Brevet FR2209821A1 — publié le 19740705

La présente invention concerne la technologie de 1 production de gélatine, notamment la technologie de production de la gélatine alimentaire et technique. On connut déjà un procédé d'obtention de la gélatine, qui consiste à ameublir, dans une solution de substances chimiques, une matière première contenant du collagène, avec extraction ultérieure de la gélatine. L'ameublissement de la matière première s'effectue par traitement de celle-ci par l'hydroxyde de calcium, la soude caustique, des acides, ou avec un mélange de ces substances avec le chlorure de sodium, le sulfate de sodium, etc. La durée de l'ameublissement des tissus de la matière première contenant le collagène dépend de leur structure naturelle, de même que du procédé de traitement de la matière première. Les conditions de traitement déterminent dans une mesure considérable les propriétés physico-chimiques- et- le--rendement en gélatine. Pur assurer un transfert maximal du collagène dans la solution et pour obtenir une gélatine avec des caractéristiques physiques élevées, il faut modifier le collagène de manière à éviter une hydrolyse excessive des chaînes polypeptides. On y parvient essentiellement par trempage et foisonnement des tissus broyés dans des-électrolytes. te procédé industriel généralement connu de traitement préparatoire de la matière première pour l'extraction de la gélatine, consiste à traiter les os déminéralisés, les tendons, les débris des peaux de bovins et les déchets de l'industrie du cuir par chaulage, c'est-à-dire au moyen d'hydroxyde de calcium. L'utilisation de l'hydroxyde de calcium pour le traitement de la matière première; malgré sa durée excessive (40 à-60 jours) et la main d'oeuvre considérable nécessitée par l'ensemble du procédé, ne staccompags pes d'un contrôle technique et chimique rigoureux. Toutefois, la production de la gélatine par ce procédé nécessite des aires de production considérables, étant donné qu'une grande partie de la matière première utilisée se trouve au départ à un stade de production intermédiaire. La production de la gélatine par chaulage de longue durée de la matière première est caractérisée par un bas rendement et par la qualité insatisfaisante du produit obtenu. En outre, le procédé mentionné n'est pas utilisable pour e traitement de toutes les diverses matières premières contenant le collagène, par exemple les peaux de porc, qui se caractérisent par leur spongiosité. Etant donné les particularités naturelles de la structure de ces matières premières, leur ameublissement s'effectue dans une solution acide. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités du procédé connu. A cet effet, l'invention vise un procédé dans lequel l'ameublissement de la matière première contenant le collagène, quelque soit cette matière première; s'effectuerait de manière à assurer le passage d'une quantité maximale de collagène dans la solution, c'est-à-dire de manière à élever le rendement en gélatine de haute qualit-e, en réduisant en même temps la durée du processus technologique. Ce problème est résolu du fait.que, selon l'invention, l'ameublissement de la matière première contenant le collagène s'effectue par étapes avec neutralisation intermédiaire dans une solution acido-saline, en procédant d'abord à un ameublissement de la matière première, préalablement préparée, dans une solution alcalino - saline, et ensuite à un ameublissement définitif dans une solution d'acide, suivi d'une congélation du produit semi-fini gonflé. Il est rationnel, avant. l'ameublissement, de soumettre la matière première préalablement préparée à un rinçage dans une solution de sel d'acides soufrés. Le procédé proposé permet de raccourcir considérablement et d'unifier le processus technologique de production de la gélatine, ainsi que d'élever le rendement en gélatine de qualité. L'ameublissement combiné, en deux stades, du tissu permet d'éliminer d'une façon plus complète les protéines-ballast et les matières grasses, de diminuer l'insémination bactérienne de la gélatine, c'est-à-dire d'obtenir un produit plus pur.