Brevet FR2636333A1 — publié le 19900316

PROCEDE D'OBTENTION DE COLLAGENE A PARTIR DE PEAUX FRAICHES La présente invention concerne un procédé d'obtention de collagène à partir de peaux fraîches obtenues aux abattoirs après la dépouille. Le collagène est une protéine animale déjà utilisée dans de nombreuses applications et, en particulier, comme ingrédient alimentaire pour ses propriétés de liant, de rétenteur d'eau, de texturant, de fixateur d'arômes et de colorants, de gélifiant, de solubilisant et d'agent nutritif. Le collagène sous forme de gel peut servir de base à la fabrication d'emballages alimentaires comestibles comme les enveloppes de saucisses. On constate, à l'heure actuelle, que les besoins en cette matière première ne vont qu'en s'accroissant. Certaines peaux brutes d'animaux provenant des abattoirs, non exploitables en tannerie ou mégisserie du fait de leurs défauts, constituent l'une des plus importantes sources en collagène d'origine naturelle. Ce débouché représente une valorisation tout à fait intéressante pour les producteurs de viande. Traditionnellement, ces peaux fraîches sont traitées très rapidement à la chaux afin d'éliminer l'épiderme et les poils, écharnées, puis lavées à l'eau. On procède alors à une acidification destinée à les neutraliser, suivie d'un lavage à l'eau. Les peaux en tripes obtenues sont alors hâchées pour obtenir une pâte humide, éventuellement séchée et broyée pour obtenir une poudre sèche. Un tel procédé d'extraction dénature sensiblement le collagène. En effet, celui-ci subit une attaque chimique spécifique d'acidification destinée à permettre son découpage mécanique qui modifie sa structure en détruisant les pontages existants dans le collagène natif au niveau de ses télopeptides, de telle sorte qu'il perde ainsi sa configuration en triple hélice. Ses propriétés organoleptiques et physico-chimiques sont donc naturellement diminuées, ce qui nuit sensiblement à la qualité du produit final utilisant ce collagène notamment dans le domaine agroalimentaire. Un autre inconvénient de ce procédé est son prix de revient élevé du fait de la longue durée et de l'énergie qu'il neces te pour sa mise en oeuvre. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé de faible coût de revient, de durée limitée et permettant l'obtention d'un collagène non dénaturé. A cet effet, le procédé d'obtention de collagène à partir de peaux fraîches qu'elle concerne consiste à défibriller complètement le tissu dermique des peaux par voie exclusivement mécanique sans adjonction de produit chimiquement actif, ces peaux fraîches ayant été préalablement lavées avec une solution aqueuse froide, écharnées afin d'éliminer le tissu sous cutané, et refendues de manière à obtenir des parties dermes, d'une part, et des parties fleurs, d'autre part. Les matières premières utilisées dans ce procédé ne subissent aucune variation de pH, ni d'action chimique susceptible de provoquer une dissociation moléculaire conduisant à un effondrement de l'édifice tridimensionnel et hélicoldal du collagène et à une dénaturation de ce dernier. Il faut noter également l'absence de tout antiseptique pouvant également nuire à la qualité du collagène. Celui-ci conserve toutes ses propriétés organoleptiques, de rétenteur d'eau, de fixateur des arômes et des colorants, de liant et autres. Il produit donc tous les effets recherchés dans les diverses applications industrielles. Les autres entités moléculaires composant le derme telles que les glycosaminoglycanes ou l'élastine sont également préservées intactes dans ce procédé. La rapidité de mise en oeuvre et la rentabilité économique du procédé suivant l'invention sont également remarquables. Conformément à un premier mode de mise en oeuvre, les parties dermes sont tout d'abord prédécoupées grossièrement en pièces de surface réduite, ces pièces prédécoupées étant ensuite découpées en petits morceaux de taille moyenne de l'ordre de quelques centimètres en présence d'un agent de refroidissement et de dilution prévu pour amener la matière sèche à une concentration comprise entre 10 et 30 % en poids et pour maintenir la