Способ получения гидролизата коллагена из отходов хромовых кож Советский патент 1991 года по МПК C09H1/04 

s

6

Изобретение относится к переработке отходов кожевенного производства, в частности к получению водорастворимого гид1 ролизата коллагена из отходов хромовых кож, и может быть использовано для получения азотсодержащего белкового продукта, не содержащего посторонних примесей. Цель изобретения - повышение качества продукта и увеличение срока его хранения. Гидролиз отходов хромовых кож проводят дисперсией промышленной извести в аммиачной воде с концентрацией аммиака 5-20%, а осаждение избыточных катионов кальция осуществляют газообразным диоксидом углерода, что исключает попадание катионов натрия в коллаген. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области переработки отходов кожевенного производства, в частности к получению водорастворимого гидролизата коллагена из отходов хромовых кож, и может быть использовано для получения азотсодержащего белкового продукта, не содержащего посторонних примесей.

Цель изобретения - повышение качества продукта и увеличение срока его хране- ния.

Способ осуществляют следующим образом.

Воздушно-сухую навеску отходов кожевенного производства - 250 г в виде хромовой стружки смешивают с 31,2 кг промышленной извести в 500 мл &%-ной аммиачной воды, помещают в герметически закрывающийся сосуд, который ставят в водяную баню, нагревают до 60-100°С и выдерживают при ней в течение 2-6 ч. Фильтрат сливают, добавляют в него 4,3 мл 30%-ного водного раствора пероксида. водорода. Через 3 ч из фильтрата током диоксида углерода осаждают кальций и хром в виде карбонатов, которые затем отделяют фильтрованием. Фильтрат выпаривают до сухого остатка.

В оставшуюся нерастворенной размягченную кожу заливают 350-500 мл воды, нагревают на водяной бане до 60-100°С и выдерживают при ней в течение б ч. Экстракт сливают, фильтруют, пропускают через него ток диоксида углерода до прекращения образования осадка. Фильтруют, упаривают до сухого остатка. В оставшуюся после первой экстракции размягченную кожу снова добавляют воду в

5

(А

С

количестве 350-500 мл, нагревают до 70- 100°С, выдерживают при этой температуре 6 ч. Процесс экстракции повторяют 3-4 раза до полного извлечения водорастворимого гидролизата коллагена.

Сухие упаренные порошки объединяют и используют в качестве единого продукта либо используют продукт, полученный при экстракции, либо гидролизат и порошок объединяют и используют как единый продукт.

Пример 1, Воздушно-сухую навеску отходов кожевенного производства - 250 г в виде хромовой стружки смешивают с 31,2 г промышленной извести а 500 мл 8%-ной аммиачной воды, помещают в герметически закрывающийся сосуд и нагревают при 60°С в сушильном шкафу в течение 2 ч. Затем содержимое сосуда фильтруют в нагретом до 60°С состоянии на термостатируемой воронке и в фильтрат добавляют 4,3 мл 30%-ного водного раствора пероксида водорода. Через 3 ч из фильтрата током диоксида углерода осаждают кальций и хром в виде карбонатов, которые затем отделяют фильтрованием. Фильтрат помещают в фарфоровую выпарительную чашку и подвергают выпариванию на кипящей водяной бане до сухого остатка.

В оставшуюся нерастворенной размягченную кожу в том же сосуде заливают 350 мл воды, помещают в сушильный шкаф на 6 ч при 60°С и производят выплавление (или экстракцию) водорастворимой части коллагена, после чего жидкую часть сливают, фильтруют, пропускают диоксид углерода до прекращения образования осадка (полутемные растворы), фильтруют, помещают в выпарительную чашку и упаривают до сухого остатка.

В оставшуюся после первого выплавления (экстракции) размягченную кожу в том же сосуде снова заливают 350 мл .воды, помещают в сушильный шкаф на 6 ч при 70°С, после чего жидкую часть сливают, пропускают через нее (по мере надобности) диоксид углерода, фильтруют, помещают в выпарительную чашку и упаривают на водяной бане до сухого остатка.

