahren die Produktion hochreinen Papains in Betracht gezogen werden, um zum einen höhere Verkaufspreise zu erzielen und sich zum anderen für weitere industrielle und medizinische Nutzung mit einem hochqualitativen Produkt am Markt zu empfehlen.For this reason, the selection of manufacturing processes should take into account the production of high purity papain in order to achieve higher sales prices and to be recommended for further industrial and medical use with a high quality product on the market.
Verfahren zur Gewinnung und Extraktion Papain wird gewonnen durch Anzapfen (Anritzen der Haut) unreifer, aber ausgewachsener Papayafrüchte und anschließendem Sammeln und Trocknen des Milchsafts (Latex), der aus den Schnitten fließt. Das Anzapfen der Früchte sollte früh am Morgen beginnen und im späten Vormittag beendet sein (in der Zeit der höchsten Luftfeuchte). Bei niedriger Luftfeuchte ist der Latexfluss verringert.Recovery and Extraction Procedures Papain is obtained by tapping (scratching the skin) of immature but mature papaya fruits, and then collecting and drying the milk juice (latex) that flows out of the cuts. The tapping of fruits should start early in the morning and be finished in the late morning (in the time of highest humidity). At low humidity, the latex flow is reduced.
Es werden zwei bis drei vertikale Schnitte, 1-2 mm tief, ausgeführt, die sich im unteren Teil der Frucht treffen. Die Schnitte werden mit einer sauberen Stahlrasierklinge vorgenommen, die in einem Gummischaft befestigt ist. Die Klinge sollte so angebracht sein, dass die Schnitte nicht tiefer als 2mm gehen, um zu verhindern, dass sich Saft und Stärke aus der Frucht mit dem Latex mischen und seine Qualität verschlechtern.Two to three vertical cuts, 1-2 mm deep, are made, which meet in the lower part of the fruit. The cuts are made with a clean steel razor blade attached in a rubber shank. The blade should be positioned so that the cuts do not go deeper than 2mm to prevent juice and starch from the fruit from mixing with the latex and deteriorate its quality.
Die Früchte sollten in Intervallen von 4-7 Tagen angezapft werden; beim ersten Anzapfen ist es ausreichend, nur einen Schnitt zu machen und die folgenden zwei bis drei Schnitte unmittelbar neben dem ersten zu setzen.The fruits should be tapped at intervals of 4-7 days; at the first tapping, it is sufficient to make only one cut and place the following two to three cuts next to the first one.
Nach ungefähr 4 - 6 Minuten beginnt der Fluss des Latex. Er wird in einer Schüssel aufgefangen und dann in Polyäthylenbehältern mit verschließbarem Deckel gesammelt; die Behälter sollten sich unbedingt im Schatten befinden. Die Verwendung fest verschließbarer Deckel und die Aufstellung im Schatten sind äußerst wichtig, um Reaktionen des Latex zu verhindern, die einen Verlust der Enzymaktivität zur Folge haben. Des Weiteren sind Verunreinigungen durch Schmutz und Insekten zu vermeiden. Anhaftender Latex an den Früchten sollte sorgfaltig abgekratzt und in die Sammelbehälter verbracht werden. Dabei ist darauf zu achten, dass bereits getrockneter Latex nicht mit frischem gemischt wird, um die Qualität nicht zu mindern.After about 4 - 6 minutes, the flow of latex begins. It is collected in a bowl and then collected in polyethylene containers with a closable lid; The containers should be in the shade. The use of tightly sealable lids and placement in the shade are extremely important to prevent reactions of the latex that result in loss of enzyme activity. Furthermore, contamination by dirt and insects should be avoided. Adhesive latex on the fruits should be carefully scraped off and placed in the collection containers. It is important to ensure that already dried latex is not mixed with fresh, so as not to reduce the quality.
