Экстрагирование желатина из коллагена

УДК 678.049.167:675.014.45

В. Г. Кузнецов, Р. Н. Аскарова

ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ЖЕЛАТИНА ИЗ КОЛЛАГЕНА

Ключевые слова: оссеин, медицинский желатин, экстрагирование, установка, коллагенсодержащее сырье.

Проведены испытания установки непрерывного получения желатинового раствора из коллагенсодержащего сырья с учетом недостатков существующей установки экстрагирования желатина: неравномерность прогрева содержимого аппарата по объёму и некоторое снижение вязкости желатинового раствора. Установлены некоторые важные физические параметры получаемого продукта.

Keywords: ossein, medical gelatin, extraction, installation, collagen-containing raw materials.

Has been tested the installation for continuously producing a gelatin solution from a raw collagen. Taken into account the shortcomings of the existing installation of the extraction of gelatin: uneven warming the contents of the unit in volume and a decrease in viscosity of the gelatin solution. Established some important physical parameters of the resulting product.

Для производства медицинского желатина применяют высококачественное сырьё: кость крупного рогатого скота для твёрдых и мягких капсул и мягкое коллагенсодержащее сырьё для желатиноля.

В процессе экстракции коллаген переходит в желатин. Скорость этого процесса, его полнота, качество получаемых желатиновых растворов зависят от многих причин

Важное значение имеет природа исходного сырья, степень и тщательность подготовки его к экстракции желатина и, собственно, условия экстракции.

Сам процесс экстрагирования, то есть превращение коллагенсодержащего сырья различных видов в растворимые желатины, находится в прямой зависимости от условий его проведения, а именно, продолжительности варки, температуры процесса, рН среды, жидкостного коэффициента [1].

Коллаген разных тканей животных несколько различается химическим составом, строением и свойствами. Этим и объясняется неодинаковая скорость экстрагирования желатина из различных видов сырья. Из коллагена мягкого сырья, например, экстрагируется желатин медленнее, чем из коллагена кости.

Значительная продолжительность варки отрицательно влияет на качество желатина, приводит к так называемому «закисанию».

Такое положение возникает при экстракции недостаточно прозолённого сырья и ведения процесса при низких температурных режимах. Увеличение времени экстракции вызывается также увеличенным количеством воды по отношению к сырью, т. е. несоблюдением жидкостного коэффициента, что в дальнейшем повлияет на степень вязкости и крепость студня.

Оптимальными для варки сырья являются значения рН=5,8-6,8, при которых обеспечивается получение желатина с наилучшими показателями качества. При высокой кислотности или щелочности (рН<5 или рН>7) ускоряется гидролитический распад желатина до пептидов.

Таким образом, обязательным условием для получения высококачественного желатина является повышение скорости экстракции при возможно низких температурах, что можно обеспечить качественным золением коллагенсодержащего сырья в процессах подготовки его к

экстрагированию желатина [2].

Процесс экстрагирования желатина принято проводить в каскаде аппаратов, расположенных поэтажно, при этом частично отработанный коллаген направляется в нижний аппарат, где производится очередная варка желатина (рис. 1).

Рис. 1 - Принципиальная схема участка экстрагирования желатина из оссеина: 1, 2, 3 -аппараты для получения первого, второго, третьего сливов раствора желатина; 4 - подача пара в рубашку; 5 - загрузка оссеина

Все вышеперечисленные недостатки характерны для этой схемы проведения процесса.

По данным зарубежных производителей желатина процесс экстрагирования желатина осуществляется непрерывным методом. Например, фирма «Chemtech» проводит процесс экстрагирования в трёх аппаратах, в которых концентрация наращивается последовательно [3].

Учитывая недостатки существующей установки экстрагирования желатина: неравномерность прогрева содержимого аппарата по объёму и

некоторое снижение вязкости желатинового раствора, предусмотрена доработка,

обеспечивающая их исключение.

6

н н

1

Ш

Н 2

ч——

Рис. 2 - Опытно-промышленная установка экстрагирования желатина из оссеина: 1 -емкость; 2 - выносной теплообменник; 3 - насос центробежный; 4 - вентиль сброса остатков оссеина; 5 - вентиль на линии циркуляции желатинового раствора: 6 - загрузка оссеина в ёмкость

Опытная установка (рис. 2), разработанная и испытанная в условиях производства желатина, состояла из двух составляющих:

1) к промышленному аппарату подключен выносной теплообменник, позволяющий выравнивать температуру раствора желатина в объёме аппарата;

2) организован непрерывный процесс , при котором сверху заливается горячая вода, снизу отбирается желатиновый раствор определённой концентрации.

При проведении экспериментов

контролировалась продолжительность процесса, температура подаваемой воды, концентрация сливаемого бульона, количество слитого бульона, вязкость бульона.

В качестве контрольного принимался один из аппаратов, в котором процесс варки желатиновых бульонов осуществлялся в соответствии с технологическим регламентом завода.

Некоторые результаты варки приведены в таблице 1.

Установлены следующие факты:

- бульоны получаются более стабильными по вязкости в сравнении с периодическим процессом;

- величина вязкости выше на 6%;

- среднеквадратичное отклонение величины вязкости при непрерывной экстракции желатина в три раза меньше (2,2 МПа против 6,9.МПа), что характеризует стабильность процесса по вязкости от слива к сливу для первых 4-5 фракций;

- продолжительность непрерывной экстракции практически не изменялась;

- обязательно поддержание строго регламентированной температуры в варочных аппаратах с точностью ±10С при одновременном выравнивании её по всему объёму аппарата;

- необходимо весьма точно скорректировать скорости залива аппарата водой и скорости слива желатинового бульона.

Таблица 1 - Результаты варки

№ слива Вязкость, мПа Абсолютное отклонение величины вязкости от средней /А/2

Контр. аппарат Оп. аппарат Контр. аппарат Оп. аппарат Контр.ап парат Оп. аппарат

1 18,2 24,9 2,2 2,1 51,84 4,41

2 27,1 24,5 1,7 2,5 2,89 6,25

3 33,7 29,9 8,3 2,9 68,89 8,41

4 32,5 26,3 7.! 0,7 50,41 0,49

5 15,5 29,2 7,9 2,2 62,41 4,84

средне 25,4 27 47,29 4,88

Выводы

Предложенная схема экстрагирования желатина может быть рекомендована для получения растворов желатина при условии обеспечения точного автоматического контроля технологических параметров процесса.

Литература

1. А.Ф. Джафаров. Производство желатина. Агропромиздат, Москва, 1990. 287 с.

2. Д.И. Вирник, А.П. Власов, Д.З. Таланцева, З.В. Хохлова. Технология клея и желатина. Пищепромиздат, Москва, 1963. 480с.

3. Кузнецов В.Г., Аскарова Р.Н., Вестник технологического университета, 18, 22, 100-103

4. Кузнецов В.Г., Аскарова Р.Н., Вестник Казан. технологического университета, 15, 14, 373-375 (2014).

© В. Г. Кузнецов - к.т.н., доцент кафедры ТКМ КНИТУ, aschess@yandex.ru; Р. Н. Аскарова - ассистент кафедры ТКМ КНИТУ, ryshka08@gmail.com.

© V. G. Kuznetsov - candidate of technical science, associate professor from department of structural materials technology, KNRTU, aschess@yandex.ru; R. N. Askarova - teaching assistant from department of structural materials technology, KNRTU, ryshka08@gmail.com.