Аналогичное выплавление (экстракцию) проводят последовательно при 80, 90, 100, 110, 120 и 130°С в течение 6 ч при заданной температуре.

Сухие упаренные порошки объединяют и используют в качестве единого продукта либо используют продукт, полученный при выплавлении (экстракции) в заданных условиях в зависимости от назначения. Получено 167 г порошка, что составляет 66,8% от веса отходов хромовой кожи. Содержание

остаточного хрома 0,08% (в виде оксида трехвалентного хрома), кальций не обнаружен.

Пример 2. Воздушно-сухую навеску

отходов кожевенного производства - 250 г в виде хромовой стружки смешивают с 31,2 г промышленной извести в 500 мл 8%-ной аммиачной воды,помещают в сосуд, который ставят в водяную баню, нагревают до

0 температуры кипения воды и выдерживают при ней в течение 6 ч. Фильтрат сливают, добавляют в него 4,3 мл 30%-ного водного раствора пероксида водорода. Через 3 ч из фильтрата током диоксида углерода осажда5 ют кальций и хром в виде карбонатов, которые затем отделяют фильтрованием. Фильтрат тонким слоем размазывают по гладкой поверхности (гладкая поверхность

-термостойкая пластмасса, эмалирован- 0 ный металл и т.д.) и оставляют на воздухе

при температуре окружающей среды до полного высыхания, после чего продукт собирают в виде порошка. В оставшуюся нерастворенной размягченную кожу заливают

5 500 мл воды, нагревают на водяной бане до температуры кипения воды, и выдерживают при ней в течение 6 ч. Экстракт сливают, фильтруют, пропускают через него ток диоксида углерода в случае надобности. В даль0 нейшем поступают аналогично описанному

-фильтрат тонким слоем разливают по гладкой поверхности, оставляют на воздухе до полного высыхания. В оставшуюся после первой экстракции размягченную кожу в

5 том же сосуде снова заливают 500 мл воды, помещают в водяную ванну, нагревают на водяной бане до температуры кипения воды, выдерживают при ней в течение 6 ч и т.д. Процесс экстракции повторяют 3-4 раза до

0 полного извлечения водорастворимого гидролизата коллагена, Гидролизат и экстрагированный водорастворимый коллаген в виде порошка объединяют и используют как единый продукт. Получено 200,4 г порошка,

5 что составляет 80,1 % от исходного веса отходов хромовой кожи. Соединения хрома - следовые количества, кальций - не обнаружен.

Коллагенсодержащее сырье, обрабо0 танное известковым молоком, содержит белковые количества кальция, который находится в сырье или в свободном состоянии (в виде гидроокиси) или в связанном с коллагеном. При неполном удалении кальция

5 из коллагена увеличивается время выплавления его водорастворимой части и снижается ее качество.

Использование аммиачной воды в качестве раздубливэющего агента обосновано тем, что водный раствор аммиака является

растворителем хромовой стружки особенно при повышенной температуре и концентрации аммиака. Газообразный аммиак, образующийся в результате нагрева аммиачной воды, может внедряться в комплекс хрома и вытеснять внутренний раствор из капилляров коллагена, что приводит к интенсивному выводу соединений хрома во внешний раствор. Концентрация аммиака при этом составляет 5-20 мас.%. При уменьшении его концентрации снижается эффект раз- дубливания, а при увеличении процесс гидролиза становится экономически нецелесообразным в связи с излишним перерасходом реагента.

Время гидролиза 2-10 ч. При сравнительно низкой температуре и малом временем гидролиз проходит частично, при длительном гидролизе и повышенной температуре происходит деструкция коллагена и снижение качества продукта. Проводить гидролиз более 10 ч нецелесообразно, так как за это время полностью завершается гидролиз всей водорастворимой части.

Использование в качестве осадителя остаточных катионов кальция газообразного диоксида углерода обеспечивает полноту осаждения без внесения посторонних примесей в продукт гидролиза.