Bei der Arbeit mit frischem Latex ist unbedingt jeder Hautkontakt zu meiden; Papain ist potentiell gefährlich, da längerer Kontakt zu Hautschädigungen und in einigen Fällen auch zu allergischen Reaktionen führen kann. Ferner darf Latex nicht in Berührung kommen mit Metallen wie Eisen, Kupfer oder Messing, da es dann seine Enzymaktivität verliert. Frischer Latex ist auch nicht sehr haltbar und sollte so rasch als möglich unter 5% Feuchtigkeit getrocknet werden.When working with fresh latex, it is essential to avoid any skin contact; Papain is potentially dangerous because prolonged exposure can cause skin damage and, in some cases, allergic reactions. Furthermore, latex must not come into contact with metals such as iron, copper or brass, as it then loses its enzymatic activity. Fresh latex is also not very durable and should be dried as quickly as possible below 5% moisture.
In zwei oder drei Monaten sind die Früchte reif und können geerntet werden. Die reifen Früchte sind essbar, haben aber aufgrund ihres Aussehens einen geringen Verkaufswert.In two or three months, the fruits are ripe and can be harvested. The ripe fruits are edible, but have a low sales value due to their appearance.
Aus dem US-Patent US 2,257,218 ist ein Verfahren zur Präparierung von Papain bekannt, welches mittels Beimischung gewöhnlichen Salzes und der damit einhergehenden Wasserbindung eine höhere Haltbarkeit des Papains erreicht wird. Endprodukt dieses Verfahrens ist eine grau-weiß verdickte Paste.US Pat. No. 2,257,218 discloses a method for preparing papain which achieves greater durability of the papain by admixing ordinary salt and the associated water binding. The end product of this process is a gray-white thickened paste.
Das US-Patent US 2,650,165 lehrt die Eindickung und Pulverisierung von Papayafruchtsaft und die Mischung mit Milchpulver bzw. die Pulverisierung eines Papayafruchtsaftmilchgemisches. Die Einhaltung bestimmter Temperaturen während des Prozesses sollen die Karamelisierung des Zuckers bzw. die Koagulierung der Milch vermeiden.US Pat. No. 2,650,165 teaches the thickening and pulverization of papaya fruit juice and the mixing with milk powder or the pulverization of a papaya fruit juice milk mixture. The maintenance of certain temperatures during the process should avoid the caramelization of the sugar or the coagulation of the milk.
Aus der Offenlegungssc'hrift DE 1807937 ist ein Verfahren bekannt, welches nach der Gewinnung bzw. Extraktion des Latex aus den Früchten zentrifügiert und von seinen natürlichen, chemischen und biologischen Verunreinigungen getrennt wird. Durch die Zentrifugierung bilden sich drei Phasen, wobei zumindest eine flüssige Phase derart behandelt wird, um Papain in Pulverform zu erhalten.From Offenlegungsgeschrift DE 1807937 a process is known, which is centrifuged after the extraction or extraction of the latex from the fruits and separated from its natural, chemical and biological impurities. By centrifuging, three phases are formed, whereby at least one liquid phase is treated in such a way as to obtain papain in powder form.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:
Die Trocknungsverfahren sind der bestimmende Faktor für die Qualität des Papain. Dabei ist von folgenden Kriterien auszugehen:The drying methods are the determining factor for the quality of papain. The following criteria can be assumed:
Papain ist ein proteolytisches Enzym mit einer Hitzebeständigkeit bis 75 °C um die Qualität nicht zu mindern, muss die Temperatureinwirkung während des Trocknungsprozesses unter diesem Maximum liegen.Papain is a proteolytic enzyme with a heat resistance up to 75 ° C so as not to diminish the quality, the temperature effect during the drying process must be below this maximum.
Frischer Latex nicht sehr haltbar und sollte so rasch als möglich unter 5% Feuchtigkeit getrocknet werden.Fresh latex not very durable and should be dried as quickly as possible below 5% moisture.
Bei der Arbeit mit frischem Latex ist unbedingt jeder Hautkontakt zu meiden; Papain ist potentiell gefährlich, da längerer Kontakt zu Hautschädigungen und in einigen Fällen auch zu allergischen Reaktionen fuhren kann.When working with fresh latex, it is essential to avoid any skin contact; Papain is potentially dangerous because prolonged exposure can cause skin damage and, in some cases, allergic reactions.
