Способ получения коллазоля

 

Изобретение относится к способам переработки коллагенсодержащих отходов для получения коллагеновых растворов, используемых в ветеринарии, медицине, фармацевтической и косметической промышленности. В способе получения коллазоля проводят измельчение и промывку коллагенсодержащего сырья. Затем сырье подвергают химической обработке в растворе, содержащем 10 - 100 г/л гидроксида натрия и 5 - 80 г/л пероксида водорода при соотношении этих компонентов в реакционной смеси не менее 2 : 1, температуре 18 - 38^oС и жидкостном коэффициенте не менее 2. После химической обработки сырье нейтрализуют, целевой продукт промывают и растворяют в органической кислоте. Способ позволяет усовершенствовать технологию получения коллагенового золя и повысить его качество. 3 табл.

Изобретение относится к способам переработки любых недубленных коллагенсодержащих отходов, а именно к получению из этих видов сырья коллагеновых растворов для нужд, например, ветеринарии, медицины, фармацевтической и косметической промышленности.

Известен ряд способов получения растворов коллагена (авт.св. СССР N 171502, 511062, 1155227; патент РФ N 2031597; патенты США N 4559974, 4486096; патент Франции N 2657358; заявка Франции N 2563227; заявка Японии N 60-54288; заявка ЕПВ 1790979; патент ГДР N 233785 и др.).

Однако вышеперечисленные способы требуют применения дорогостоящих и не всегда экологически безопасных реагентов. Кроме того, не все показатели, характеризующие качество готового продукта, достаточно высоки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения коллагенового золя, заключающийся в последовательной обработке коллагенсодержащего сырья щелочно-солевой смесью, соляной кислотой для нейтрализации полупродукта, промывке его проточной водой, растворении в кислой среде, диализе целевого продукта и перерастворении его в органической кислоте с использованием ультразвукового воздействия на отдельных его этапах (патент РФ N 2031597, МКИ 6 A 23 J 1/10).

Однако этот способ достаточно длителен, а использование ультразвукового воздействия для сокращения технологического процесса удорожает производство. Применение растворов солей значительно загрязняет сточные воды, что требует дополнительных затрат на их очистку.

Технической задачей изобретения является усовершенствование технологии получения и обеспечение высокого качества коллагенового золя, сокращение расхода реагентов, снижение уровня загрязненности сточных вод.

Поставленная задача достигается следующим образом. Предварительно измельченное сырье промывают, подвергают химической обработке в растворе, содержащем гидроксид натрия и пероксид водорода, после чего полученную коллагеновую массу нейтрализуют, удаляют низкомолекулярные примеси промывкой в проточной воде, а затем растворяют в слабой органической кислоте.

Проведенный научно-технический и научный поиск показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует критерию "новизна".

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".

Способ осуществляется следующим образом.

1. Измельчение - коллагенсодержащие отходы, например гольевую спилковую обрезь шкур крупного рогатого скота, пропускают через мездрорезку и получают кусочки размером 2х2 см.

2. Промывка - измельченные кусочки промывают проточной водой в течение 0,5-2 часов; избытку воды дают стечь.

3. Химическая обработка - промытое сырье выдерживают в растворе с содержанием 10-100 г/л гидроксида натрия и 5-80 г/л пероксида водорода при соотношении компонентов не менее 2:1 соответственно, ЖК не менее 3, температуре 18-38^oC в течение 18-80 часов.

4. Нейтрализация - полупродукт обрабатывают 0,1 н. раствором HCl до полной нейтрализации образца (pH 6,0-6,2).

5. Промывка - нейтрализованный полупродукт промывают проточной водой до отсутствия реакции на хлорид-ионы и H₂O₂.

6. Получение конечного продукта - растворяют в слабой органической кислоте, например уксусной, лимонной, молочной.

Режимы проведения основных операций технологического цикла получения коллазоля в сравнении с известным способом приведены в табл. 1 (см. в конце описания). Представленные данные свидетельствуют о том, что сульфат натрия, негативно влияющий на окружающую среду, можно исключить из технологического процесса. Вследствие этого для нейтрализации отработанных растворов требуется значительно меньше реактивов. Продолжительность технологического цикла при проведении операций по предлагаемому способу в примерно 2 раза меньше, чем по известному за счет исключения таких технологических операций, как обеззоливание, солевая промывка, диализ.

Как видно из табл. 2 (см. в конце описания), основные показатели качества коллагенового золя, полученного по предлагаемому способу, не ниже, а по показателям процента выхода белка, степени очистки и дисперсности выше, чем у полученного известным способом.

Механизм действия щелочи (гидроксида натрия) заключается в нарушении и ослаблении некоторых водородных мостиков, частичном разрыве белково-углеводных мембран, окружающих пучки коллагеновых фибрилл.

Механизм действия пероксида водорода состоит в том, что, разлагаясь, он значительно повышает внутрипоровое давление в соединительной ткани, раздвигая ее структурные элементы.

При химической обработке сырья в растворе, содержащем гидроксид натрия и пероксид водорода, в результате взаимодействия этих двух компонентов происходит экзотермическая реакция, которая интенсифицирует процесс растворения за счет ускорения разрыва водородных связей.

Кроме того, кооперативное воздействие гидроксида натрия и пероксида водорода способствует лучшему проникновению щелочи в структуру спилковой обрези внутрь образца. Этот процесс зависит от соотношения реагентов в рабочем растворе.

Только сочетание вышеуказанных механизмов позволяет реализовать предложенный способ.

Примеры конкретного выполнения способа приведены в табл. 3 (см. в конце описания).

При получении коллазоля по примеру 1 продолжительность технологического цикла велика, а выход белка составляет 52,4%. Это объясняется тем, что данных концентраций реагентов недостаточно для включения активного механизма разволокнения структуры и проникновения гидроксида натрия внутрь образца спилковой обрези.

При использовании режимов, приведенных в примере 2, продолжительность химической обработки сокращается примерно в 3 раза, а выход белка увеличивается до 81,3%. Наиболее высокий процент выхода высококачественного коллазоля достигается при обработке сырья согласно режимам, приведенным в примере 3.

При получении коллагена по примеру 4 продолжительность технологического цикла и качество готового продукта практически такие же, как и при использовании режимов, данных в примере 3, а расход реактивов и потери белка несколько больше.

При использовании высоких концентраций (пример 5) реагентов излишек пероксида водорода вызывает образование дополнительных связей радикального типа между активными группами боковых цепей, временно фиксирующих структуру образца и препятствующих проникновению гидроксида натрия. Вследствие этого увеличивается длительность технологического цикла и значительно уменьшается выход белка.

Применение заявленного способа позволяет снизить расход реагентов, уменьшить затраты времени на технологический цикл, повысить уровень экологичности производства коллагенового золя.

Формула изобретения

Способ получения коллазоля, включающий измельчение и промывку коллагенсодержащего сырья, его химическую обработку в щелочной среде, нейтрализацию, промывку целевого продукта и его растворение в органической кислоте, отличающийся тем, что химическую обработку сырья осуществляют в растворе, содержащем 10 - 100 г/л гидроксида натрия и 5 - 80 г/л пероксида водорода при соотношении этих компонентов в реакционной смеси не менее 2 : 1, температуре 18 - 38^oC и жидкостном коэффициенте не менее 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3