DE19712400B4

DE19712400B4 - Verfahren zur Herstellung glutinleimartiger Kollagenabbauprodukte

Info

Publication number: DE19712400B4
Application number: DE1997112400
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Meyer; Dieter Dr. Harzer
Original assignee: FORSCH LEDER und KUNSTSTOFFBAH; Forschungsinstitut fur Leder und Kunststoffbahnen Ggmbh
Current assignee: Naturin GmbH and Co
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2017-03-26
Also published as: DE19712400A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung glutinleimartiger Kollagenabbauprodukte, bei dem ein kollagenhaltiges Rohmaterial geäschert, gewaschen und einer Säurebehandlung unterzogen und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) das so vorbehandelte Rohmaterial im trockenen oder nassen Zustand in einer Mahleinrichtung zu Fasern aufmahlt,
b) danach die Fasern auf einen Feuchtegehalt von 5 % bis 40 % einstellt,
c) anschließend die Fasern in einer Mischeinrichtung unter Wärme solange mechanischen Schub- und Scherkräften aussetzt, bis die chemische Struktur der Fasern aufgelöst und in eine homogene plastische Masse überführt ist, und
d) diese Masse zu einem Granulat, Strängen oder Platten verarbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung glutinleimartiger Kollagenabbauprodukte auf der Basis tierischer Rohstoffe, wie Häute oder Knochen.

Glutinleimartige Kollagenabbauprodukte aus tierischen Rohstoffen sind an sich seit langem bekannt. Sie werden aus Kollagen enthaltenden Häuten durch partiellen chemischen Abbau und anschließendem Lösen in Wasser bei erhöhten und ansteigenden Temperaturen ausgeschmolzen. Die Produkte bilden in Wasser bei etwa 20 g Trockensubstanzgehalt/Liter unter 40 °C ein Gel. Bei Erwärmung auf über 40 °C erhält man ein flüssiges Sol. Die Molekulargewichte liegen zwischen wenigen hundert Dalton und 1 Million Dalton. Der Hauptanteil liegt jedoch unter 500 kD. Die Viskosität einer 6,67%igen Lösung beträgt 5 bis 20 mPa s bei 60 °C. Die Werte für die Gelfestigkeit betragen 55 bis 330 Bloom (Rose. P.L. Gelatin, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 7, New York, John Wiley & Sons, 1987).

Zur Herstellung solcher Kollagenabbauprodukte sind verschiedene Verfahren bekannt, die auf ein thermisch-chemischen Behandlungen der tierischen Rohstoffe beruhen ( DE 42 31 278 A1 ; DE 30 43 551 A1 ). Meistens werden die tierischen Rohstoffe geäschert, gewaschen und gegebenenfalls in Säure behandelt. Diese Vorbehandlung ist langwierig und dauert bei Rinderhäuten 8 bis 12 Wochen. Hiernach werden die löslichen Anteile der Häute bei steigenden Temperaturen zwischen 50 °C und 100 °C in einem mehrstufigen Prozeß mittels Wasser ausgeschmolzen. Die Extrakte mit 3 % bis 10 % Trockensubstanzgehalt werden gereinigt, dann eingedampft und getrocknet, um verkaufsfähige Leime oder Gelatine als Pulver oder in Blattform zu erhalten.

