NO138986B - Haarskjaereanordning. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av i vann dispergerbart collagen.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av i vann dispergerbart collagen med regulert viskositet.

Collagen er en hvit bindevev-substans som hovedsakelig forekommer i dyrs

kroppsdeler som krever styrke: hud, ben, tarmer, tenner, sener, nettformede vev o.l. Det er grunnproteinet som lim og gelatin utvikles fra.

Naturlig collagen er uoppløselig og i alminnelighet ikke dispergerbart i vann. Gelatin og lim, utviklet og ekstrahert fra collagenholdig materiale, er oppløselig i vann. For mange formål er collagen fordel-aktigere enn gelatin. Collagenholdige ma-terialer kan innblandes i matvarer som koagulerbare bindemidler ved oppheting. Gelatin er naturligvis ikke koaguler-bart ved oppheting. Flytende vandige dispersj oner av collagen danner film som kan brukes som overtrekk på næringsmidler. Med hensyn til å hin-dre inntrengning av fuktighet og vekst av muggsopper er disse collagen-overtrekk meget bedre enn tilsvarende overtrekk av gelatin. Collagen-filmene er glatte og kleber ikke ved berøring. Gelatinfilmer har en tendens til å være mer klebrige. De sveller også ut og blir bløte ved kontakt med vann på grunn av sin oppløselighet. Varme-koa-gulerte og tørkete collagenfilmer er i det vesentlige upåvirket av vann.

Til tross for sine nyttige egenskaper

når det gjelder å danne varme-koagulerbare protein-produkter og filmer av høy

kvalitet, byr collagenet på to vanskelige problemer ved fremstillingen. For det første er det praktisk talt umulig å lage vandige dispersj oner av naturlig collagen. Mekanisk oppkutting eller findeling av collagenfibre er en utilfredsstillende metode til å fremstille collagen som kan dispergeres i vann. Det er nødvendig i en viss grad først å behandle eller kjemisk å modifisere det collagen-holdige materiale. Kalk-behandling av huder og skinn, som det brukes i gelatin- og limbransjen, gir collagen som er lettere dispergerbart i vann. Imidlertid tar den tradisjonelle behandlingen med kalk fra ca. 1 til 4 måneder. Etter kalkbehand-lingen må hudene vaskes i 48 timer for å fjerne ubundet kalk. De blir så nøytralisert med H2SOs og vasket igjen i 24 timer for å fjerne Ca.SO.,.Den første lim-ekstraksjon ut-føres ved 50°—60°C i 4 timer og gir et vann-oppløselig produkt. For det annet er vandige dispersj oner av collagen overordentlig viskose. Huder og skinn av dyr gir som utbytte etter behandling og findeling masser med ca. 19 % totalinnhold av faste stoffer. Når collagenet dispergeres i vann, må det fortynnes til et innhold av ca. 2 pst. faste.stoffer før dispersjonen blir flytende.

For noen formål er collagen-produkter med høy viskositet helt ut tilstrekkelige. Masser som blir brukt som varmekoaguler-bare bindemidler i næringsmidler, kan være ganske tykke uten at det går ut over deres nyttevirkning. Imidlertid er dispersj oner med høy viskositet uanvendelige til andre formål. Dispersj oner som matvarer dyp-pes i (dyppe-belegg), må være flytende for å opptre tilfredsstillende under kom-mersielle betingelser. Dyppe-belegg som består av viskos collagen og med bare 2 pst. faste stoffer, har ikke egenskapene til hurtig-gelatin med værelsetemperatur. Flere timers lufttørking er nødvendig for at en film med så lavt innhold av faste stoffer skal stivne og tørke tilstrekkelig til at man kan dyppe på nytt. Og det kreves flere dyppinger for at det skal dannes et belegg av passende tykkelse. Utgiftene ved gjentatte dyppinger etterfulgt av lange tørkeperioder gjør anvendelsen av produkter med stort innhold av faste stoffer, og som følgelig stivner hurtig, økonomisk overlegen.

