專利名稱：硫化變性角蛋白工藝及專用反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明為一種利用角蛋白資源加工為飼料蛋白的工藝方法，以及為本工藝設計的專用反應器。利用毛發(fā)、羽毛、蹄角等角蛋白作為原料，通過一種專用反應器將其加工為可被畜禽消化利用的飼料蛋白。
毛發(fā)、羽毛、蹄角為一豐富的蛋白質(zhì)資源，以含有大量含硫氨基酸為特點，如能利用并與其他蛋白質(zhì)互補，可組成高營養(yǎng)價值的飼料蛋白，但利用的關鍵在于使其轉變?yōu)槟芟牡鞍踪|(zhì)。目前用于加工角蛋白作飼料的工藝歸納起來大致有如下幾類，基本上都是基于肽鍵的水解，因此可統(tǒng)稱為水解工藝。
一、強酸水解法用6N鹽酸或12N硫酸加熱煮沸回流可將角蛋白于24～48小時徹底水解，所得產(chǎn)物為棕黑色有特殊臭味的混合氨基酸液。該法成本較高，產(chǎn)物中和去鹽很麻煩，更重要的是酸水解時蛋白質(zhì)中全部色氨酸被破壞，部分蘇氨酸、絲氨酸也有損失，產(chǎn)品的營養(yǎng)價值和利用率有較大損失。因產(chǎn)品實際上為混合氨基酸液，作為飼料還存在高滲(因水解后摩爾數(shù)增加)和部分氨基酸及寡肽有苦味和怪味，口感不佳，牲畜拒食等情況。
二、高溫加壓稀酸水解法該法常用1N左右稀鹽酸或其他稀酸在加壓提高沸點的情況下蒸煮水解角蛋白?？傻玫讲糠炙猱a(chǎn)物，其中色氨酸仍遭破壞，部分水解產(chǎn)生的二肽及氨基酸重又脫水而環(huán)化為二酮吡嗪(dik-etopiperazinl)衍生物。此類衍生物已知不能被動物利用，吸收后原樣從尿中排出。
三、堿水解法及高溫加壓堿水解法4N氫氧化鈉在煮沸條件下可有效地水解角蛋白，但水解物作為飼料使用卻有一些原則性問題。其一是含硫氨基酸在高溫下很快被破壞，產(chǎn)品營養(yǎng)價值下降;其二是堿引起氨基酸殘基外消旋，所得產(chǎn)品為D、L氨基酸各半的混合物，D-氨基酸的存在幾乎使產(chǎn)品失去一半可利用的氨基酸(不能被用于合成蛋白質(zhì))，并且某些D-氨基酸能干擾同種L-氨基酸的利用。
四、機械磨碎高壓蒸煮水解法此法顯然不能產(chǎn)生可消化的角蛋白。
以上四種水解工藝均存在一些缺點，有的根本不適用于飼料蛋白加工。
本工藝是考慮到以上所述水解工藝存在的各種缺點而設計的。本工藝并不水解蛋白，而是松解角蛋白的束狀結構，使其中的肽鍵暴露出來，這種失去原有束狀結構的角蛋白在本工藝中稱為變性角蛋白。由于束狀結構的松解和肽鍵的暴露，變性角蛋白可被牲畜本身的胃腸道的蛋白酶水解消化吸收利用。
角蛋白可用硫化物松解其二硫鍵而融化的現(xiàn)象是已知的，市售的化妝脫毛劑及皮革工業(yè)的去毛都利用了這一反應。本發(fā)明則利用這一原理將毛發(fā)、羽毛、蹄角等角蛋白轉化為可供牲畜食用的可消化變性角蛋白，發(fā)明了一條可以循回利用硫化物的較為經(jīng)濟的工藝流程，并為此工藝流程設計了專用的酸化除硫反應器。
本工藝所采用的硫化還原劑為NazS或CaS，反應在20～50℃條件下進行。將粉碎的毛發(fā)、羽毛、蹄角等角蛋白與適量的硫化還原劑攪拌，使角蛋白中大量的二硫鍵被硫化還原，成為硫化變性角蛋白，束狀的多肽鏈被解開;再將此硫化變性角蛋白在鹽酸中酸化除硫，逸出H2S，生成變性角蛋白，變性角蛋白經(jīng)漂洗、過濾、壓榨去除鹽分后成為可消化的飼料蛋白。
