一种从含铬皮革废弃物中提取胶原蛋白的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于皮革生产技术领域的废弃物综合利用技术，特别涉及到一种从含铬皮革废弃物中提取胶原蛋白的方法。
【背景技术】
[0002]皮革工业是一个古老的行业，它是以原料的高投入和产品的低产出为特征，据英国皮革协会统计资料，制革中只有20%的原料皮转变为革，如果算上衬里革，利用率也仅为31.5%，其余的由于片皮、削匀、圈边和磨革等操作形成了固体废弃物。
[0003]制革生产所产生固体废弃物的主要成分是胶原蛋白，其含量占原料皮干重的80?90%以上，胶原蛋白是宝贵的天然资源，具有丰富的营养性，由18种α-氨基酸组成，比人乳蛋白所含的氨基酸还多两种(且含量高得多)，含有人体所必需的8种氨基酸和促进儿童生长发育的2种必需氨基酸。胶原蛋白具有独特的大分子螺旋结构和聚集态结构(结晶区结构)，因而具有很高的韧性及热稳定性，使其具有一定的热稳定性和很高的机械韧性和强度，而且由于胶原蛋白分子链上含有大量的亲水基团，与水结合的能力很强，因而具有很强的亲水、保湿性能，这是这一特性使其在食品中可用作添加剂，以改善食品的风味、提高食品的保藏稳定期，可用作食品的胶凝剂、稳定剂、乳化剂、增稠剂、发泡剂、粘合剂(粘结剂)、澄清剂等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对一般从含铬皮革废弃物中提取胶原蛋白方法的缺点，提供一种从含铬皮革废弃物中高效提取胶原蛋白的方法。
[0005]一般干燥前的含铬皮革废弃物中的水分含量约为50%左右，在使用反应釜进行提胶时需要使用含铬皮革废弃物重5倍以上的水才能进行有效的搅拌，如果在碱性提胶条件下一次提胶率为50%，则所得胶原蛋白溶液的理论浓度低于4.2%;即使将用水量降为含铬皮革废弃物重的3倍，所得胶原蛋白溶液的理论浓度也低于6.2%。
[0006]本发明提供的方法中使用较低浓度的胶原蛋白溶液代替提胶过程中所使用的水作为提胶介质。在使用含铬皮革废弃物重5倍水的情况下，使用4%浓度的胶原蛋白溶液代替水作为提胶介质进行提胶，可以将所得胶原蛋白溶液产物的浓度提高到7.5% ;在使用含铬皮革废弃物重3倍水的情况下，使用4%浓度的胶原蛋白溶液代替水作为提胶介质进行提胶，可以将所得胶原蛋白溶液产物的浓度提高到9.2%。如果使用8%浓度的胶原蛋白溶液代替提胶过程中所使用的水作为提胶介质，可以将所得胶原蛋白溶液产物的浓度分别提高到 10.8%和 12.2%ο
[0007]本发明提供的提取胶原蛋白方法可以大幅度提高所得胶原蛋白的浓度，同时可以大幅度降低胶原蛋白的铬含量，还可以大幅度降低胶原蛋白的灰分含量。含铬皮革废弃物中部分盐类在洗涤条件下无法除去，而在提胶的强烈条件下会溶于水中构成胶原蛋白的灰分含量，另外所使用的无机提胶剂也会大幅度提高胶原蛋白的灰分含量。在提胶过程中能溶于胶原蛋白溶液中的灰分量是固定的，如果其中的胶原蛋白浓度越高，所得胶原蛋白的灰分含量也将越低。
[0008]假设所得胶原蛋白溶液中灰分含量以溶液重计算时为0.2%，当胶原蛋白溶液的含量为5%时，所得胶原蛋白的灰分含量为4% ;当胶原蛋白溶液的含量为10%时，所得胶原蛋白的灰分含量为2% ;当胶原蛋白溶液的含量为15%时，所得胶原蛋白的灰分含量为1.3%。所以当胶原蛋白溶液的浓度提高3倍时，所得胶原蛋白的灰分含量降低3倍，因而本发明的方法可以大幅度降低所得胶原蛋白的灰分含量。
[0009]本发明的具体内容如下:
1、一种从含铬皮革废弃物中高效提取胶原蛋白的方法，其特征在于在提胶剂的存在下，用胶原蛋白溶液作为提胶介质从含铬皮革废弃物中提取胶原蛋白，