Dessuten byr fete og oljete overflater av matvarer på spesielle problemer når det gjelder innpakning. Mange filmdannende stoffer med ypperlige vannavstøtende evner påvirkes på en uheldig måte av kontakt med fett og oljer. Man er også avskåret fra å benytte mange typer plastfilm som ville egnet seg godt for formålet. Hensyn til giftvirkninger hindrer nemlig mange ut-merkede plastprodukter i å bli brakt i kontakt med matvarer. Ved først å legge på en film av spiselig collagen hvorved fett og oljer på matvareoverflaten lukkes inne så de ikke volder flere vanskeligheter, er det mulig å nyttiggjøre seg alle typer av plastfilm. Den lettfjernelige innerfilm av collagen tjener til å atskille den ytre plastfilm fra næringsmidlet som beskyttes.

For det annet får mange plast-dyppe-belegg en klebrig overflate når de tørker og gjør dermed bruken av dem umulig. Imidlertid vil et ytre belegg av collagen over slike plastbelegg frembringe et ikke-klebrig plastdekke, og derved nyttiggjøre dem for praktisk bruk.

Dyppebelegg er meget ønskelig til innpakning av matvarer på grunn av at luft derved i meget større grad kan utelukkes enn ved hvilken som helst annen fleksibel type innpakninger. Dessuten bidrar dyppe-belegg-film sammen med produktet de inneholder, til å danne innpakninger med stor styrke.

Det er hovedhensikten ved denne oppfinnelse å fremstille collagen som lett kan dispergeres i vann.

Det annet formål med oppfinnelsen er å frembringe en metode for hurtig å kunne behandle collagenholdig materiale slik at det blir gjort dispergerbart i vann, uten at det er fare for dannelse av gelatin eller lim.

Et videre formål er å frembringe en metode for å redusere viskositeten av collagenholdige vandige dispersj oner for derved å kunne fremstille produkter med stort totalinnhold av faste stoffer, og som er flytende ved temperaturer rundt 37°C og danner gel ved ca. 25°C.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kontaktes collagenholdig materiale med hydrogenperoxyd. Etter denne behandling surgjøres collagenet til en pH på 3,0 eller under, findeles, og holdes, om så ønskes, ved en pH på opptil 4,0 ved en temperatur på fra ca. 1°C til 60°C i tilstrekkelig tid til å forminske viskositeten av det dannede collagen.

Ethvert praktisk collagenråstoff som f. eks. skinn, huder og ben kan brukes til fremstilling av produkter ifølge oppfinnelsen. Det foretrekkes imidlertid å bruke svinehuder.

Det første trinn i prosessen er å kon-takte collagenmaterialet med hydrogenperoxyd. Denne behandling modifiserer collagenet så det blir gjort dispergerbart i vann. Man anvender fortrinsvis en oppløsning med en hydrogenperoxydkonsentrasjon på ca. 0,6 pst. Hudene dekkes med varmt vann, ved en temperatur på ca. 37°C, og vannet inneholder hydrogenperoxyd. Ved denne peroxydkonsentrasjon er en behandlings-periode på fra ca. 1 til 2 timer tilstrekkelig til å gjøre collagenet ferdig til neste trinn, nemlig surgj øringen.

Peroxyd-konsentrasjoner innenfor et ut-strakt område kan anvendes. Hvis imidlertid fortynnet peroxyd blir brukt under 0,5 pst, vil behandlingstiden forlenges i over-dreven grad. Hvis meget høye konsentrasjoner blir brukt, f. eks. over 10 pst, kan

det oppstå skade på utstyret på grunn av den etsende virkning hydrogenperoxyd har på metaller. Det vanlige praktiske område for hydrogenperoxyd-konsentrasjonen vil følgelig være fra ca. 0,6 til 10 pst. Det an-vendbare område går ut over disse grenser, idet man trygt kan anvende høyere per-oxydkonsentrasjoner hvis passende ikke-korrosivt utstyr er benyttet.

