一種從含鉻皮革廢棄物中提取膠原蛋白的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于皮革生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的廢棄物綜合利用技術(shù)，特別涉及到一種從含鉻皮革廢棄物中提取膠原蛋白的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]皮革工業(yè)是一個古老的行業(yè)，它是以原料的高投入和產(chǎn)品的低產(chǎn)出為特征，據(jù)英國皮革協(xié)會統(tǒng)計資料，制革中只有20%的原料皮轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，如果算上襯里革，利用率也僅為31.5%，其余的由于片皮、削勻、圈邊和磨革等操作形成了固體廢棄物。
[0003]制革生產(chǎn)所產(chǎn)生固體廢棄物的主要成分是膠原蛋白，其含量占原料皮干重的80?90%以上，膠原蛋白是寶貴的天然資源，具有豐富的營養(yǎng)性，由18種α-氨基酸組成，比人乳蛋白所含的氨基酸還多兩種(且含量高得多)，含有人體所必需的8種氨基酸和促進兒童生長發(fā)育的2種必需氨基酸。膠原蛋白具有獨特的大分子螺旋結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)(結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu))，因而具有很高的韌性及熱穩(wěn)定性，使其具有一定的熱穩(wěn)定性和很高的機械韌性和強度，而且由于膠原蛋白分子鏈上含有大量的親水基團，與水結(jié)合的能力很強，因而具有很強的親水、保濕性能，這是這一特性使其在食品中可用作添加劑，以改善食品的風(fēng)味、提高食品的保藏穩(wěn)定期，可用作食品的膠凝劑、穩(wěn)定劑、乳化劑、增稠劑、發(fā)泡劑、粘合劑(粘結(jié)劑)、澄清劑等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對一般從含鉻皮革廢棄物中提取膠原蛋白方法的缺點，提供一種從含鉻皮革廢棄物中高效提取膠原蛋白的方法。
[0005]一般干燥前的含鉻皮革廢棄物中的水分含量約為50%左右，在使用反應(yīng)釜進行提膠時需要使用含鉻皮革廢棄物重5倍以上的水才能進行有效的攪拌，如果在堿性提膠條件下一次提膠率為50%，則所得膠原蛋白溶液的理論濃度低于4.2%;即使將用水量降為含鉻皮革廢棄物重的3倍，所得膠原蛋白溶液的理論濃度也低于6.2%。
[0006]本發(fā)明提供的方法中使用較低濃度的膠原蛋白溶液代替提膠過程中所使用的水作為提膠介質(zhì)。在使用含鉻皮革廢棄物重5倍水的情況下，使用4%濃度的膠原蛋白溶液代替水作為提膠介質(zhì)進行提膠，可以將所得膠原蛋白溶液產(chǎn)物的濃度提高到7.5% ;在使用含鉻皮革廢棄物重3倍水的情況下，使用4%濃度的膠原蛋白溶液代替水作為提膠介質(zhì)進行提膠，可以將所得膠原蛋白溶液產(chǎn)物的濃度提高到9.2%。如果使用8%濃度的膠原蛋白溶液代替提膠過程中所使用的水作為提膠介質(zhì)，可以將所得膠原蛋白溶液產(chǎn)物的濃度分別提高到 10.8%和 12.2%ο
[0007]本發(fā)明提供的提取膠原蛋白方法可以大幅度提高所得膠原蛋白的濃度，同時可以大幅度降低膠原蛋白的鉻含量，還可以大幅度降低膠原蛋白的灰分含量。含鉻皮革廢棄物中部分鹽類在洗滌條件下無法除去，而在提膠的強烈條件下會溶于水中構(gòu)成膠原蛋白的灰分含量，另外所使用的無機提膠劑也會大幅度提高膠原蛋白的灰分含量。在提膠過程中能溶于膠原蛋白溶液中的灰分量是固定的，如果其中的膠原蛋白濃度越高，所得膠原蛋白的灰分含量也將越低。
[0008]假設(shè)所得膠原蛋白溶液中灰分含量以溶液重計算時為0.2%，當(dāng)膠原蛋白溶液的含量為5%時，所得膠原蛋白的灰分含量為4% ;當(dāng)膠原蛋白溶液的含量為10%時，所得膠原蛋白的灰分含量為2% ;當(dāng)膠原蛋白溶液的含量為15%時，所得膠原蛋白的灰分含量為1.3%。所以當(dāng)膠原蛋白溶液的濃度提高3倍時，所得膠原蛋白的灰分含量降低3倍，因而本發(fā)明的方法可以大幅度降低所得膠原蛋白的灰分含量。