Latex darf nicht in Berührung kommen mit Metallen wie Eisen, Kupfer oder Messing, da es dann seine Enzymaktivität verliert.Latex must not come into contact with metals such as iron, copper or Brass, because it then loses its enzyme activity.
Bekannte Verfahren zur Trocknung von Papayalatex sind:Known methods for drying papaya latex are:
a) die Sonnentrocknung b) die Ofentrocknung c) die Sprühtrocknunga) the sun drying b) the oven drying c) the spray drying
Mit der Sonnentrocknung erzielt man die geringste Produktqualität, da der Verlust an Enzymaktivität beträchtlich ist; zudem wird das Papain rasch braun. Trotzdem ist dieses Verfahren in vielen Ländern noch die am meisten gebräuchliche Prozesstechnologie für Papain. Der Latex wird einfach auf Tabletts ausgebreitet und in der Sonne getrocknet. Für die Ofentrocknung werden Papaintrockner von einfacher Konstruktion eingesetzt. In Sri Lanka handelt es sich generell um einfache, etwa einen Meter hohe Ofen im Freien aus Schlamm oder Lehmziegeln. Die Trocknungszeiten sind unterschiedlich; ein Richtwert sind etwa 4 - 5 Stunden bei 35 - 4O°C. Die Trocknung ist beendet, wenn der Latex bröcklig und nicht klebrig ist.With sun-drying, the lowest product quality is achieved, as the loss of enzyme activity is considerable; In addition, the papain is rapidly turning brown. Nevertheless, in many countries this process is still the most widely used process technology for papain. The latex is simply spread on trays and dried in the sun. For oven drying, paper dryers of simple construction are used. Sri Lanka is generally a simple, one-meter outdoor kiln made of mud or mud bricks. The drying times are different; a guideline is about 4 - 5 hours at 35 - 4O ° C. The drying is over when the latex is friable and not sticky.
Das trockene Produkt wird in luftdichten und lichtgeschützten Behältern (z.B. abgedichtete Tongefäße) gelagert und kühl gehalten. Bei der Sprühtrocknung handelt es sich um ein Verfahren, das ein gewisses Maß an Investition in Ausrüstung erfordert. Das Produkt wird der Trocknung in flüssiger Form zugeführt. Die Wasserverdampfung erfolgt durch Zerstäubung der Flüssigkeit im Heißluftstrom. Dabei macht sich die Sprühtrocknung das Prinzip der Oberflächenvergrößerung zu Eigen. Die Temperatur des Heißluftstroms liegt in der Regel zwischen 150 - 250°C und wirkt nur für die Dauer von Sekunden auf die Produkte ein. Sprühgetrocknetes Papain hat eine höhere Enzymaktivität und ist völlig wasserlöslich. Folgende Einflussfaktoren können jedoch den Herstellungsprozess beeinträchtigen: 1. Hohe Produkttemperatur 2. Hoher Zerstäubungsdruck bei gleichzeitig niedriger SprührateThe dry product is stored in airtight and light-protected containers (eg sealed clay pots) and kept cool. Spray drying is a process that requires a certain amount of investment in equipment. The product is fed to the drying in liquid form. The water evaporation takes place by atomization of the liquid in the hot air stream. Here, the spray drying makes the principle of surface enlargement own. The temperature of the hot air stream is usually between 150 - 250 ° C and acts only for a period of seconds on the products. Spray-dried papain has a higher enzyme activity and is completely water-soluble. However, the following factors can affect the manufacturing process: 1. High product temperature 2. High atomization pressure with low spray rate
3. Hohe Zulufttemperatur3. High supply air temperature
4. Höchste Achtsamkeit bei der Arbeit mit dieser Papainform, da es Allergien beim Einatmen auslösen kann. Aus diesem Grund wird es häufig mit Gelatine verkapselt.4. Highest mindfulness when working with this papain form as it can cause allergies by inhalation. Because of this, it is often encapsulated with gelatin.
