СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЫРЬЕВЫХ ОТХОДОВ КОЖЕВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА К РАСТВОРЕНИЮ Российский патент 2008 года по МПК C08H1/06 C12S3/00 

Изобретение относится к кожевенной промышленности, в частности к получению белкового гидролизата из сырьевых отходов кожевенного производства.

Известен ряд способов получения белковых гидролизатов из сырьевых и гольевых коллагенсодержащих отходов производства кож. Например, известен способ (а.с. СССР №162280, С14с 1/08, опубл. 16.04.1964, бюл.№9), предусматривающий предварительную обработку коллагенсодержащих гольевых отходов щелочно-солевой смесью, в состав которой входят 100 г/л гидроксида натрия и 142 г/л безводного сульфата натрия при 20°С, ж.к.=6 (от исходной массы) в течение 48 часов, промывку раствором сульфата натрия такой же концентрации при ж.к.=10 в течение 3-5 часов, нейтрализацию 3% раствором борной кислоты при ж.к.=10 в течение 5-6 часов, промывку в течение 12-16 часов, растворение в 1 М растворе уксусной кислоты.

К недостаткам данного способа следует отнести:

- использование агрессивных сред при предварительной обработке материала, что способствует загрязнению и распаду коллагена;

- большая продолжительность подготовительных процессов;

- большой расход воды и химических материалов;

- энергетические затраты на приготовление раствора сульфата натрия;

- большие затраты на очистку сточных вод.

Способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства кож (а.с. СССР №511062, А23J 1/10, опубл. 25.04.1976, бюл. №15), предусматривающий промывку кожевенного сырья, мездрение, снятие эпидермиса на двоильной машине, измельчение, обработку 5% раствором хлорида натрия, промывку водой, обработку раствором пепсина при жидкостном коэффициенте 4, рН 1,5-1,8 и 25-30°С в течение 7-10 суток. Обработанное пепсином сырье подвергают инактивации 0,01-0,02 Н раствором едкой щелочи в течение 18-24 часов при 20-25°С. Инактивированный спилок подвергают однократной промывке проточной водой и замораживанию при - 10-30°С. Волокнистые частички коллагена после дефростации промывают при жидкостном коэффициенте 4 и температуре 20-25°С. Промытый полуфабрикат растворяют в растворе органической кислоты, гомогенизируют и фильтруют.

К недостаткам данного способа следует отнести большое количество процессов и операций, предшествующих растворению спилка, сложность их выполнения, большую продолжительность, большой расход воды, электроэнергии, большие затраты на очистку сточных вод, применение агрессивных сред, что способствует загрязнению коллагена.

Наиболее близким по технологической сущности является способ получения белкового гидролизата из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства (RU 2249047, С12S 3/00, 7/00, опубл. 27.03.2005, бюл. №9), предусматривающий ферментативную обработку коллагенсодержащих отходов в водном растворе пепсина 0,1-0,5 г/л при температуре 30-40°С в течение 1-6 ч (1 стадия), раздубливание в водном растворе щавелевой кислоты 1-20 г/л при температуре 10-30°С в течение 1-24 ч (2 стадия), ферментативную обработку в водном растворе нейтральной или щелочной протеазы 0,1-15,0 г/л при температуре 30-40°С в течение 1-6 ч (3 стадия), обработку в растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 ч при температуре 10-30°С (4 стадия).

Недостатком способа является длительность процесса растворения, ограниченная сырьевая база, использование агрессивных химических материалов.

Технической задачей заявленного изобретения является обеспечение получения белкового гидролизата, содержащего продукты растворения коллагена, максимально сохранившие структуру белка, расширение сырьевой базы, а также упрощение технологии, сокращение продолжительности обработки и энергозатрат, затрат на химические материалы и очистку сточных вод, исключение использования агрессивных сред.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обработки коллагенсодержащих отходов производства кож, включающем их отмоку, промывку, ферментативную обработку на первой стадии проводят в водном растворе щелочной или нейтральной протеазы 1,0-5,0 г/л и температуре 25-40°С в течение 12-22 часов, на второй стадии при расходе фермента 1,0-5,0 г/л при температуре 30-50°С в течение 1-9 часов. Затем проводят промывку, измельчение на кусочки 5х5 мм, растворение по общеизвестному способу (а.с. СССР №162280, С14с 1/08, опубл. 16.04.1964, бюл.№9).

Технический результат заключается в том, что получается белковый гидролизат по своим свойствам максимально приближенный к белку, молекулярной массой порядка 160-220 тыс.