其中所述提胶剂是碱、酶和酸中的一种或几种。
[0010]2、根据I所述的方法，其特征在于包括以下步骤:
①非必要地用水洗涤含铬皮革废弃物并挤干；
②将洗涤后的含铬皮革废弃物、作为提胶介质的胶原蛋白溶液、以及提胶剂混合，加热到35°C?100°C，在搅拌下提胶、过滤，得到滤渣和作为产物的胶原蛋白溶液；
③用水充分洗涤滤渣，过滤，得到滤渣和胶原蛋白滤液，将所得到的胶原蛋白滤液循环用于上述步骤②中作为提胶介质。
[0011]3、根据I所述的方法，其特征在于包括以下步骤:
①非必要地用水洗涤含铬皮革废弃物并挤干；
②将洗涤后的含铬皮革废弃物与适量的水、以及提胶剂混合，加热到35°C?100°C，在搅拌下提胶一段时间，得到含有胶原蛋白和未水解完全的含铬皮革废弃物的混合物；
③向上述混合物中继续添加洗涤后的含铬皮革废弃物和提胶剂，继续在搅拌下提胶；
④非必要地，重复步骤③；
⑤过滤提胶后的混合物，得到滤渣和作为产物的胶原蛋白溶液；
⑥用水充分洗涤滤渣，过滤，得到滤渣和胶原蛋白滤液，将所得到的胶原蛋白滤液循环用于上述步骤②中与水一起作为提胶介质。
[0012]4、根据2或3所述的方法，其特征在于所述提胶剂是碱和/或酶。
[0013]5、根据2所述的方法，其特征在于包括以下步骤:
①用水洗涤含铬皮革废弃物并挤干；
②将洗涤后的含铬皮革废弃物、作为提胶介质的胶原蛋白溶液、以及碱混合，加热到75°C?100°C，在搅拌下提胶一段时间后冷却到35°C?55°C，加入酶，在搅拌下提胶一段时间，再升温到75°C?100°C并保持一段时间，过滤，得到滤渣和作为产物的胶原蛋白溶液；
③用水充分洗涤滤渣，过滤，得到滤渣和胶原蛋白滤液，将所得到的胶原蛋白滤液循环用于上述步骤②中作为提胶介质。
[0014]6、根据5所述的提胶方法，其特征在于所述的碱是碳酸钠、氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化I丐、氣氧化I丐和氨水中的一种或几种；所述酶是1398酶、2709酶和胰酶中的一种或几种。
[0015]7、根据1-3和5中之一所述的提胶方法，其特征在于作为提胶介质的胶原蛋白溶液中胶原蛋白的含量以重量计为0.1%?50%，优选为0.5%?20%，更优选为2%?10%o
[0016]8、根据权利要求1-3之一所述的提胶方法，其特征在于碱是碳酸钠、氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙和氨水中的一种或几种；酸是硫酸、盐酸、硝酸、甲酸和醋酸中的一种或几种；酶是1398酶、胰酶、2709酶和537酶中的一种或几种。
[0017]本发明的目的之一是提供一种从含铬皮革废弃物中高效提取胶原蛋白的方法，其特征在于提胶的初始组成包括:含铬皮革废弃物100重量份、作为提胶介质的胶原蛋白溶液50?5，000重量份和提胶剂0.1?10重量份，其中提胶剂是碱、酶和酸中的一种或几种。
[0018]含铬皮革废弃物、作为提胶介质的胶原蛋白溶液、提胶剂三者之间的用量关系视具体情况(例如含铬废弃物的种类、胶原蛋白溶液的浓度、提胶剂的种类、所需的水解程度等)可作适当调整，这种调整是现有技术已知的。下面涉及用量的内容时也作类似考虑。
[0019]其中作为提胶介质的胶原蛋白溶液中胶原蛋白的含量以重量计为0.1%?50%，优选为0.5 %?20 %，更优选为2 %?10 % ;其中碱是碳酸钠、氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙和氨水中的一种或几种；酸是硫酸、盐酸、硝酸、甲酸和醋酸中的一种或几种；酶是1398酶、胰酶、2709酶和537酶中的一种或几种。