I tillegg til den hurtighet det virker ved, har peroxydet videre den fordel i prosessen at det hindrer infeksjon av det collagenholdige materiale på grunn av per-oxydets bakteriside egenskaper. I betrakt-ning av at mesteparten av det i vann dispergerbare collagen er bestemt for bruk ved matvarer, er dette en viktig sekundær-virkning.

Etter hydrogenperoxyd-behandlingen surgjøres collagenet til en pH på 3,0 eller under. Surgj øringen av det behandlede collagen tjener som viderebehandling, og gjør collagenet bløtere før findelingen. Det foretrekkes å bruke saltsyre, men andre syrer kan på en tilfredsstillende måte brukes isteden. Etter den første pH-innstil-lingen bløtgjøres materialet i varierende tidsintervaller avhengig av collagenråstof-fet. Svinehuder som er surgjort til pH 2,5— 3,0 og holdt ved 37°C i 90 minutter, er vanligvis klare for findeling. Storfehuder krever lengre syrebehandling. Man holder dem ved en pH på 2,5 i 24—48 timer, og de er da vanligvis blitt tilstrekkelig bløte til at de lett kan males ved først å sende dem gjennom en kjøttkvern fulgt av videre ma-ling med en stillegående kuttemaskin (Silent Cutter).

Etter den første bløtgjøringsbehandling ved surgj øring findeles det collagenholdige materiale ved en hvilken som helst passende metode, som f.eks. en Reitz Disinte-grator, Silent Cutter, Cowles Mixer, Baker Perkins Mixer, en Sausage Mill eller annet lignende utstyr.

Etter findelingen kan collagenet dispergeres i vann ved rysting. I dispergert form er det klart til bruk som et spiselig, varmekoagulert protein-bindestoff eller til hvilken som helst annen bruk hvor collagen med lav viskositet ikke er krevet. Det er imidlertid vanligvis ønskelig å redusere tykkheten til det meget viskose findelte collagen.

Collagenmassen vil etter findelingen ha et totalinnhold av faste stoffer på ca. 19 pst. For å fremstille en dispersjon med 12—15 pst. faste stoffer, som omtrent er det optimale nivå for innholdet av faste stoffer i dyppebelegg, og som kan helles ved værelsetemperatur, kreves det ytterligere varme- og/eller syrebehandling.

Reduksjon av viskositeten kan oppnås ved å holde det findelte produkt ved en temperatur på 50—55°C i ca. 5 timer og ved en pH på 3,0. Som et alternativ kan surhetsgraden reguleres til pH 1—1,5 mens produktet holdes ved en temperatur på ca. 25°C i 2 timer. Begge behandlinger gir som utbytte et produkt med sammenlignbar viskositet. Mellomliggende og lavere pH-verdier og tilsvarende temperaturer kan brukes med noenlunde tilsvarende resulta-ter. Hvilken som helst temperatur over 0°C kan brukes, men reaksjonstiden vil bli noe lengre, så meget som 8 timer kan bli nødvendig. Ikke i noe tilfelle må collagenet utsettes for temperaturer over 60°C, så operasjonsområdet kan fortsettes fra ca. 1° til 60°C. I den foretrukne form for denne fremgangsmåte tilsettes først vannet for å regulere innholdet av faste stoffer i en vandig dispersjon, og surhetsgraden innstilles til pH 1,0—1,5. Dispersjonen omrystes ved værelsetemperatur. Det surgj orte produkt må omrystes kontinuerlig, eller kraftig i periodiske intervaller, for å fremskynde dis-pergeringen. Under disse betingelser vil det kreves ca. 2 timer for en riktig reduksjon av viskositeten. Periodisk tilsetting av syre vil tjene som kontroll av surhetsgraden mens collagenet blir omrystet. Etter den siste surgj øring er det ønskelig å sette til passende alkali for å redusere surheten av dispersjonen. Ved pH 7 fnokkes collagenet ut og kan filtreres og vaskes fritt for salter.