[0009]本發(fā)明的具體內(nèi)容如下:
1、一種從含鉻皮革廢棄物中高效提取膠原蛋白的方法，其特征在于在提膠劑的存在下，用膠原蛋白溶液作為提膠介質(zhì)從含鉻皮革廢棄物中提取膠原蛋白，
其中所述提膠劑是堿、酶和酸中的一種或幾種。
[0010]2、根據(jù)I所述的方法，其特征在于包括以下步驟:
①非必要地用水洗滌含鉻皮革廢棄物并擠干；
②將洗滌后的含鉻皮革廢棄物、作為提膠介質(zhì)的膠原蛋白溶液、以及提膠劑混合，加熱到35°C?100°C，在攪拌下提膠、過濾，得到濾渣和作為產(chǎn)物的膠原蛋白溶液；
③用水充分洗滌濾渣，過濾，得到濾渣和膠原蛋白濾液，將所得到的膠原蛋白濾液循環(huán)用于上述步驟②中作為提膠介質(zhì)。
[0011]3、根據(jù)I所述的方法，其特征在于包括以下步驟:
①非必要地用水洗滌含鉻皮革廢棄物并擠干；
②將洗滌后的含鉻皮革廢棄物與適量的水、以及提膠劑混合，加熱到35°C?100°C，在攪拌下提膠一段時間，得到含有膠原蛋白和未水解完全的含鉻皮革廢棄物的混合物；
③向上述混合物中繼續(xù)添加洗滌后的含鉻皮革廢棄物和提膠劑，繼續(xù)在攪拌下提膠；
④非必要地，重復(fù)步驟③；
⑤過濾提膠后的混合物，得到濾渣和作為產(chǎn)物的膠原蛋白溶液；
⑥用水充分洗滌濾渣，過濾，得到濾渣和膠原蛋白濾液，將所得到的膠原蛋白濾液循環(huán)用于上述步驟②中與水一起作為提膠介質(zhì)。
[0012]4、根據(jù)2或3所述的方法，其特征在于所述提膠劑是堿和/或酶。
[0013]5、根據(jù)2所述的方法，其特征在于包括以下步驟:
①用水洗滌含鉻皮革廢棄物并擠干；
②將洗滌后的含鉻皮革廢棄物、作為提膠介質(zhì)的膠原蛋白溶液、以及堿混合，加熱到75°C?100°C，在攪拌下提膠一段時間后冷卻到35°C?55°C，加入酶，在攪拌下提膠一段時間，再升溫到75°C?100°C并保持一段時間，過濾，得到濾渣和作為產(chǎn)物的膠原蛋白溶液；
③用水充分洗滌濾渣，過濾，得到濾渣和膠原蛋白濾液，將所得到的膠原蛋白濾液循環(huán)用于上述步驟②中作為提膠介質(zhì)。
[0014]6、根據(jù)5所述的提膠方法，其特征在于所述的堿是碳酸鈉、氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化I丐、氣氧化I丐和氨水中的一種或幾種；所述酶是1398酶、2709酶和胰酶中的一種或幾種。
[0015]7、根據(jù)1-3和5中之一所述的提膠方法，其特征在于作為提膠介質(zhì)的膠原蛋白溶液中膠原蛋白的含量以重量計為0.1%?50%，優(yōu)選為0.5%?20%，更優(yōu)選為2%?10%o
[0016]8、根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的提膠方法，其特征在于堿是碳酸鈉、氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、氫氧化鈣和氨水中的一種或幾種；酸是硫酸、鹽酸、硝酸、甲酸和醋酸中的一種或幾種；酶是1398酶、胰酶、2709酶和537酶中的一種或幾種。
[0017]本發(fā)明的目的之一是提供一種從含鉻皮革廢棄物中高效提取膠原蛋白的方法，其特征在于提膠的初始組成包括:含鉻皮革廢棄物100重量份、作為提膠介質(zhì)的膠原蛋白溶液50?5，000重量份和提膠劑0.1?10重量份，其中提膠劑是堿、酶和酸中的一種或幾種。
[0018]含鉻皮革廢棄物、作為提膠介質(zhì)的膠原蛋白溶液、提膠劑三者之間的用量關(guān)系視具體情況(例如含鉻廢棄物的種類、膠原蛋白溶液的濃度、提膠劑的種類、所需的水解程度等)可作適當(dāng)調(diào)整，這種調(diào)整是現(xiàn)有技術(shù)已知的。下面涉及用量的內(nèi)容時也作類似考慮。
[0019]其中作為提膠介質(zhì)的膠原蛋白溶液中膠原蛋白的含量以重量計為0.1%?50%，優(yōu)選為0.5 %?20 %，更優(yōu)選為2 %?10 % ;其中堿是碳酸鈉、氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、氫氧化鈣和氨水中的一種或幾種；酸是硫酸、鹽酸、硝酸、甲酸和醋酸中的一種或幾種；酶是1398酶、胰酶、2709酶和537酶中的一種或幾種。