température inférieure à une valeur de l'ordre de 40 C, ces petits morceaux étant alors hâchés à l'aide d'un prébroyeur en une pâte grossière qui est soumise à une opération de broyage final plus fin, de nouveau en présence de l'agent de refroidissement et de dilution, pour être réduite en une pâte fine et humide. Cette pâte fine et humide est essentiellement constituée d'eau et de fibres de collagène bien différenciées dont les propriétés physico-chimiques ont été conservées. De préférence, l'agent de refroidissement et de dilution qui pallie à un échauffement des peaux nuisible au collagène est constitué par de l'eau froide ou bien par de la glace en paillettes. La composition chimique de la pâte fine et humide obtenue est la suivante pH :6,5+0,5 Matières sèches : 15 à 18 % en poids dont 94 % minimum de collagène fibreux Matières grasses : inférieur à 0,5 % en poids Matières minérales: inférieur à 0,1 % en poids. La pâte fine et humide peut être soit utilisée directement comme ingrédient alimentaire après avoir été éventuellement conservée au froid, soit soumise à un gonflement acide puis combinée à des liants et/ou plastifiants pour ensuite être transformée en film d'emballage alimentaire par exemple par extrusion, enrobage ou autre technique de recouvrement, soit déshydratée et utilisée de façon nouvelle et originale sous la forme de fibres sèches de grande longueur comprise entre 1 et 2 centimètres en complément ou non de fibres cellulosiques notamment pour la confection de divers produits d'hygiène corporelle tels que les tampons ou serviettes périodiques, les couches pour bébés ou similaires, de produits pharmaceutiques pour la médecine humaine ou vétérinaire tels que les pansements hémostatiques ou similaires ou bien encore de produits cosmétiques tels que les masques de beauté ou autres compositions. Suivant un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, les parties fleurs des peaux obtenues sont préalablement épilées très rapidement chimiquement afin d'éliminer les poils et l'épiderme puis ensuite neutralisées, et lavées à l'eau froide. Il faut insister sur le fait que ce traitement chimique d'épilation a un effet ciblé et localisé aux follicules pileux et à l'épiderme. Par conséquent, il ne saurait endommager en aucune manière le collagène du derme. Les parties fleurs ainsi épilées sont, tout d'abord, découpées grossièrement en pièces de surface réduite, ces pièces prédécoupées étant ensuite hâchées en petits morceaux de taille moyenne comprise entre 0,5 et 3 centimères, le hâchis ainsi réalisé étant alors séché sous agitation et sous vide partiel à une température au plus égale à 350C de manière à obtenir un granulat sec qui est réduit l'aide d'un broyeur à sec en poudre fine constituée essentiellement de fibres sèches, courtes et différenciées de collagène. Celles-ci ont une longueur inférieure à une valeur de l'ordre de 0,5 millimètre et ont conservé leur structure moléculaire pratiquement intacte. La poudre fine obtenue a une teneur en eau comprise entre 15 et 25 % en poids et peut être utilisée notamment comme ingrédient alimentaire. De toute façon, l'invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront bien de la description qui suit, à titre non limitatif, d'exemple de mise en oeuvre du procédé d'obtention de collagène à partir de peaux fraîches. Les peaux fraîches proviennent des abattoirs directement après la dépouille. Il s'agit, en général, de peaux qui, après classement par les négociants ou collecteurs de peaux brutes, n'ont pas été retenues du fait de leurs défauts comme matières premières convenables pour la fabrication du cuir et qui peuvent donc être valorisées par le procédé selon l'invention. Les peaux fraîches utilisées peuvent être de toute nature: bovine, ovine, caprine ou autres. On part de I 000 kilogrammes de peaux de bovins fraîches qui sont, tout d'abord, lavées au foulon avec 3 000 litres d'eau froide. Après trente à soixante minutes de rotation, le bain de lavage est évacué et les peaux sont sorties du foulon. Elles sont alors écharnées de façon à éliminer le tissu sous cutané et refendues en épaisseur