Det skulle være tydelig at viskositets-reduksjon av collagen er en funksjon av tid, temperatur og pH. Skjønt viskositeten re-duseres ved denne fremgangsmåte, påvirkes ikke oppløseligheten. Selv om viskositeten er blitt gjort lavere, er collagenet enda uoppløselig i vann. pH-grensen for dette trinn av operasjonen er fra ca. pH 4,0 til hvilke som helst punkter under det.

De ovenfor angitte temperaturer, tiden og pH-verdien vil gi som utbytte en dispersjon som har et hellepunkt henført til den prosent faste stoffer ved hvilken dispersjonen er flytende og istand til å helles ut av en beholder, på omtrent 12 pst. faste stoffer ved 37°C. En slik dispersjon er meget godt egnet til å brukes som et dyppebelegg. Skjønt meget mer fortynnede dispersj oner på en tilfredsstillende måte kan brukes, foretrekkes det at dyppebelegg har minst 6 pst. totalinnhold av faste stoffer.

Det kan innvendes at den innflytelse hydrogenperoxydet utøver på collagenet under behandlingen, ikke helt ut er for-stått. Den følgende forklaring kan imidlertid tjene som en rimelig hypotese. Naturlig collagen består av 3 sammenflettede spiral-peptidkjeder som er tverrforbundet slik at de danner en tre-dimensjonal polymer. Hydrogenbindinger forener disse høyt orienterte collagenmolekyler til samlinger av tre oppkveilete kjeder. Hydrogenperoxydet kan volde et delvis brudd i hydrogen-tverr-bindingen. Dette delvise brudd letter dispersjonen i vann. At man holder det findelte collagen ved pH-verdien under 4,0 i noen tid eller i kortere perioder sammen med anvendelsen av varme på opp til en temperatur på ca. 60°C, tjener til å minske viskositeten av collagenholdige dispersjoner. Reduksjonen av viskositeten skyldes det faktum at de orienterte bunter av tre kjeder som er tilstede i naturlig collagen, for en stor del blir desorientert slik at det etter som prosessen fullføres, blir igjen store desorienterte bunter med bare noen få gjenværende tverrforbindelser. Disse buntene er uoppløselige i vann, bunnfelles ved sitt isoelektriske punkt og viser i alminnelighet collagenets egenskaper.

Gelatin består på den annen side av enkelte peptidfragmenter med en molekyl-vekt på ca. 1/3 av det naturlige collagens. De orienterte, sterkt uoppløselige collagenmolekyler blir, når de omdannes til gelatin, fullstendig redusert til vannoppløselige, til-feldig oppkveilede små fragmenter. Disse fragmenter består av enkle peptidkjeder.

Gelatin er vannoppløselig, ikke koagu-lerbart ved opphetning og bunnfelles ikke ved sitt isoelektriske punkt.

Atskillige tilleggstrinn og -modifikasjo-ner i tillegg til det valgfri viskositets-re-duksjonstrinn er meget ønskelige, men ikke essensielle ved utførelsen av oppfinnelsen.

Vi foretrekker å rense collagendisper-sjonen ved å utnytte visse collagenholdige stoffer. Rensingen henfører til fremgangsmåten for fjernelse av ikke-collagenholdige og ikke-dispergerbare stoffer fra råstof-fet. Fjernelse av hårrøtter fra svinehuder er f. eks. vanligvis ønskelig. To metoder for rensing anvendes: Gjennompressing av en flytende dispersjon med stort innhold av faste stoffer etter viskositetsreduksjonsbe-handlingen eller fortynning med vann av en tykk findelt masse, pluss kraftig eller forlenget omrysting fulgt av filtrering. Når collagenproduktet skal komme i forbindelse med matvarer, som i tilfelle av dyppe-belegg for næringsmidler og varmekoagu-lerende matvarebindemidler, foretrekkes denne form for rensing av estetiske grun-ner.

Mange ønskelige tilsetningsstoffer kan settes til den ferdige collagenvæske før den inkluderes i eller påføres næringsmidler. Røk og andre smaksstoffer, farger, mugg-hindrende midler, antioxydanter og andre konserveringsmidler er eksempler på ønskelige tilsetningsstoffer som kan blandes i produktet ifølge oppfinnelsen.