Основная часть соединений хрома из коллагенсодержащего сырья удаляется на стадии гидролиза, выпадая в осадок в виде гидроксида хрома при действии, гидрокси- дов кальция и аммония. Для выделения оставшегося количества хрома из коллагена добавляют пергидроль в количестве 2-2,5% от массы сырья - достаточном для окисления оставшегося хрома и уничтожения краски кожи, с последующим осаждением хрома диоксидом углерода в виде карбоната.

Для повышения качества получаемого коллагена из отходов хромовых кож щелочным или щелочно-солевым агентами для удаления натрия проводят нейтрализацию либо кислотой (чаще всего серной), либо сульфатом аммония с последующей отмывкой до нейтральной реакции промывных вод и отсуствия ионов натрия, сульфат-ионов и др. При этом катионы натрия связывают сульфат-ионы, образуя хорошо ратворимый сульфат натрия, и удаляются при промывке.

При неполном удалении посторонних примесей, в частности щелочных, из коллагенсодержащего сырья, котрые находятся в виде гидроокисей или связаны с коллагеном, увеличивается время выплавления коллагена и снижается его качество.

Химизм раздубливания при воздействии на хромовый комплекс NaOH состоит в разрыхлении поверхности кожи и разрушении комплекса хромколлаген в поверхностном слое. При воздействии Nf-ЦОН (водный раствор) хромовая стружка частично растворяется, превращаясь в жидкую взвесь, со- 5 держащую мелкие коллагенсвые волокна, которые впоследствии легко поддаются растворению. Газообразный аммиак, образующийся в результате нагрева аммиачной воды, может внедряться в комплекс хрома

0 и вытеснять внутренний раствор из капилляров коллагена, что приводит к интенсивному выводу соединений хрома во внешний раствор. Кроме того, катионы могут вступать во взаимодействие с карбоксильными груп5 пами аминокислот, образуя соответственно натриевую или аммониевую соль. Аммониевая соль, повышая количество аминных групп, тем самым усиливает адсорбцию свойства гидролизата и стабилизирует его.

0 Данные по выходу, процент готового продукта, в зависимости от условий гидролиза и условий экстракции водорастворимой части приведены в табл. 1.

Целесообразность экстрагирования в

5 диапазоне изменения температуры от 60 до 130°С обусловлена тем, что «иже 60°С выплавляется в основном только жир, а выход гидролизата не превышает 1 % (табл. 1), а выше 130°С происходит деструкция моле0 кул белка, что приводит к изменению свойств полученного продукта.

Зависимость общего выхода гидролизата и продукта экстракций, процент от расхода извести, пероксида водорода и

5 аммиачной воды представлены в табл.2. Формула изобретения 1. Способ получения гидролизата коллагена из отходов хромовых кож, предусматривающий раздубливание и гидролиз

0 отходов путем их смешивания с водной дисперсией извести и раствором гидролизую- щего агента, нагревания полученной смеси и выдержки при повышенной температуре, а также фильтрацию смеси для отделения

5 нерастворившегося остатка коллагена, обработку фильтрата пероксидом водорода, осаждение из фильтрата ионов кальция и хрома путем образования карбонатов, очистку и выпаривание фильтрата, отличаю0 щ и и с я тем, что, с целью повышения качества продукта и увеличения срока его хранения, в качестве гидролизующего аген-, та используют аммиачную воду, содержащую 5-20% аммиака, при этом

5 нерастворившийся коллаген экстрагируют путем многократной подачи воды с последовательно повышающейся -температурой в процессе экстракции и последующими сливами, каждый слив фильтруют, осаждают из него ионы кальция и хрома и упаривают, а

V

затем смешивают сливы ренным фильтратом.

с основным упа2. Способ поп, 1, отличаю, щийся тем, что образование карбонатов в фильтра60

1:2

те осуществляют введением в него газообразного диоксида углерода.

3. Способ поп. 1, отличающийся тем, что экстрагирование коллагена из остатков ведут, начиная с 60°С.