Технология производства желатина

Обводнение  в щелочной среде. Применяют либо слабые основания, либо соли слабой кислоты и сильного основания. ВНИИМПом рекомендуется применение 1 %-ной суспензии окиси магния. Продолжительность обводнения 24 ч при 2-3 сменах жидкости, степень обводнения выше, чем в водопроводной воде. Качество клея хорошее.

Из числа  солей, повышающих степень обводнения коллагена, рекомендуют бисульфит натрия, обладающий некоторым антисептическим и отбеливающим действием. Концентрация раствора 1 %, условия обводнения те же.

1.3.2.6  Мацерация кости

Мацерацией называется обработка кости сильными кислотами с целью ее деминерализации. Кость, предназначенную для производства желатина, мацерируют обычно слабым раствором соляной кислоты. Под действием соляной кислоты происходит полная деминерализация кости, так как соляная кислота растворяет углекислые и фосфорнокислые соли кальция, составляющие ее минеральную основу. Одновременно происходит кислотное набухание коллагена, органические ткани существенно не разрушаются.

Вначале процесса разрушаются кальциевые и магниевые  углекислые соли с выделением пузырьков углекислого газа (1.16):

                   СаСО₃ + 2НС1 = СаС1₂ + СО₂ + Н₂О,                  (1.16)

Разрушение фосфорнокислых солей протекает по следующей (обобщенной) схеме (1.17):

                  Са₃(РО₄)₂ + 4НС1 = 2СаС1₂ + Са(Н₂РО₄)₂,            (1.17)

Образующиеся  хлористый кальций и монокальцийфосфат, растворимые в воде, выводятся с нею из сферы реакции.

При недостатке кислоты  или неравномерной ее подаче одновременно протекает и побочная реакция (1.18):

                   Ca(H₂PO₄)₂ + Ca₃(PO₄)₂=4СаНРО₄.                       (1.18)

Получающийся  при этом дикальцийфосфат плохо  растворим, остается в кости. Чтобы избежать этого, необходимо мацерационную жидкость (мацерационный щелок), содержащую монокальцийфосфат, систематически удалять из аппарата, непрерывно возобновляя израсходованную соляную кислоту.

Повышение температуры  и увеличение концентрации кислоты ускоряет мацерацию. В определенных границах эти факторы сами по себе мало влияют на выход и качество желатин (например, повышение температуры до 25 ⁰С при концентрации кислоты до 5 % не увеличивает потерь коллагена во время мацерации). Однако меняющиеся в связи с этим условия последующей золки сказываются на выходе и качестве желатина. Оптимальными условиями являются: начальная концентрация кислоты около 5 % и температура около 15 ⁰С. Слишком низкая концентрация кислоты, замедляя процесс мацерации, приводи к уменьшению выхода желатина.

Продолжительность мацерации зависит от сорта и калибра кости, от температуры и от концентрации кислоты. Она колеблется от 5 до 15 суток. Кость молодых животных и пористая кость мацерируется быстрее. Плохое обезжиривание замедляет мацерацию. Особенно большое значение имеет степень дробления кости: кость размером 1 мм мацерируется в 5 раз быстрее кости размером 8 мм. Значительного сокращения продолжительности мацерации можно достигнуть барботированием жидкости сжатым воздухом. Мацерацию считают законченной, если кость просвечивает, легко режется ножом, упруга при сгибании.

Выход мацерироваиной кости (оссеина), в среднем составляет около 70 % к массе загружаемой кости. Средний состав оссеина, %: влаги - 65,0; коллагена-26,5; минеральных веществ-3-3,5; жира- 1-2,5; посторонних примесей-2-3 %.

Жидкость, образующаяся после мацерации (мацерационный щелок), содержит до 4 % фосфорного ангидрида и используется для производства удобрения - преципитата.

Кость загружают  в чаны по сортам и калибрам. По окончании мацерации ее промывают холодной водой, в тех же чанах или в промывных барабанах. В первом случае, отключив хвостовой чаи батареи, сменяют воду 2-3 раза, каждый раз после сорокаминутного настаивания. Конец промывки определяют по кислотности: промывная вода не должна давать розового окрашивания с метилоранжем. Промывка в чанах позволяет, избежать перегрузки оссеина в промывные аппараты, зато для промывки в барабане требуется меньше времени и лучше качество продукции. После выгрузки оссеина чан загружают костью и подключают в батарею как головной.

В составе  соляной кислоты, употребляемой  для мацерации, не должно содержаться более 0,5 % серной кислоты. При большем количестве мацерация замедляется, так как образующийся сернокислый кальций тонкой пленкой покрывает поверхность кости и закупоривает поры.