- séquence proposée des opérations technologiques accélére l'obtention du degré nécessaire de préparation du produit semi-fini à l'extraction de la gélatine. te procédé de l'invention permet de réduire de 15 à 20 fois la durée de préparation de la matière première. La mise en oeuvre de ce procédé à l'échelle industrielle n'exige aucun équipement spécial ni un contrôle technique et chimique compliqué, ou encore des substances chimiques couteuses. Les solutions employées pour les divers traitements peuvent être utilisées à plusieurs reprises. Elles ne contiennent pas de sulfures susceptibles de compliquer l'épuration des eaux d'égout des entreprises. Les liquides de travail usés sont constitués par des solutions à faible concentration en sels neutres. La pollution de l'atmosphère est exclue. Pour la;production de gélatine à base d'une matière première contenant de la soie et du poil, on n'est pas obligé de'faire appel à des ferments ou à des substances chimiques spéciales pour la dépilation. Pour cela il suffit, au cours de la première. opération, ctest-à-dire lors du traitement de la matière première avec la solution alcaline-saline, d'augmenter la concentration en alcali. En cas de dépilation de la matière première dans la solution alcalino-saline, on soumet ensuite la matière première à une neutralisation. Puis on diminue la concentration de la solution alcalino-saline et on procède aux traitements subséquents conformément au procédé de l'invention, décrit ci-dessus. $suivant une variante-de mise en oeuvre du procédé proposé, on utilise en qualité de solution alcalino-saline pour le premier stade de l'ameublissement une solution de soude caustique, saturée de sulfate de sodium. tans ce cas, il est préférable d'utiliser une solution à 6-10 % de soude caustique, contenant 140-180 g/-l de sulfate de sodium. La solution alcaline saturée de sel neutre permet d'effectuer le traitement de la matière première sous pression osmotique élevée- et d'éviter un gonflement des tissus qui pourrait s'accompagner d'une désintégration partielle des peptides. Il est possible d'utiliser divers sels et alcalis. Cependant, pour obtenir une gélatine de meilleure qualité, il est rationnel d'utiliser la soude caustique et le sulfate de sodium. Selon une autre variante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise l'acide orthophosphorique en qualité d'acide pour le deuxième stade d'ameublissement. Dans ce cas, il est avantageux d'utiliser une solution à 1 ,5-3% d'acide orthophosphorique. te plus avantageux est d'employer de l'acide orthophosphorique de-force moyenne, étant donne qu'il ne provoque pas une hydrolyse exessive des liaisons peptidiques dans le produit semi-fini. L'acide chlorhydrique fort est nuisible àux propriétés physiques de la gélatine ; l'acide sulfurique, à cause de-son affinité chimique avec le collagène, complique le rinçage du produit semi-fini. L'utilisation des acides organiques, par exemple de l'acide acétique, diminue le rendement en gélatine par suite de la décomposition excessive des peptides du tissu. Selon encore une autre variante de réalisation de l'invention, on utilise une solution d'acide:orthophosphorique saturée de sulfate de sodium, en qualité de solution acido-saline pour la neutralisation. Dans ce cas, il est recommandé d'utiliser une solution à 10-15% d'acide orthophosphorique, contenant 100 g/l-de sulfate de sodium. te traitement de la matière première avec une solution saturée par le sel précité permet d'éviter des pertes excessives de collagène et d'augmenter le rendement en produit de 7 à 104 par rapport à la masse de matière de départ.- Il convient de noter que l'introduction du sel en quantité inférieure à la quantité recommandée dans l'invention réduit le rendement en gélatine et la qualité de celle-ci, tandis qu'une plus grande teneur en sel diminue la vitesse de conversion du collagène en gélat-ine. Il est rationnel d'effectuer Ïa congélation du produit semifini gonflé à une température de - -10 à - 1200.., à l'air. Les essais ont démontré que les conditions indiquées dans la présente invention permettent d'accélérer l'extraction de la gélatine à partir dutissu au cours de sa cuisson, et ce, grâce à la destructin du tissu due à la formation de cristaux dans celui-ci. te procédé de l'invention est mis en oeuvre de la manière suivante. Conformément à ''invention, la matière première contenant le collagène, quelle que soit ladite matière première, notamment les tendons, les débris des peaux de bovins, les peaux de porcs, etc., est broyée, dégraissée, dépilée et rivée avec une solution de sel neutre, par exemple une solution à 10 -/o de sulfate de sodium. On effectue ce traitement pendant 50 minutes, avec un rapport du poids de la matière première au volume du liquide (coefficient de liquide, c.l.) égal à 1:2. Pour le traitement de l'osséine on utilise une solution à 19 de sulfite de sodium avec un c.l. égal à 2,0 et à une température de 18 à 20 C, pendant 4 heures. Puis on traite la matière première avec une solution à 6-10% de soude caustique contenant 140-180 g/l de sulfate de sodium.C'est la première étape de l'ameublissement. La températurede la solution de travail est de 18 à 200C, son c.l. étant de 2-3. La durée du traitement des déchets des peaux de