Die solcherart hergestellten kolloidal löslichen Kollagenabbauprodukte weisen den Mangel auf, daß bedingt durch das stufenweise Ausschmelzen bei ansteigenden Temperaturen ihr mittleres Molekulargewicht hauptsächlich unter 500 kD und damit im unteren Bereich liegt. Dadurch wird die Gelierfähigkeit der daraus hergestellten Gelatinen und bei Leimen die Klebkraft begrenzt. Außerdem ist die Herstellung solcher Kollagenabbauprodukte nach dem bekannten Verfahren zeitaufwendig und energieintensiv. Die Häute werden mehrere Wochen lang geäschert, über mehrere Stunden im Wasserbad ausgeschmolzen und anschließend mehrere Stunden durch Eindampfen aufkonzentriert. Nachteilig ist die lange Prozeßdauer und der durch das Ausschmelzen und Eindampfen bedingte hohe Energieverbrauch. Desweiteren müssen die Häute vor ihrer Behandlung entweder energieaufwendig gekühlt werden, oder sie werden in Salz konserviert, das im anschließenden Verarbeitungsprozeß das Abwasser belastet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zeit- und energiesparendes sowie umweltfreundliches Herstellungsverfahren für glutinleimartige Kollagenabbauprodukte mit hoher Klebkraft und guten Geliereigenschaften auf der Basis tierischer Rohstoffe wie Häute oder Knochen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren, bei dem ein kollagenhaltiges Rohmaterial geäschert, gewaschen und einer Säurebehandlung unterzogen und getrocknet wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man

a) das so vorbehandelte Rohmaterial im trockenen oder nassen Zustand in einer Mahleinrichtung zu Fasern aufmahlt,
b) danach die Fasern auf einen Feuchtegehalt von 5 % bis 40 % einstellt,
c) anschließend die Fasern in einer Mischeinrichtung unter Wärme solange mechanischen Schub- und Scherkräften aussetzt, bis die chemische Struktur der Fasern aufgelöst und in eine homogene plastische Masse überführt ist, und
d) diese Masse zu einem Granulat, Strängen oder Platten verarbeitet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Fasern vor der Aufgabe in die Mischeinrichtung auf einen Feuchtegehalt von 10 % bis 30 % eingestellt.

Die Behandlungstemperatur in der Mischeinrichtung sollte im Bereich von 15 °C bis 150 °C, vorzugsweise zwischen 70 °C bis 120 °C eingestellt werden.

Nach weiteren Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Fasern in der Mischeinrichtung für eine Dauer von 0,5 min bis 60 min, vorzugsweise für eine Dauer von 10 min bis 40 min den mechanischen Schub- und Scherkräften ausgesetzt.

Als Mischeinrichtung können vorteilhaft Innenmischer oder Extruder verwendet werden.

Das Kollagenabbauprodukt kann direkt bei seiner Herstellung nach Beendigung des Abbauprozesses in der Mischeinrichtung im noch plastischen Zustand in die gewünschte Form, wie Stränge, Granulat oder Platten gebracht werden. Dazu wird an der Austragsöffnung der Mischeinrichtung ein entsprechendes Formgebungswerkzeug angebracht. Hierfür können beispielsweise Rundloch- oder Breitschlitzdüsen Verwendung finden. Das in die entsprechende Form gebrachte Kollagenabbauprodukt wird an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt und verfestigt sich dabei.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Kollagenabbauprodukt ein hohes Molekulargewicht unter Beibehaltung der kolloidalen Löslichkeit hat und dadurch höhere Klebkraft als bei üblichen Leimen und gute Gelierfähigkeit erreicht. Damit ist das Produkt direkt als Glutinleim, Schmelzkleber auf Glutinleimbasis oder als Vorstufe für die Gelatineherstellung verwendbar. Durch seine Bindemitteleigenschaften kann es auch in Agglomerationsprozessen eingesetzt werden.

Vorteilhaft ist auch die vereinfachte Herstellung des Produktes. So kann die Äscherung des Rohmateriales auf wenige Tage beschränkt werden. Das Ausschmelzen der löslichen Kollagenabbauprodukte im Wasserbad und das sich daran anschließende Aufkonzentrieren der wäßrigen Extrakte durch Eindampfen entfallen. Hierdurch verkürzt sich der Prozeß. Die erhebliche Energiemenge für das Ausschmelzen und das Eindampfen, wird eingespart.