Ziel der Erfindung:Object of the invention:
Es ist Ziel der Erfindung, Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von Papayalatex zu entwickeln, die auf eine gesteuerte Einflussnahme unter Einhaltung der Prozessparameter bei gleichzeitiger Verkürzung der Trocknungsdauer, Erhöhung der Produktqualität, Senkung des Arbeitszeitaufwandes und Verbesserung der Arbeitsbedingungen gerichtet sind. Dabei geht es um eine schonende Trocknung durch ein Trocknungsverfahren, das mit möglichst niedrigen Temperaturen auskommt. Die Trocknungszeit sollte aber so kurz wie möglich sein, um ein hochwertiges Produkt zu erhalten, wobei die Qualität durch die Enzymaktivität bestimmt wird. Das Produkt sollte gute Instanteigenschaften haben und sich durch geringe Staubentwicklung auszeichnen. Es sollte wasserlöslich sein, aber eine geringe Hygroskopizität aufweisen.It is an object of the invention to develop methods and apparatus for drying Papayalatex, which are directed to a controlled influence in compliance with the process parameters while reducing the drying time, increasing product quality, reducing the workload and improving working conditions. It is about a gentle drying by a drying process that works with the lowest possible temperatures. However, the drying time should be as short as possible in order to obtain a high quality product, the quality being determined by the enzyme activity. The product should have good instante properties and be characterized by low dust formation. It should be water soluble but have low hygroscopicity.
Das Wesen der Erfindung:The essence of the invention:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln und eine Vorrichtung zu konzipieren, um Papayalatex bei Temperaturen unter 750C schnellstmöglich zu trocknen und damit eine hohe Produktqualität zu sichern. Erfindungsgemäß erfolgt dies durch eine Verringerung des Luftdruckes im Trocknungsbereich. Durch die Schaffung eines Vakuums wird die Verdunstungstemperatur von Wasser herabgesetzt und die Trocknung kann auch bei Temperaturen unter 1000C schneller erfolgen, als dies unter Normalbedingungen möglich ist. Zudem wird durch eine Verwirbelung der Trocknungsmasse die Trocknungsoberfläche vergrößert und damit die Prozessdauer weiter verkürzt. Das Produkt (Papayalatex) wird der Trocknung in viskoser Form zugeführt. Die Wasserverdampfung erfolgt unter Vakuum, wodurch sich die effektiven Produkttemperaturen während der Trocknung auf ca. 40°C reduzieren. Die Trocknung erfolgt in einem hinlänglich bekannten nichtmetallischen doppelwandigen Gefäß, wobei in der Doppelwand die Wärmequellen installiert sind. Diese können sowohl als elektrische Heizspiralen, als Warmwasserrohre oder als Heißluftrohre ausgebildet sein. Zur Schaffung des Vakuums werden Vakuumpumpen eingesetzt. Die Verwirbelung der Oberfläche erfolgt durch eingeblasene Luftschleier. In einer zweiten Variante wird ein hinlänglich bekannter Wärmeschrank mit elektrischer Beheizung eingesetzt, in dem ebenfalls durch den Einsatz von Vakuumpumpen der Druck im Trocknungsraum herabgesetzt wird. Die vergrößerte Oberfläche wird bei dieser Variante durch Ausbreitung auf Einschubblechen erzielt.The invention is based on the object to develop a process and design an apparatus for papaya latex at temperatures below 75 0 C to dry as quickly as possible and thus to ensure a high product quality. According to the invention, this is done by reducing the air pressure in the drying area. By creating a vacuum, the evaporation temperature of water is reduced and the drying can take place even at temperatures below 100 0 C faster than is possible under normal conditions. In addition, the drying surface is increased by a swirling of the drying mass, thereby further shortening the process time. The product (papayalatex) is drying in supplied viscous form. The evaporation of water takes place under vacuum, which reduces the effective product temperatures during drying to about 40 ° C. The drying takes place in a well-known non-metallic double-walled vessel, wherein the heat sources are installed in the double wall. These can be designed both as electric heating coils, as hot water pipes or as hot air pipes. Vacuum pumps are used to create the vacuum. The swirling of the surface is done by injected air curtains. In a second variant, a well-known heating cabinet is used with electrical heating, in which also by the use of vacuum pumps, the pressure in the drying room is reduced. The enlarged surface is achieved in this variant by spreading on slide-in sheets.