Videre kan collagenproduktet ifølge oppfinnelsen garves for å få et ønskelig sluttprodukt. En film av vanndispergerbart collagen kan kontaktes med vanlige garvestoffer og gi en meget seig film. Dertil er det ønskelig å garve collagenfilmene ved å velge de riktige garvestoffer. Hvilket som helst av de vanlige vegetabilske, mineralske eller syntetiske garvestoffer kan brukes til å gjøre seigt eller garve produkter ifølge oppfinnelsen. Vanlig røking som man be-nytter den ved saltede kjøttvarer, frem-bringer en garvevirkning. Naturligvis må man bruke ikke-giftige garveforbindelser til spiselige produkter. Graden av garving kan reguleres ved å variere lengden av den tid collagenfilmene er i kontakt med opp-løsningen av garvestoffet. Garving av collagen er selvfølgelig ikke noe nytt i seg selv.

Eksempler på brukbare garvestoffer er: Vegetabilske kvister, kastanjegarvestoff, ekebark, quebracho-ekstrakt, ekstrakt fra grantrær, mineral-natriumbikromat, kromsulfat, kromalun og aluminiumsulfat, og syntetiske garvestoffer som f. eks. formal-dehyd, sulfonkromater og syntetiske garvestoffer på fenolbasis.

Oppfinnelsen blir videre anskueliggjort ved de følgende spesifikke eksempler. Men de må forstås slik at oppfinnelsen ikke må begrenses til detaljer i disse eksempler.

Eksempel I

Friske svinehuder, i det vesentlige fri for bust, ble vasket i varmt vann for å fjerne fett og smuss fra overflaten.

Til 1000 g vasket hud ble tilsatt 5000 ml varmt vann inneholdende 2 pst. eller 20 ml av en 30 pst. hydrogenperoxydoppløs-ning. Det hele sto i 1,5 timer for at reak-sjonen skulle fullføres. 30 ml konsentrert saltsyre ble så tilsatt. Etter omhyggelig blanding ble porsjonen holdt ved 37°C i 2 timer. pH var på dette tidspunkt 2,5.

Hudene ble fjernet fra behandlings-væsken og ikke-collagenholdig vev skrapt vekk fra begge sider. Hudene ble så finmalt 1 en kjøttkvern. Det fremkomne stoff ble tilsatt vann, hvorved man fikk en suspensjon med et totalinnhold av faste stoffer på 12 pst. Konsentrert saltsyre ble satt til suspensjonen for å innstille pH på 1,0—1,5. Idet man brukte mekanisk omrysting frem-brakt med en elektrisk blander med høy hastighet, ble dispersjonen som hadde høy viskositet, omrystet i 2 timer med periodisk tilsetting av syre for å regulere pH. Etter 2 timers omrysting fremkom det en dispersjon med redusert viskositet. Denne dispersjon var flytende ved 37°C og dannet en gel ved 25°C. Med et totalinnhold av faste stoffer på 15 pst. kunne den helles ved så lave temperaturer som 37°C.

Eksempel II

Stykker av storfehud ble vasket i noen timer i rinnende vann for å fjerne salt og smuss.

Til 1000 g av hudene ble tilsatt 5000 ml varmt vann inneholdende 2 pst, 20 ml, av en 30 pst. hydrogenperoxydoppløsning. Etter 90 minutters henstand ved 37°C ble det tilsatt 30 ml konsentrert saltsyre, og porsjonen ble holdt ved 37°C i 48 timer. Ved slutten av denne periode kunne hudene ri-ves i stykker med hendene. De ble så finmalt ved først å bli sendt gjennom en kjøtt-kvern og deretter en Silent Cutter. Vann ble rørt ut i massen og tilstrekkelig konsentrert saltsyre tilsatt til å gi en pH på 1,0. Etter mekanisk omrysting i 1— iy2 time ble det dispergerte collagen presset gjennom en metallsikt for å fjerne de løse hår.