Выход деминерализованного сырья-оссеина - в зависимости от состава кости составляет 50-70 %. Он содержит 20-24 % белков, 1-2 % минеральных веществ 1-4 % жира и 70-75 % воды.

1.3.2.7  Щелочная и кислотная обработка сырья

Даже в деминерализованной кости (оссеине), не говоря уже о мягких необработанных тканях, коллагеновые волокна более или менее прочно связаны с другими составными частями кости, образуя сложные морфологические структурные элементы тканей. Следовательно, выделение коллагена из тканей сопряжено с необходимостью разрушения этих морфологических структур и удалением из сырья тех составных частей, которые являются балластными или вредными.

Большинство неклейдающих веществ, содержащихся в сырье (белки, жиры, пигменты и т.д.), не только затрудняют извлечение желатина и клея, но, попадая в бульон, обусловливают ухудшение качества готовой продукции: темный цвет, мутность, пенистость, неприятный запах, снижение вязкости и желатинизации. Поэтому перед вываркой желатина эти вещества необходимо удалить.

Сами коллагеновые волокна  являются сложными морфологическими образованиями, в которых коллагеновые фибриллы связаны в пучки тончайшими оболочками и тяжами иного происхождения. Коллагеновые фибриллы, как об этом уже упоминалось, представляют собою систему двух белков (проколлагена и колластромина) и углевода. Выделению из этой системы продуктов белкового распада должно предшествовать разрушение связей в системе. Естественно, чем меньше разрушены эти многочисленные и разнообразные структурные связи перед извлечением желатина, тем более жесткий режим требуется для извлечения.

Степень набухания  коллагена, а отсюда и степень  ослабления его элементарной структуры, которые достигаются простым обводнением сырья, не приводят к существенному  снижению температуры сваривания коллагена и достаточному ослаблению, связей между полипептидными цепочками в структуре.

Разрушения  морфологических структурных элементов, разложения вредных и балластных примесей и дополнительного расшатывания связей в структуре коллагеновых фибрилл и самого коллагена можно добиться длительной обработкой сырья сильными основаниями и кислотами. Продолжительность обработки должна быть достаточной для полного насыщения щелочной (0,25-0,34 мэкв/г) и кислотной (0,82-0,92 мэкв/г) емкости коллагена. При этом условии достигается максимум набухания коллагена.

Обработка щелочью (золение). Щелочью обрабатывают оссеин и все виды мягкого сырья, за исключением свиной шкуры. Щелочь более энергично, чем кислота, разрушает ткани и их составные части (включая жиры и кератин), но зато вызывает и более глубокую деструкцию коллагена.

В принципе золение  можно производить любой щелочью. Одноосновные щелочи быстрее и полнее разрушают белковые вещества и обусловливают большую величину набухания. Однако в промышленной практике употребляют двухосновные щелочи, обычно гидроокись кальция, имеющую ряд преимуществ. Она меньше разрушает коллаген и лучше обезволашивает сырье. Гидроокись кальция обладает сравнительно небольшой растворимостью. При потреблении для золки суспензии извести в воде можно поддерживать постоянную небольшую концентрацию щелочи за счет растворения взвешенного в растворе ее избытка, когда устанавливается равновесие (1.19):

               Са(ОН)₂             Са(ОН)₂             + Са⁺⁺ + 2ОН^-.             (1.19 )

                 осадок                   раствор

Действие  щелочи носит постепенный характер. В течение первой недели при температуре не выше 20 ⁰C разрушается эпидермис, межуточное вещество и белки, связанные с коллагеном. Растворение белковых веществ увеличивает проницаемость тканей и способствует миграции щелочи внутрь сырья. С течением времени все большее значение приобретает разрых-ление коллагеновых волокон. При обработке сырья, покрытого волосом, известь разрыхляет волосяные сумки и этим способствует удалению волоса.

В результате разрушения альбуминов, глобулинов, муцинов, мукоидов, содержащихся в сырье, в  раствор переходят продукты их распада. В зольной жидкости обнаружены полипептиды, аминокислоты, амины, мочевина, аммиак и т. д. Большинство из них обладает стабилизирующим действием на суспензию извести и этим самым способствует гидролизу коллагена. Большие количества аммиака могут накапливаться и вследствие развития гнилостных процессов.

Под действием извести часть жиров омыляется, образуя нерастворимые кальциевые мыла. Часть этих мыл уносятся зольной жидкостью, часть удаляется при последующей промывке.

Известь уменьшает  прочность оболочек коллагеновых пучков и волокон и частично разрушает их. Диаметр коллагеновых пучков сильно увеличивается, а межпучковые щелевидные пространства исчезают. Мембраны и перетяжки, стягивающие волокна в пучках и ограничи