Ausführungsbeispiel: Die erfmdungsgemäße Lösung soll an einem Ausfuhrungsbeispiel in zwei Varianten erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:Exemplary Embodiment: The solution according to the invention is to be explained in an exemplary embodiment in two variants. The accompanying drawings show:
Fig. 1. Schematische Vorderansicht des erfindungsgemäßen doppelwandigenFig. 1. Schematic front view of the double-walled invention
Vakuumtrocknungskessels (Vakuumkesseltrocknung) als Variante 1Vacuum drying boilers (vacuum boiler drying) as variant 1
Fig. 2. Schematische Vorderansicht des erfindungsgemäßenFig. 2. Schematic front view of the invention
Vakuumtrocknungsschrankes (Vakuumschranktrocknung) als Variante 2Vacuum drying cabinet (vacuum cabinet drying) as variant 2
Variante 1 Das Ausführungsbeispiel in Variante 1 zeigt einen elektrisch beheizten Kessel mit indirekter Beheizung des Siedegefäßes. Der Kessel besteht aus dem Siedegefäß (1), welches mit dem Außenkessel (2) verschweißt ist. Der sich zwischen Siedegefäß und Außenkessel befindliche Zwischenraum (3) bildet einen Dampfschleier um das Siedegefaß, wodurch die indirekte Erwärmung des im Siedegefäß befindlichen Produktes erfolgt. Das Siedegefäß wird mit einem aufklappbaren Deckel (4) verschlossen. Im unteren Teil des Siedegefäßes befindet sich ein Schleusensystem (10) zur Ausschleusung des Fertigproduktes. Von hier gelangt das Papain in Pulverform in die Verpackungseinheit. Der Außenkessel ist von einer Wärmeisolation (8) und einem Mantel (9) umschlossen. Im unteren Teil des Kessels über dem Postament (11) ist der Dampfgenerator (12) angeordnet, in dem die Heizelemente (13) integriert sind. Das Wasser aus dem Dampfgenerator wird Ober ein Ausgleichsventil (14) ausgelassen. Die Kontrolle des Drucks im Dampfschleier erfolgt Ober ein Elektro-Kontakt-Manometer (5), einen Fülltrichter (6) und eine Sicherheitsklappe (7), verbunden mit dem Zwischenraum (3). Mittels der Vakuumpumpen (A) wird im Innenraum des Siedegefäßes ein Unterdruck erzeugt (Vakuumraum), wodurch sich die effektiven Produkttemperaturen während der Trocknung reduzieren lassen.Variant 1 The embodiment in variant 1 shows an electrically heated boiler with indirect heating of the boiling vessel. The boiler consists of the boiling vessel (1), which is welded to the outer vessel (2). The intermediate space (3) located between the boiling vessel and the outer vessel forms a vaporous veil around the boiling vessel, whereby the indirect heating of the product located in the boiling vessel takes place. The boiling vessel is closed with a hinged lid (4). Located in the lower part of the Siedegefäßes there is a lock system (10) for discharging the finished product. From here, the papain enters the packaging unit in powder form. The outdoor boiler is surrounded by a heat insulation (8) and a jacket (9). In the lower part of the boiler above the pedestal (11) of the steam generator (12) is arranged, in which the heating elements (13) are integrated. The water from the steam generator is discharged above a balancing valve (14). The control of the pressure in the steam curtain is carried out by an electro-contact pressure gauge (5), a hopper (6) and a safety flap (7) connected to the intermediate space (3). By means of the vacuum pumps (A), a negative pressure is created in the interior of the boiling vessel (vacuum space), whereby the effective product temperatures during drying can be reduced.