Неочевидность достижения качественно нового технического результата следует из того, что согласно данным специальной литературы и данным, полученным при патентном поиске, ранее не было разработано способа подготовки к растворению сырьевых отходов, согласно которому обработка проводилась бы с использованием данной комбинации ферментных препаратов и в такой последовательности. Соблюдение режима заявленного способа обеспечивает эффективную подготовку коллагенсодержащих отходов к растворению.

Для осуществления первой стадии ферментативной обработки - ферментативного обезволашивания в качестве ферментного препарата могут быть использованы нейтральные или щелочные протеазы, выделенные, например, из штаммов Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae, Streptomyces griseus, Streptomyces Spp. и других.

Для осуществления второй стадии ферментативной обработки в качестве ферментного препарата могут быть использованы ферменты протепсин, пепсин, амилосубтилин, протеаза Н. Ферментный препарат «Протеаза Н» выделен из штамма Bacillus lichenioformis и содержит щелочной протеазы 16,8-33,6 ед./г и коллагеназы 84-186 ед./г.

Пример 1. Сырье подвергают промывке и отмоке в течение суток по стандартной технологии, первой стадии ферментативной обработки с помощью водного раствора ферментного препарата протосубтилин ГЗх 3 г/л, рН 8, при температуре 38°C в течение 18 часов, второй стадии ферментативной обработки с ферментным препаратом протепсином 1,0 г/л при температуре 38°С, рН 3 в течение 9 часов, промывке, измельчению на кусочки 5×5 мм.

Последующее растворение проводят в водном растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 часов при температуре 10-30°С.

Выход белка в раствор составляет 98%, молекулярная масса гидролизата (по вискозиметрии) 210-220 тыс.

Пример 2. Процессы проводят согласно п.1, но температура на первой стадии 25°С, концентрация протосубтилина Г3х 5,0 г/л, а вторую стадию ферментативной обработки проводят с водным раствором ферментного препарата амилосубтилина 5,0 г/л при температуре 50°С, рН 7 в течение 1 часа. Далее подвергают промывке, измельчению на кусочки 5×5 мм.

Последующее растворение проводят в водном растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 часов при температуре 10-30°С.

Выход белка в раствор составляет 97%, молекулярная масса гидролизата (по вискозиметрии) 160-180 тыс.

Пример 3. Процессы проводят согласно п.1, но температура на первой стадии составляет 40°С, концентрация протосубтилина Г3х 1,0 г/л, но вторую стадию ферментативной обработки проводят с водным раствором ферментного препарата «Протеазы Н» 3,0 г/л при температуре 30°С, рН 6,5 в течение 8 часов. Далее подвергают промывке, измельчению на кусочки 5×5 мм.

Последующее растворение проводят в водном растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 72-240 часов при температуре 10-30°С.

Выход белка в раствор составляет 75%, молекулярная масса гидролизата (по вискозиметрии) 180-220 тыс.

Молекулярная масса гидролизата (по вискозиметрии), полученная по прототипу 300-320 тыс.

Способ подготовки сырьевых отходов к растворению включает промывку, отмоку, ферментативную обработку в 2 стадии, промывку, измельчение на кусочки 5×5 мм. На первой стадии проводят обработку водным раствором нейтральной или щелочной протеазы 1,0-5,0 г/л в течение 12-22 ч при температуре 25-40°С. На второй стадии проводят обработку водным раствором кислой или нейтральной протеазы 1,0-5,0 г/л в течение 1-9 ч при температуре 30-50°С. В качестве ферментного препарата на второй стадии обработки применяют протепсин, или амилосубтилин, или «протеазу Н». Способ позволяет получить белковый гидролизат с молекулярной массой порядка 160-220 тыс. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ подготовки сырьевых отходов кожевенного производства к растворению, включающий промывку, отмоку, ферментативную обработку, отличающийся тем, что обработку отходов проводят в 2 стадии: на первой стадии водным раствором нейтральной или щелочной протеазы 1,0-5,0 г/л, обладающей обезволашивающей способностью в течение 12-22 ч, при температуре 25-40°С, на второй стадии - водным раствором кислой или нейтральной протеазы 1,0-5,0 г/л, обладающей гидролизующим действием на структуру дермы в течение 1-9 ч, при температуре 30-50°С, с последующей промывкой и измельчением на кусочки 5×5 мм.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ферментного препарата на второй стадии ферментативной обработки применяют протепсин.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ферментного препарата на второй стадии ферментативной обработки применяют амилосубтилин.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ферментного препарата при подготовке к растворению сырьевых отходов применяется ферментный препарат «протеаза Н».