bovins et des tendons est de 20 à 24 heures, celle de l'osséine est de 6 heures. En cas de traitement d'une matière première contenant du poil ou de la soie, on la soumet préalablement à la dépi'ltion par une solution à 20 % de soude caustique contenant 140 g/l de . sulfate de sodium. La durée de la dépilation des peaux de bovins est de 30 mm, celle des peaux de porc est de 3 à 3,5 heures, le c. 1. étant de 2 et la température de la solution étant égale à 18 - 20 C. Ensuite on neutralise la matière première avec une solution à-10-15 % d'acide orthophosphorique, contenant 100 g/l de sulfate de sodium. La durée de la neutralisation est de 3 à 6 heures, c. 1. = 3, température = 18 - 200 C. La solution neutralisante mentionnée est utilisée également pour la neutralisation de la matière première après son traitement par une solution alcalino-saline dans le bain de base et ce, quel cue soit le genre de matière première utilisée. A la deuxième étape d'ameublissement on utilise, en qualité de milieu acide, une solution à 1 15-3vo d'acide orthophosphorique et on maintient la matière première dans ladite sclutic (c. 1. = 3) à une température de 18 à 200C. La durée du traitement de la matière première dans le milieu acide est de 8 à 10 heures. quelle que soit la matière première utilisée. La matière première imbibée d'acide est congelée de préférence à la température de-12 C pendant 10 à 16 heures. Ensuite le produit semi-fini est dégelé et rincé avec de l'eau froide courante, jusqu'à ce que le pH de l'extrait aqueux du tissu soit de 4,7 à 5,5. On extrait la gélatine à partir du produit semi-fini rincé. La gélatine obtenue, soumise à l'analyse gelchromatographique pour évaluer son degré de polydispersité, est caractérisée Par une distribution spécifique du poids moléculaire. te rapport des quantités de gélatine -alimentaire et- de gélatine technique obtenues par extraction fractionnée est de 3 à 1. La gélatine obtenue est caractérisée par des propriétés physico-chimiques élevées. tes gels de gélatine à haut poids moléculaire ont un réseau spatial plus solide, ce qui est confirmé par leur haut point de fusion et par leurs caractéristiques thermomécaniques. tes caractéristiques physico-chimiques élevées de la gélatine permettent de réduire d'un tiers sa consommation dans les diverses productions alimentaires. La consommation de matières première par tonne de produit fini est de 5,8 à 6,0 tonnes. La consommation d'énergie électrique et d'eau pour la préparation de la matière première à l'extraction de la gélatine est de 400 kW/h et de 23,5 m3 respectivement. tes solutions de travail sont régénérées fortifiées et J) utilisées à plusieurs reprises. te procédé proposé est universel, étant donné qu'il permet d'effectuer la préparation de toute matière première contenant le collagène pour l'extraction de la gélatine. Il peut etre utilisé pour la production de gélatine de qualité-en employant les débris des peaux de bovins, l'osséine, le croupon inférieur des peaux de porcs et des peaux de verrats, les déchets de l'industrie du cuir et d'autres espèces de matières premières contenant le collagène. Les matières premières peuvent être conservées au froid ou par utilisation du chlorure de sodium. te plus rationnel est de traiter les matières premières gelées en blocs. D'autres buts et avantages.de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée suivante de plusieurs exemples non limitatifs de réalisation de l'invention. Exemple 1 Les déchets congelés des peaux de bovins sont dégelés avec -de l'eau froide, dépilés pendant- 25 à -30 mm à l'aide d'une solution à 20 % de soude caustique, contenant 140 g/l de chlorure de sodium et dont le c. 1. est égal à 2, et la température, de 18 à 20 C. Ensuite on les lave pendant 50 mm avec une solution à 10 % de sulfate de sodium (c. 1. = 2),-on neutralise pendant-6 - 7 heures avec une solution à 10-15% d'acide orthophosphorique, contenant 100 g/l de sulfate de sodium (c.l. = 3) à une température de la solution égale à 18-200C. Pendant la première étape d'ameublissement on soumet, la matière première, pendant 20 heures, à un traitement par une solution à8-10% dessoude caustique contenant 140 g/l de sulfate de sodium (c. 1. = 3) à une température de la solution égale à 18-200C. On effectue la neutralisation de l'alcali pendant 6 - 7 heures par une solution à 10-150 d'acide phosphorique contenant 100 gel de sulfate de sodium (c. 1. = 3), à une température de la solution égale à 18-20 C. Pendant la deuxième étape d'ameublissement les matières premières sont soumises pendant 8 heures à un traitement par une solution à 3 % d'acide orthophosphorique (c. 1. = 3), à une température de-la solution égale à 