à l'aide de machines identiques à celles utilisées en tannerie. On obtient 850 kilogrammes de peaux écharnées qui donnent, après refendage, 340 kilogrammes (1/3) de parties fleurs et 510 kilogrammes de parties dermes (2/3). Conformément à l'invention, les parties dermes sont destinées à la fabrication de pâte humide à base de collagène, tandis que les parties fleurs sont destinées à la fabrication de poudre sèche. Fabrication de pâte humide Dans le cadre de la fabrication de pâte humide, le procédé consiste à défibriller complètement le tissu dermique par voie exclusivement mécanique. La texture du derme, composé de faisceaux de fibres de collagène entrelacées en un réseau tridimensionnel, lui confère une résistance mécanique élevée. Si l'on tente de détruire cette texture trop brutalement par une opération mécanique quelconque, la résistance du tissu dermique se traduit par une élévation de température d'autant plus forte que cette action est violente. Or, en ce qui concerne le collagène, il est bien connu qu'à partir de 400C commence une dissociation moléculaire conduisant à un effondrement de l'édifice et à une dénaturation du collagène lui-même. Le traitement mécanique consiste donc, tout d'abord, en une réduction progressive de la surface des morceaux à défibriller à l'aide de différents types de dispositifs de coupe, suivie d'une défibrillation complète par destruction du feutrage dermique par voie mécanique également. Les 510 kilogrammes de dermes sont, tout d'abord, découpés grossièrement en pièces d'environ 20 x 20 centimètres dans une coupeuse à couteaux circulaires du type de celle commercialisée par la Société "Laursen". Le dispositif de coupe doit allier bon tranchant et maintien de le peau en tension ou en pression. Les pièces ainsi découpées sont ensuite réduites en petits morceaux d'environ 3 x 3 centimètres dans une machine du type de celle commercialisée sous la dénomination "Cutter" vertical "Stephan" en mélange avec 383 kilogrammes de glace en paillettes afin d'amener la matière sèche à une concentration d'environ 20 % en poids. Le mélange traité alimente un pré-broyeur du type de celui commercialisé sous la dénomination "Microcut" par la Société "Stephan", dont l'organe de coupe est constitué d'une tête à six dents et d'une couronne avec lames inclinées à dix-neuf dents. Cette opération permet d'obtenir 893 kilogrammes d'une pâte très grossière destinée à alimenter le broyeur proprement dit. A ce stade, le produit obtenu est composé de tous petits morceaux de peaux de quelques millimètres mais dont chacun a conservé sa structure primitive, à savoir le réseau tridimensionnel de fibres de collagène. La dernière étape de broyage va donc consister à faire éclater cette structure. Afin de réaliser la phase finale sans une élévation de température au delà de 40 C, il est nécessaire d'ajouter encore 233 kilogrammes de glace en paillettes ou d'eau froide aux 893 kilogrammes précédents pour obtenir 1 116 kilogrammes de pâte fine et humide. Le dispositif de broyage est formé par un couple rotor/stator, équipé chacun de séries de couronnes concentriques crénelées de lames tranchantes avec des inclinaisons différentes et d'un système de répartition à l'entrée de l'appareil. Un broyeur de ce type est commercialisé sous la dénomination "Trigonal" par la Société Siefer. La pâte fine et humide ainsi obtenue pe. être soit utilisée immédiatement, soit conservée par le froid. Cette pâte est donc constituée d'eau et de fibres de collagène bien différenciées. On le vérifie facilement au microscope. Sa composition chimique est la suivante pH : 6,5 + 0,3 Matières sèches : 16 - 18 % en poids dont 94 % minimum de collagène Matières grasses : inférieur à 0,5 % en poids Matières minérales : inférieur à 0,1 % en poids. Le procédé selon l'invention permet le passage direct du collagène présent à l'état natif dans le derme à un collagène à l'état de fibres dans la pâte fine et humide sans dégradation de sa structure et avec conservation de toutes ses propriétés intéressantes. La pâte fine et humide présente l'avantage de pouvoir être conservée et/ou employée