Variante 2Variant 2
Das Ausführungsbeispiel in Variante 2 zeigt einen elektrisch beheizten Wärmeschrank mit vier übereinander angeordneten Einschubblechen (23), wodurch die Trocknung auf vier Ebenen (24) gleichzeitig mit verringerter Schichtdicke des Ausgangsproduktes erfolgt. Die Arbeitstemperatur liegt bei 60 - 700C3 die Temperaturregulierung erfolgt über einen Temperaturregulator (21). Die Ausschleusung des Endproduktes erfolgt Ober einen Schleusensystem (22). Extern sind die Vakuumpumpen (A) angeordnet, hu Innenbereich des Wärmeschrankes wird dadurch ein Vakuumraum geschaffen, der die Verringerung der effektiven Produkttemperaturen während der Trocknung ermöglicht. The embodiment in variant 2 shows an electrically heated heating cabinet with four superimposed insertion plates (23), whereby the drying takes place on four levels (24) simultaneously with a reduced layer thickness of the starting product. The working temperature is 60 - 70 0 C 3, the temperature is controlled by a temperature regulator (21). The discharge of the final product is done via a lock system (22). Externally, the vacuum pumps (A) are arranged, hu inside of the heating cabinet is thereby created a vacuum space, which allows the reduction of the effective product temperatures during drying.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Vakuumtrocknen von Papayalatex zur Erlangung von reinem Papain, wobei bei verringertem Luftdruck (Vakuum) Wasser beiA method for vacuum drying papaya latex to obtain pure papain, wherein at reduced air pressure (vacuum) water at
Temperaturen unter dem Siedepunkt von 100°C verdampft und sich dadurch eine beschleunigte Trocknung bei niedrigeren Temperaturen erzielen läßt, wobei das Papayalatex in viskoser Form demVaporizes temperatures below the boiling point of 100 ° C and thereby accelerated drying can be achieved at lower temperatures, the papaya latex in viscous form the
Trocknungsprozeß zugeführt wird, die Produkttemperatur während der Trocknung ca. 40°C beträgt und nach dem Trocknungsprozeß derDrying process is supplied, the product temperature during drying is about 40 ° C and after the drying process of
Feuchtigkeitsgrad unter 5 % liegt.Moisture level is less than 5%.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,2. The method according to claim 1,
gekennzeichnet dadurch,characterized by
eine Oberflächenvergrößerung entweder durch Ausbreitung der viskosen Masse oder durch eine Verwirbelung der Masse im Oberflächenbereich erfolgt.an increase in surface area either by propagation of the viscous mass or by a turbulence of the mass in the surface area.
3. Vorrichtung zum Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,3. Apparatus for the method according to claim 1 or 2,
gekennzeichnet dadurch,characterized by
dass die Trocknung in einem doppelwandigen vakuumisierten Kessel bei gleichzeitiger Verwirbelung der Trocknungsmasse erfolgt, wobei der verringerte Luftdruck im Kessel durch externe Vakuumpumpen erzielt wird und die Trocknungswärme durch Wärmequellen in derthat the drying takes place in a double-walled vacuumized vessel with simultaneous swirling of the drying mass, wherein the reduced air pressure in the boiler is achieved by external vacuum pumps and the heat of drying by heat sources in the
Doppelwand. Double wall.
4. Vorrichtung zum Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,4. Apparatus for the method according to claim 1 or 2,
gekennzeichnet dadurch,characterized by
dass die Trocknung in einem elektrisch beheizten, vakuumisierten Wärmeschrank erfolgt, wobei der Papayalatex auf Einschubblechen ausgebreitet wird und der verringerte Luftdruck im Wärmeschrank durch externe Vakuumpumpen erzielt wird.that the drying takes place in an electrically heated, vacuum-heated oven, wherein the papaya latex is spread out on slide-in sheets and the reduced air pressure in the oven is achieved by external vacuum pumps.
5. Verwendung von reinem Papain, das durch die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 1 gewonnen wird, für medizinische Zwecke oder im Nahrungsmittelbereich. Use of pure papain obtained by the process steps of claim 1 for medical or food use.
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