18-20 C. Ensuite on congèle la matière première et on la maintient à la température de -120C durant 16 heures, puis on dégèle la matière première et on la rince jusqu'à ce que le PE de l'extrait aqueux du tissu soit de 5,0-5,5 et on l'envoie à la cuisson. L'extraction de la gélatine par cuisson, le traitement des bouillons, le moulage et le séchage du gel sont effectués par des procédés connus. Caractéristiques de la gélatine obtenue à partir de peaux de bovins. Humidité, Teneur en Tempéra- Viscosi- Viscosi- pH de la rende : :cendre, :ture de :té in- :té de la :solution : ment % fusion du trinsèque solution à 1 % de en gé gel, dl/g à 17,75% gélatine latine C, (à 40 C), rappor : : : : t cPo : : té à la: masse : : de ma tière pre mière 11,7 1,2 37,5 0,6 256 5,3 17 Exemple 2 Les déchets des peaux conservés au moyen de chlorure de sodium- sont lavés à l'eau froide pendant 10 à 15 heures jusqu'à ce que la téneur du tissu en sel soit égale à 0,5 Jo, puis on effectue le traitement de la matière première de la même manière que dans l'exemple 1. Exemple 3 Les tendons congelés des bovins sont lavés à l'eau froide pendant 1,5 à 2 heures, puis sont traités pendant 1 heure avec une solution à 10 % de sulfate de sodium (c. 1. = 2), à une température'de'la solution de 18 à 20 C. Ensuite, au cours de la première étape d'ameublissement, les tendons sont soumis pendant 20 - 24 heures à un traitement par une solution à 8 - 10 % de soude caustique, contenant 180.g/l de sulfate de sodium (c. 1. = 3), à une température de la solution de 18 à 200C; on les traite avec une solution à 10 % de sulfate de sodium, en utilisant une solution préparée préalablement ; on neutralise pendant 4 à 5 heures par une solution à 10-15-% d'acide orthophosphorique, contenant 100 g/l de sulfate de sodium (c.l. = 3), à une température de la solution de 18 à 200C; on traite pendant 8 heures avec une solution à 1,5 4 d'acide orthophosphorique (c. 1. = 3), à une température de la solution de 18-200C. Ces opérations constituent la deuxième étape d'ameublissement, On congèle et on maintient à l'air à une température de -12 C pendant 12-15 heures. Ensuite la matière première est dégelée et rincée à l'eau froide jusqu a ce que le pH soit égal à 5-55. L'extraction de la gélatine par cuisson, le traitement des bouillons et le séchage du gel sont réalisés d'après des procédés connus. Caractéristiques de la gélatine obtenue à partir de tendons de bovins. Humidité, Teneur Tempéra- Viscosité pH de la Rendement en % en cendre, ture de de la solu- g6latine, % fusion solution tion à rapporté à la du gel, à 17,75% 1 % de masse de C, (à40 C) gélatine matière cPo première, % 12,64 1,4 39,0 572 5,1 18 Exemple 4 les tendons de bovins conservés à l'aide de chlorure de sodium sont lavés à l'eau froide pendant 10-15 heures en vue-de les débarrasser du sel, puis on effectue le traitement de la matière première de la manière indiquée dans l'exemple 3. Exemple 5 Les tendons de bovins conservés au moyen de chlorure de sodium et séchés sont trempés et lavés pour éliminer le sel. Ensuite on effectue le traitement de la matière première comme décrit dans exemple 3. Exemple 6 Les peaux de verrats congelées sont préalablement broyées dans une machine à couper, puis elles sont dégelées dans l'eau froide et dépilées. Ensuite on effectue la première étape d'ameublissement pendant 3 - 3,5 heures par une solution à 20 ?/, de soude caustique, contenant 140 g/l de sulfate de sodium (c. 1. = 2), à une température de la solution de 18 à 20 C; on traite ensuite pendant 50 à 60 mm avec une solution à 10 % de sulfate de sodium (c. 1. = 2), on neutralise pendant 2,5 3 heures avec une solution à 15 % d'acide orthophosphorique, contenant 100 g/l de sulfate de sodium, (c. 1. = 3), à une température de la solution de 18 à 20 C.Pendant la deuxième étape de l'ameublissement on soumet pendant 8 neures la matière première à un traitement par une solution à 3 % d'acide - orthophosphorique (c. 1. = 3), à une température de la solution de 18 à 200C. On congèle et on maintient à une- température de -120C, on dégèle et on rince à l'eau froide pour eliminer l'acide jusqu'à ce que le pH de l'extrait aqueux du tissu soit de 4,7 à 5,5, après quoi on effectue la cuisson. L'extraction de la gélatine par cuisson, le traitement des bouillons et le séchage du gel sont réalisés d'après des procédés bien connus. Caractéristiques de la gélatine obtenue à partir de peaux de verrats. :Humi- Teneur :Températu-:Viscosité :pH de la :Rendement en dité, en cen- re de fu- de la so- solution gélatine, rapporté % dre, sion du lution à à 1 % à la masse de % gel, 17,75 % de la matière première, C (à 40 C), gélatine % cPo : 10,5 : 0,2 : 35,0 :- 