directement comme ingrédient alimentaire par exemple dans la filière viande du fait des propriétés fonctionnelles du collagène qui peuvent influer sur la valeur esthétique et les propriétés organoleptiques des aliments, tandis que sa digestibilité, sa disponibilité biologique, sa composition en acides aminés apportent un complément nutritionnel important. Elle peut être également traitée par gonflement acide pour être transformée en gel apte à constituer en complément avec des liants et plastifiants connus en soi des emballages alimentaires fabriqués par extrusion, ou autres techniques de recouvrement. En outre, elle peut être déshydratée et les fibres sèches et longues récupérées peuvent notamment servir de base à la fabrication de pansements hémostatiques, de tampons hygièniques, de couches pour bébés ou similaires. D'une façon générale, la pâte fine et humide, le gel et les fibres sèches de collagène obtenus par le procédé selon l'invention peuvent être utilisés comme ingrédient dans le domaine de l'alimentation humaine et animale, dans le domaine des produits d'hygiène corporelle, pharmaceutiques pour la médecine humaine ou vétérinaire, cosmétiques, ou dans le domaine de l'industrie textile et papetière pour être employés dans la confection de matériaux tissés ou non. Comme indiqué précédemment, les parties fleurs obtenues après réfendage mécanique permettent la fabrication de poudre sèche de collagène. Fabrication de poudre sèche Selon une opération connue en soi et classique en tannerie, les poils et l'épiderme des parties fleurs sont éliminés par épilage chimique. Les 340 kilogrammes de parties fleurs sont introduits dans un foulon contenant un bain composé de Eau froide 170 litres Sulfure de sodium à 60 % 6,8 kilogrammes. Le foulon est mis en rotation pendant 45 minutes à I heure. Or## procède ensuite à un lavage des peaux avec 340 litres d'eau froide pendant 3G minutes. Les peaux épilées sont alors neutralisées jusqu'à pH : 6,5 dans le foulon mis en rotation pendant une heure avec un bain contenant Eau froide 170 litres Acide lactique : 3,40 kilogrammes Métabisulfite : 0,68 kilogramme Les peaux sont de nouveau lavées avec 340 litres d'eau froide pendant 30 minutes. Pour finir, elles sont blanchies de manière à détruire les sulfures avec un bain contenant Eau froide : 340 litres Peroxyde d'hydrogène : 6,8 kilogrammes Les parties fleurs des peaux épilées et neutralisées à pH 6,5 sont lavées une dernière fois avec 340 litres d'eau froide pendant 30 minutes. opérations mécaniques Les peaux subissent alors une partie du traitement effectué sur les dermes, à savoir : - découpe en pièces avec la coupeuse du type "Laursen" - passage dans la machine du type cutter "Stephan" sans ajout de glace ou d'eau. On obtient ainsi 300 kilogrammes d'un produit assimilable à un hâchis dont le taux d'humidité est de 70 % et la taille moyenne des particules de 0,5 à 2 centimètres. Ce produit est séché sous agitation dans un séchoir du type commercialisé par la Société "Guedu" à vide partiel, permettant l'évaporation de l'eau à une température ne dépassant pas 35"C. En réglant les conditions de séchage pour obtenir une teneur en eau finale d'environ 20 %, on récupère 112 kilogrammes de granulat sec. Ce granulat, comme dans le cas du produit humide est constitué de petits grains possèdant encore la structure du feutrage dermique.La réduction finale en fibres sèches bien différenciées et de très faible longueur inférieure à 0,5 millimètre est effectuée dans un broyeur à sec à bro^tles du type de celui commercialisé par la Société "Alpine" dans lequel le rotor et le stator sont hérissés de broches. On obtient ainsi 110 kilogrammes de poudre sèche à 18 % d'humidité utilisable notamment comme ingrédient dans l'alimentation humaine et animale, ou dans le domaine des produits d'hygiène corporelle, pharmaceutiques pour la médecine humaine et vétérinaire, cosmétiques, ou bien encore dans le domaine de l'industrie textile et papetière. Les produits à base de collagène obtenus par ce procédé présentent un taux de contamination tolérable pour les applications alimentaires sans traitement