本工藝流程中酸化除硫這一步驟是在專用的酸化除硫反應器中進行的。反應器在常溫、常壓下工作，任何耐酸、耐堿和硫化氫的材料均可用于制作反應器。反應器大小可根據(jù)一次投料量設計。圖2為酸化除硫反應器基本結構圖。整個反應器對外界是密閉的，內(nèi)部分割為內(nèi)室和外室，內(nèi)外兩室上部通連，呈不完全分隔狀態(tài)，內(nèi)室中進行著硫化變性角蛋白與鹽酸的酸化除硫反應，反應生成的硫化氫氣體從上部通連處進入外室，生成的變性角蛋白則留在內(nèi)室。外室中進行著NaoH或Ca(OH)2吸收H2S使之再生為Na2S或CaS的反應，生成的Na2S或CaS再被投入反應鍋中用于硫化還原反應。
以下實施例結合附


圖1將本工藝流程詳敘如下將原料毛發(fā)、羽毛、蹄角等角蛋白清洗、粉碎后投入反應鍋加入適量硫化鈉母液，在一定PH條件下充分攪拌，在25℃條件下維持適當?shù)臅r間，使角蛋白原料徹底松解為硫化變性角蛋白;反應為角蛋白+Na2S→角蛋白·S-+2Na+。將反應物(含硫化變性角蛋白)投入封閉式的酸化除硫反應器內(nèi)室，與鹽酸反應，酸化除硫生成變性角蛋白并釋放出H2S氣體;反應為角蛋白·S-+2HCl→變性角蛋白+H2S↑+2Cl-。此時外室中的NaOH則吸收H2S使之再生為Na2S，返回母液再被利用于硫化反應;反應為H2S+2NaOH→Na2S+H2O，內(nèi)室中經(jīng)酸化除硫生成的變性角蛋白漿經(jīng)反復壓榨、漂洗、過濾除去含NaCl的廢水后，將產(chǎn)品干燥、粉碎、包裝。
本工藝的優(yōu)點主要是一、所生產(chǎn)的變性角蛋白經(jīng)試驗證明為可消化的，20～50℃下用硫化物處理氨基酸不發(fā)生脫硫和消旋反應，產(chǎn)品的營養(yǎng)價值高于其他已知工藝。二、由于不需高溫、高壓，且硫化物可再生循環(huán)利用，能耗和成本大大低于其他工藝，所要求的設備投資也遠低于其他已知工藝。三、反應產(chǎn)物的漂洗只產(chǎn)生少量含氯化鈉(或氯化鈣)的廢水，殘留在產(chǎn)品中少量的氯化鈉(或氯化鈣)也無需完全消除。廢水于校正PH后排放，整個生產(chǎn)過程中不排放廢氣，只可能發(fā)生H2S少量逸漏的現(xiàn)象。因此幾乎不發(fā)生環(huán)境污染的問題。
權利要求
1.一種將毛發(fā)、羽毛、蹄角等角蛋白加工成飼料蛋白的方法，其特征在于將粉碎的角蛋白與適量硫化鈉或硫化鈣在20～50℃條件下攪拌生成硫化變性角蛋白，再將這種硫化變性角蛋白在鹽酸中酸化除硫生成變性角蛋白，變性角蛋白經(jīng)漂洗、過濾、壓榨去除鹽份后成為可消化的飼料蛋白。
2.根據(jù)權利要求1所述的將角蛋白加工成變性角蛋白的方法，其特征在于所述硫化變性角蛋白在鹽酸中酸化除硫時生成的H2S氣體可用NaOH或Ca(OH)2液吸收，使其再生為Na2S或CaS作為加工角蛋白的原材料。
3.一種用于加工角蛋白成為飼料蛋白的專用反應器，其特征在于反應器對外界是密閉的，內(nèi)部分割為內(nèi)室和外室，內(nèi)外兩室上部通連，呈不完全分割狀態(tài)，在內(nèi)室進行硫化變性角蛋白與鹽酸的反應;在外室進行NaOH或Ca(OH)2吸收H2S再生為Na2S或CaS的反應;內(nèi)室反應的生成物H2S氣體是從內(nèi)外兩室上部的通連處進入外室並被外室的NaOH或Ca(OH)2吸收的。
全文摘要
一種將毛發(fā)、羽毛、蹄角等角蛋白加工成可消化飼料蛋白的方法。該方法采用硫化還原法使角蛋白變性松解，成為可被牲畜利用的飼料蛋白。并設計了專用于該工藝的酸化除硫反應器，使反應中產(chǎn)生的H2S被吸收利用，既避免了環(huán)境污染，又可循環(huán)利用原材料，降低成本。
文檔編號A23K1/00GK1057377SQ90103040
公開日1992年1月1日 申請日期1990年6月18日 優(yōu)先權日1990年6月18日
發(fā)明者邵靖宇, 徐二云 申請人:徐二云, 邵靖宇