206 : 4,85 : 20 Exemple 7 tes peaux de verrats conservées à l'aide de chlorure de sodium, sont préalablement broyées dans une machine de découpage à disque, elles sont ensuite lavées pendant 10 - 15 heures à l'eau courante froide pour éliminer le sel, puis la matière première est traitée de la même manière que dans l'exemple 6. Exemple 8 tes peaux de porc non dépilées sont soumises au même traitement que dans l'exemple 6. Caractéristiques de la gélatine obtenue à partir de peaux de porc. Viscosité Degré limite de Température Rendement en intrinsèque, gonflement de fusion gélatine, rapporté dl/g dans l'eau dans le du gel, à la masse de le chlo- C matière première, rure de % sodium à 0,2 M 0,65 1,72 1,82 33,3 20 Exemple 9 tes os déminéralisés (osséine) sont lavés à l'eau froide pouréliminer l'excès d'acide, jusqu'à ce que le pH soit de 5,8 à 6,0, puis ils sont traités durant 4 heures avec une solution à 1,5 % de sulfite de sodium (c. 1. = 2), à une température de la solution de 18 à 20 C. Ensuite, pendant la première étape d'ameublissement, on les soumet pendant 6 heures à un traitement par une solution à 6 % de soude caustique, contenant 140 g/l de sulfate de sodium (c. 1. = 2), on les neutralise pendant 5 à 6 heures avec une solution à 10-15 % d'acide orthophosphorique, contenant 140 g/l de sulfate de sodium (c. 1. = 3 ), à une température de la solution de 18 à 200C. Au cours de la deuxième étape d'ameublissement on les soumet pendant 8 heures à un traitement par une solution à 1,5 % d'acide orthophosphorique (c. 1. = 3), on congèle et on maintient à une température de -120C pendant 15-16 heures.Ensuite on dégèle et on rince à l'eau froide jusqu'à ce que le p9 de l'extrait aqueux de la matière première soit de 4,7 à 5,2. l'extraction par cuisson de la gélatine, le traitement des bouillons et le séchage du Sel sont réalisés d'après les procédés usuels. Caractéristiques de la gélatine obtenue à partir de l'osséine. Humi- Teneur Tempéra- Viscosité pH de la Visco- Rendement en :dité:en :ture de :de la so-:solution:sité :gélatine, % cendre fusion lution à à 1 % de;intrin rapporté à la : du gel :17,75 Go :gélatine:sèque,:masse initiale C de gélati- dl/g d'osséine, ne (à 40 % C), cPo 9,4 1,3 36 121,2 5,85 0,6 24 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnes qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E M fi I C A T I O N S 1. Procédé de production de la gélatine à partir d'une matière première contenant du collagène, du type comprenant les étapes de préparations préalables de la matière première par broyage, dégraissage, et dépilation, d'ameublissement de la matière première, de neutralisation de la matière première par un acide, de rinçage, d'extraction, de conservation au moyen de réactifs chimiques, de filtration, de concentration, de réfrigération jusqu'à formation de gel, de mise en forme du gel et de séchage ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on effectue l'ameublissement par étapes avec neutralisation intermédiaire de la matière première dans une solution acido-saline, ledit ameublissement s'effectnt d'abord dans une solution alcalino-saline, l'ameublissement final s' effectuant dans une solution d'acide, avec congélation subséquente du produit semi-fini gonflé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en-ce qu'avant l'ameublissement de la matière première préalablement préparées, on la soumet à un rinçage dans une solution de sels d'acides contenant du soufre. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'en qualité de solution alcalino-saline pour la réalisation de la première étape & ameublissement on utilise une solution de soude caustique, saturée de sulfate de sodium. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise une solution à 6-10 % de soude caustique, contenant 140-180 g/l de sulfate de sodium. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce- qu'en qualité d'acide pour la réalisation de la deuxième étape d'ameublissement on utilise l'acide orthophosphorique. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise une solution à 1,5-3 % d'acide orthophosphorique. 7. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'en qualité de solution acido-saline pour la neutralisation, on utilise une solution d'acide orthoph@spho@ique, saturée de sulfate de sodium. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on-. utilise une solution à 10-15 % d'acide orthophosphorique contenant 100 g/l de sulfate de sodium. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la congélation du produit semi-fini gonflé s'effectue à l'air, à une température pouvant aller de -10 à -120C. 10. Gélatine, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 9.