chimique particulier et sans emploi d'antiseptiques sous réserve du respect de certaines conditions d'hygiène et de propreté dans la fabrication.En ce qui concerne les applications en pharmacie ou en parapharmacie, les produits peuvent être soumis à un traitement de stérilisation. - REVENDICATIONS 1- Procédé d'obtention de collagène à partir de peaux fraîches, caractérisé en ce qu'il consiste à défibriller complètement le tissu dermique des peaux par voie exclusivement mécanique sans adjonction de produit chimiquement actif, ces peaux fraîches ayant été préalablement lavées avec une solution aqueuse froide, écharnées afin d'éliminer le tissu sous cutané, et refendues de manière à obtenir des parties derme, d'une part, et des parties fleurs, d'autre part. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties dermes sont, tout d'abord, prédécoupées grossièrement en pièces de surface réduite, ces pièces prédécoupées étant ensuite découpées en petits morceaux de taille moyenne de l'ordre de quelques centimètres en présence d'un agent de refroidissement et de dilution prévu pour amener la matière sèche à une concentration comprise entre 10 et 30 % en poids et pour maintenir la température inférieure à environ 40 C, ces petits morceaux étant alors hâchés, à l'aide d'un prébroyeur, en une pâte grossière qui est soumise à une opération de broyage final plus fin, de nouveau en présence de l'agent de refroidissement et de dilution, pour être réduite en une pâte fine et humide. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agent de refroidissement et de dilution est constitué par de l'eau froide ou par de la glace en paillettes. 4- Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que la pâte fine et humide possède la composition chimique suivante pH : 6,5 + 0,5 Matières sèches : 15 à 18 % en poids dont 94 % minimum de collagène fibreux Matières grasses : inférieur à 0,5 % en poids Matières minérales inférieur à 0,1 % en poids. Su Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pâte fine et humide est transformée par gonflement acide en un gel. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pâte fine et humide est dés- -atée de manière à obtenir des fibres sèches de collagène de longueur comprise entre environ I et 2 centimètres. 7- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties fleurs des peaux obtenues sont préalablement épilées rapidement chimiquement afin d'éliminer les poils et l'épiderme, puis ensuite neutralisées et lavées à l'eau froide, et en ce que les parties fleurs ainsi épilées sont, tout d'abord, découpées grossièrement en pièces de surface réduite, ces dernières étant ensuite hâchées en petits morceaux de taille moyenne comprise entre 0,5 et 3 centimètres, le hâchis ainsi réalisé étant alors séché sous agitation et sous vide partiel à une température au plus égale à 350C de manière à obtenir un granulat sec qui est réduit, à l'aide d'un broyeur à sec, en poudre fine constituée essentiellement de fibres de collagène sèches, de longueur inférieure ou égale à 0,5 millimètre, et différenciées. 8- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la poudre fine a une teneur en eau comprise entre 15 % et 25 % en poids. 9- Application du gel obtenu par le procédé selon la revendication 5 à la fabrication d'emballages alimentaires. 10- Application des produits obtenus parle procédé selon l'une quelconque des revendications I à 8 comme ingrédient dans le domaine de l'alimentation humaine et animale. 11- Application des produits obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications I à 8 à la confection d'articles d'hygiène corporelle du type tampons périodiques, couches pour bébés ou similaires. 12- Application des produits obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans le domaine de l'industrie pharmaceutique pour la médecine humaine et vétérinaire. 13 Application des produits obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans le domaine de l'industrie cosmétique. 14- Application des produits obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans le domaine de l'industrie textile et papetière.