Eksempel III

Friske svinehuder og baconsvor ble vasket i rinnende vann i noen timer. 1000 g av de vaskede huder og svor ble plasert i 5000 ml vann ved 37°C og 20 ml av en 30 pst. hydrogenperoxyd-oppløsning ble satt til vannet. Blandingen ble omrørt og satt til side i 2 timer. Tilstrekkelig saltsyre til å gi en pH på 2,0 ble tilsatt. Temperaturen ble holdt på ca. 25°C. Etter 2 timer ble hudene malt gjennom en kjøttkvern, suspendert i 5 vektdeler vann, og omrystet med en high-speed-blander som dispergerte collagenet og ga et viskost produkt med pH 3,0.

Den fremkomne dispersjon ble fortynnet med vann til et totalinnhold av faste stoffer på 1 pst. idet hårsekker og bust ble avsatt på bunnen. Renset collagenholdig væske ble dekantert fra toppen. Den ble siden silt gjennom et klede.

Den rensede suspensjon ble tørket ved avdampning under vakuum. Det tørkete collagen som man derved fikk, kunne lett redispergeres i vann ved kraftig omrysting.

Eksempel IV

1000 g friske, vaskete svinehuder ble dekket med 5000 ml vann ved 37°C inneholdende 40 ml 30 pst. hydrogenperoxyd. Etter 90 minutters henstand ble tilstrekkelig konsentrert saltsyre tilsatt til å innstille pH på 3,0. Etter 2 timer ble hudene malt i en kjøttkvern. Det malte materiale ble så plasert i to deler vann, pH innstilt til 3,0 pånytt og dispersjonen ble opphetet i 6 timer ved 50—55°C. Ved avslutningen av oppvarmningsperioden og mens porsjonen enda var ved 50°C, anvendte man omrysting for ytterligere å oppdele collagenet. Den fremkomne væske ble presset gjennom et klede for å fjerne alle klumper og hår.

Collagensuspensjonen som ble fremstilt på denne måten, hadde et totalinnhold av faste stoffer på ca. 12 pst. Suspensjonen var flytende ved 37 °C og dannet en gel ved

25°C. Det var praktisk talt ingen klebrighet i væsken og slett ingen i gelen.

Kjøttstykker ble dyppet i en flytende dispersjon ved 37°C. Lufttørking i noen få sekunder ga en gjennomsiktig ikke-klebrig film som dekket stykkene.

Eksempel V

Bruk av garvestoff på collagenbelegg

vil resultere i seigere film.

Stykker av pølse ble senket ned i en vandig dispersjon med et totalinnhold av faste stoffer på 12 pst. og som var blitt varme- og syrebehandlet som beskrevet i eksempel IV. Hellepunktet ved 37°C, det totalinnhold av faste stoffer hvorved en vandig dispersjon vil være flytende og kunne helles fra en beholder ved en temperatur av 37°C, var 12 pst.—15 pst. av totale faste stoffer. Etter at de var fjernet fra dispersjonen, ble stykkene lufttørket i 5 minutter. Den med gel dekkede pølse ble holdt i et minutt i en oppløsning som be-sto av 15 vekt-pst. kromsulfat og 85 vekt-pst. vann. Det fremkomne belegg som hadde en seig ikke-klebrig overflate, kunne lett skrelles av stykkene etter fullført luft-tørking.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av i vann dispergerbart collagen med lav viskositet for anvendelse f. eks. til overtrekk på matvarer, karakterisert ved at man bringer collagen i kontakt med hydrogenperoxyd, surgj ør det til en pH-verdi på under 3,0 og findeler det dannede collagen, og at man om ønskelig videre holder det findelte collagen ved en pH på opptil 4,0 ved en temperatur på fra ca. 1° til 60°C i tilstrekkelig tid til å forminske viskositeten av det dannede collagen.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at man holder det findelte og surgj orte collagen ved en pH-verdi på ca. 1,0 ved en temperatur på ca. 37°C.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at man varmebe-handler det findelte og surgj orte collagen ved en temperatur på ca. 50°C i ca. 6 timer.