Das vereinfachte Verfahren eröffnet die Möglichkeit, die Herstellung des Produktes an den Anfallort der tierischen Rohstoffe zu verlagern. Dadurch verringert sich der energie- und zeitaufwendige Transport der Rohstoffe zur Leim- oder Gelatinefabrik, da nur noch das bereits veredelte Produkt als Granulat oder in Strang- und Plattenform zu transportieren ist. Das bisher notwendige Konservieren der Häute mit Salz und das Entsalzen am Verarbeitungsort entfallen, wodurch Belastungen des Abwassers eingeschränkt werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Schweinehaut wird geäschert, entkälkt und auf pH 3 angesäuert. Anschließend mahlt man die Haut naß in einer Stiftscheibenmühle, trennt die gemahlenen Hautfasern aus der Suspension durch Filtration ab und trocknet sie in einer Wirbelschicht. Aus den getrockneten Fasern wird mittels Hexan das Fett herausgelöst, das durch Abdestillieren des Lösungsmittels gewonnen werden kann. 50 g der entfetteten Fasern werden anschließend im Kneter, auch als Innenmischer bezeichnet, bei 60 °C Anfangstemperatur mit 100 U/min und einem Kammernettovolumen von 67 Kubikzentimeter 10 min lang geknetet. Als Knetprodukt erhält man eine gelbliche plastische Masse, die in warmem Wasser löslich ist und als Leim dienen kann.
Beispiel 2
Man nimmt geäscherten und entkälkten feuchten Mittelspalt von Rinderhaut, welkt ihn ab, spannt ihn auf einen Trockenrahmen und läßt ihn bis auf 15 % Wassergehalt an der Luft trocknen. Diese getrocknete Blöße wird auf einer Schneidmühle granuliert und auf einer Stiftscheibenmühle trocken zu Fasern aufgemahlen. Das Mahlgut wird in einem Kneter bei 30 °C Anfangstemperatur mit 100 U/min und 35 g Einwaage bei einem Knetervolumen von 67 Kubikzentimeter und unter Verwendung von Walzenrotoren 14 min lang behandelt. Es entsteht ein weißlich-graues homogenes Knetprodukt, das in erkaltetem Zustand in einer Schneidmühle granuliert wird. Das Granulat ist bei 45 °C wasserlöslich, hat Leimeigenschaften und kann zu Gelatine verarbeitet werden.
Beispiel 3
Das Mahlgut aus Beispiel 2 wird nicht im Kneter, sondern im 40d-Doppelschneckenextruder bei einer Drehzahl von 20 U/min behandelt. Die erste Temperaturzone wird auf 80 °C, die weiteren auf 105 °C eingestellt. Das behandelte Material wird durch eine Lochdüse ausgepreßt und direkt am Austritt granuliert.

Claims

Verfahren zur Herstellung glutinleimartiger Kollagenabbauprodukte, bei dem ein kollagenhaltiges Rohmaterial geäschert, gewaschen und einer Säurebehandlung unterzogen und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man a) das so vorbehandelte Rohmaterial im trockenen oder nassen Zustand in einer Mahleinrichtung zu Fasern aufmahlt, b) danach die Fasern auf einen Feuchtegehalt von 5 % bis 40 % einstellt, c) anschließend die Fasern in einer Mischeinrichtung unter Wärme solange mechanischen Schub- und Scherkräften aussetzt, bis die chemische Struktur der Fasern aufgelöst und in eine homogene plastische Masse überführt ist, und d) diese Masse zu einem Granulat, Strängen oder Platten verarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor der Aufgabe in die Mischeinrichtung auf einen Feuchtegehalt von 10 % bis 30 % eingestellt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungstemperatur in der Mischeinrichtung auf 15 °C bis 150 °C eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungstemperatur in der Mischeinrichtung auf 70 °C bis 120 °C eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in der Mischeinrichtung für eine Dauer von 0,5 min bis 60 min den mechanischen Schub- und Scherkräften ausgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in der Mischeinrichtung für eine Dauer von 10 min bis 40 min den mechanischen Schub- und Scherkräften ausgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischeinrichtung Innenmischer oder Extruder verwendet werden.