способ получения белкового гидролизата из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства

Формула изобретения

Способ получения белкового гидролизата из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства, включающий раздубливание, ферментативную обработку, отличающийся тем, что обработку отходов проводят в четыре стадии: на первой стадии - водным раствором пепсина 0,1-5,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, на второй стадии - водным раствором щавелевой кислоты 1-20 г/л в течение 1-24 ч, при температуре 10-30°С, на третьей стадии - водным раствором нейтральной или щелочной протеазы 0,1-15,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, на четвертой стадии - водным раствором уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 ч, при температуре 10-30°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к кожевенной промышленности, в частности к технологии получения белковых веществ из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства.

Известен способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства кож хромового дубления, предусматривающий их раздубливание в водном растворе гидроксида кальция 12 г/л при температуре 60-65°С, ферментативную обработку в водном растворе протеазы Alcalase - 12 г/л при температуре 60-65°С (М.М.Taylor, E.S.Diefendorf, G.C.Na. Enzymatic treatment of chrome shavings. - JALCA, vol.85, 1990, №8, р.264-274). К недостаткам данного способа относится:

- использование высоких температур, приводящих к изменению структуры белка, а следовательно, и его свойств;

- применение малорастворимого гидроксида кальция, способствующего загрязнению сточных вод, а также белкового гидролизата;

- использование ферментного препарата Alcalase, обладающего широкой субстратной специфичностью и обеспечивающего получение белкового гидролизата с низкой молекулярной массой, что ограничивает область применения последнего.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства кож хромового дубления, предусматривающий их раздубливание в водном растворе оксида магния 12 г/л при температуре 70°С, ферментативную обработку в присутствии щелочной протеазы - 12 г/л при температуре 70°С (М.М.Taylor, L.F.Cabeza, W.N.Manner, E.M.Brown. Use of tryptec enzyme preparations in treatment of chrome shavings. - JALCA, vol.95, 2000, №7, р.243-251).

Использование в данном способе получения белкового гидролизата высокой температуры обработки (70°С) приводит к изменению структуры и свойств белка, что ограничивает область применения белкового гидролизата. Кроме того, данный способ характеризуется относительно низким содержанием сухого остатка в гидролизате (3,0-4,7 %), высоким содержанием минеральных веществ (11,8-18,6 %).

Технической задачей заявленного изобретения является обеспечение получения белкового гидролизата, содержащего продукты растворения коллагена, максимально сохранившие структуру белка.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обработки коллагенсодержащих отходов производства кож хромового дубления, включающем их раздубливание, ферментативную обработку, перед раздубливанием проводят обработку в водном растворе пепсина 0,1-5,0 г/л и температуре 30-40°С в течение 1-6 ч (1 стадия). Раздубливание выполняют в водном растворе щавелевой кислоты 1-20 г/л при температуре 10-30°С в течение 1-24 ч (2 стадия). Последующую ферментативную обработку проводят в водном растворе нейтральной или щелочной протеазы 0,1-15,0 г/л при температуре 30-40°С в течение 1-6 ч (3 стадия). Заключительную стадию выполняют в водном растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 ч при температуре 10-30°С (4 стадия).

Технический результат заключается в том, что получается белковый гидролизат с низким содержанием минеральных веществ, в т.ч. оксида хрома, высоким содержанием сухого остатка, молекулярной массой, соизмеримой с молекулярной массой коллагена (300-360 тыс.).

Неочевидность достижения качественно нового технического результата следует из того, что согласно данным специальной литературы (И.С.Шестакова, Л.В.Моисеева, Т.Ф.Миронова. Ферменты в кожевенном и меховом производстве. М.: Легпромбытиздат, 1990, с.40) пепсин действует на неизмененный коллаген, дубление ослабляет действие пепсина. Соблюдение же режима заявленного способа обеспечивает эффективную подготовку коллагенсодержащих отходов хромового дубления в присутствии пепсина к раздубливанию и последующему растворению.

Для осуществления третьей стадии способа - ферментативной обработки в качестве ферментного препарата могут быть использованы нейтральные или щелочные протеазы, выделенные, например, из штаммов Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae, Streptomyces griseus, Streptomyces Spp. и других.

Варианты расхода используемых веществ предложенного способа приведены в табл. 1.

Способ по примерам 1-3 осуществляют следующим образом. Хромовую стружку обрабатывают водным раствором пепсина 0,1-5,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, ЖК 5-10 (1 стадия). Затем проводят раздубливание в водном растворе щавелевой кислоты 1-20 г/л, в течение 1-24 ч, при температуре 10-30°С, ЖК 5-10 (2 стадия). Последующую ферментативную обработку осуществляют в водном растворе ферментного препарата “Прок” 0,1-15,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, ЖК 5-10 (3 стадия). Растворение полученного продукта проводят в водном растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 часов при температуре 10-30°С, ЖК 10-30 (4 стадия).

Способ по ближайшему аналогу осуществляют следующим образом. Хромовую стружку раздубливают в водном растворе оксида магния 12 г/л, при температуре 70°С, в течение 3 ч, ЖК 5. Затем проводят ферментативную обработку в присутствии щелочной протеазы 10 г/л, рН 8,5-9,0, температуре 70°С, в течение 3 ч. Далее выполняют фильтрацию полученного продукта.

Показатели качества белкового гидролизата, выработанного по примерам 1-7 и по ближайшему аналогу, приведены в табл.2.

Как следует из табл. 2, предложенный способ позволяет получить белковый гидролизат с низким содержанием минеральных веществ, в т.ч. оксида хрома, высоким содержанием сухого остатка, молекулярной массой, соизмеримой с молекулярной массой коллагена (300-360 тыс.).

Нарушение заявленного расхода ферментных препаратов пепсина и протеазы “Прок” не обеспечивает достижения цели изобретения: уменьшается степень гидролиза белка (вариант 4-6), белковый гидролизат содержит фрагменты белка с молекулярной массой, значительно меньшей молекулярной массы коллагена (вариант 5, 7). Увеличение расхода щавелевой и уксусной кислоты, а также температуры обрабатывающей жидкости выше установленного предела нецелесообразно, т.к. не способствует улучшению качества продукта и интенсификации процесса. Уменьшение расхода щавелевой и уксусной кислоты, температуры обрабатывающей жидкости ниже установленного предела не обеспечивает получение белкового гидролизата соответствующего качества, т.к. в первом случае не достигается дехромирование коллагенсодержащих отходов, во втором случае - их растворение, а в третьем - и дехромирование, и растворение.

Полученный белковый гидролизат может быть использован в процессах кожевенного и мехового производства.

Таблица 1
Расход веществ, г/л	Примеры
	оптимальные				контрольные
	1		2	3	4		5	6	7
Пепсин	0,1		2,5	5,0	0		5,1	5,0	0,1
Протеаза “Прок”	15,0		7,5	0,1	15,0		7,5	0	16,0
Таблица 2
Вариант		Показатель
		содержание в гидролизате сухого остатка, %				молекулярная масса продуктов гидролиза, 10-3 Да
Ближайший аналог		4,5				10-30
1		10,1				300-360
2		12,5				300-360
3		14,0				300-360
4		3,5				400-500
5		3,8				200-250
6		3,4				400-500
7		14,7				100-120