专利名称：硫化变性角蛋白工艺及专用反应器的制作方法
技术领域：
本发明为一种利用角蛋白资源加工为饲料蛋白的工艺方法，以及为本工艺设计的专用反应器。利用毛发、羽毛、蹄角等角蛋白作为原料，通过一种专用反应器将其加工为可被畜禽消化利用的饲料蛋白。
毛发、羽毛、蹄角为一丰富的蛋白质资源，以含有大量含硫氨基酸为特点，如能利用并与其他蛋白质互补，可组成高营养价值的饲料蛋白，但利用的关键在于使其转变为能消化的蛋白质。目前用于加工角蛋白作饲料的工艺归纳起来大致有如下几类，基本上都是基于肽键的水解，因此可统称为水解工艺。
一、强酸水解法用6N盐酸或12N硫酸加热煮沸回流可将角蛋白于24～48小时彻底水解，所得产物为棕黑色有特殊臭味的混合氨基酸液。该法成本较高，产物中和去盐很麻烦，更重要的是酸水解时蛋白质中全部色氨酸被破坏，部分苏氨酸、丝氨酸也有损失，产品的营养价值和利用率有较大损失。因产品实际上为混合氨基酸液，作为饲料还存在高渗(因水解后摩尔数增加)和部分氨基酸及寡肽有苦味和怪味，口感不佳，牲畜拒食等情况。
二、高温加压稀酸水解法该法常用1N左右稀盐酸或其他稀酸在加压提高沸点的情况下蒸煮水解角蛋白。可得到部分水解产物，其中色氨酸仍遭破坏，部分水解产生的二肽及氨基酸重又脱水而环化为二酮吡嗪(dik-etopiperazinl)衍生物。此类衍生物已知不能被动物利用，吸收后原样从尿中排出。
三、碱水解法及高温加压碱水解法4N氢氧化钠在煮沸条件下可有效地水解角蛋白，但水解物作为饲料使用却有一些原则性问题。其一是含硫氨基酸在高温下很快被破坏，产品营养价值下降;其二是碱引起氨基酸残基外消旋，所得产品为D、L氨基酸各半的混合物，D-氨基酸的存在几乎使产品失去一半可利用的氨基酸(不能被用于合成蛋白质)，并且某些D-氨基酸能干扰同种L-氨基酸的利用。
四、机械磨碎高压蒸煮水解法此法显然不能产生可消化的角蛋白。
以上四种水解工艺均存在一些缺点，有的根本不适用于饲料蛋白加工。
本工艺是考虑到以上所述水解工艺存在的各种缺点而设计的。本工艺并不水解蛋白，而是松解角蛋白的束状结构，使其中的肽键暴露出来，这种失去原有束状结构的角蛋白在本工艺中称为变性角蛋白。由于束状结构的松解和肽键的暴露，变性角蛋白可被牲畜本身的胃肠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键而融化的现象是已知的，市售的化妆脱毛剂及皮革工业的去毛都利用了这一反应。本发明则利用这一原理将毛发、羽毛、蹄角等角蛋白转化为可供牲畜食用的可消化变性角蛋白，发明了一条可以循回利用硫化物的较为经济的工艺流程，并为此工艺流程设计了专用的酸化除硫反应器。
本工艺所采用的硫化还原剂为NazS或CaS，反应在20～50℃条件下进行。将粉碎的毛发、羽毛、蹄角等角蛋白与适量的硫化还原剂搅拌，使角蛋白中大量的二硫键被硫化还原，成为硫化变性角蛋白，束状的多肽链被解开;再将此硫化变性角蛋白在盐酸中酸化除硫，逸出H2S，生成变性角蛋白，变性角蛋白经漂洗、过滤、压榨去除盐分后成为可消化的饲料蛋白。
本工艺流程中酸化除硫这一步骤是在专用的酸化除硫反应器中进行的。反应器在常温、常压下工作，任何耐酸、耐碱和硫化氢的材料均可用于制作反应器。反应器大小可根据一次投料量设计。图2为酸化除硫反应器基本结构图。整个反应器对外界是密闭的，内部分割为内室和外室，内外两室上部通连，呈不完全分隔状态，内室中进行着硫化变性角蛋白与盐酸的酸化除硫反应，反应生成的硫化氢气体从上部通连处进入外室，生成的变性角蛋白则留在内室。外室中进行着NaoH或Ca(OH)2吸收H2S使之再生为Na2S或CaS的反应，生成的Na2S或CaS再被投入反应锅中用于硫化还原反应。
以下实施例结合附
图1将本工艺流程详叙如下将原料毛发、羽毛、蹄角等角蛋白清洗、粉碎后投入反应锅加入适量硫化钠母液，在一定PH条件下充分搅拌，在25℃条件下维持适当的时间，使角蛋白原料彻底松解为硫化变性角蛋白;反应为角蛋白+Na2S→角蛋白·S-+2Na+。将反应物(含硫化变性角蛋白)投入封闭式的酸化除硫反应器内室，与盐酸反应，酸化除硫生成变性角蛋白并释放出H2S气体;反应为角蛋白·S-+2HCl→变性角蛋白+H2S↑+2Cl-。此时外室中的NaOH则吸收H2S使之再生为Na2S，返回母液再被利用于硫化反应;反应为H2S+2NaOH→Na2S+H2O，内室中经酸化除硫生成的变性角蛋白浆经反复压榨、漂洗、过滤除去含NaCl的废水后，将产品干燥、粉碎、包装。
本工艺的优点主要是一、所生产的变性角蛋白经试验证明为可消化的，20～50℃下用硫化物处理氨基酸不发生脱硫和消旋反应，产品的营养价值高于其他已知工艺。二、由于不需高温、高压，且硫化物可再生循环利用，能耗和成本大大低于其他工艺，所要求的设备投资也远低于其他已知工艺。三、反应产物的漂洗只产生少量含氯化钠(或氯化钙)的废水，残留在产品中少量的氯化钠(或氯化钙)也无需完全消除。废水于校正PH后排放，整个生产过程中不排放废气，只可能发生H2S少量逸漏的现象。因此几乎不发生环境污染的问题。
权利要求
1.一种将毛发、羽毛、蹄角等角蛋白加工成饲料蛋白的方法，其特征在于将粉碎的角蛋白与适量硫化钠或硫化钙在20～50℃条件下搅拌生成硫化变性角蛋白，再将这种硫化变性角蛋白在盐酸中酸化除硫生成变性角蛋白，变性角蛋白经漂洗、过滤、压榨去除盐份后成为可消化的饲料蛋白。
2.根据权利要求1所述的将角蛋白加工成变性角蛋白的方法，其特征在于所述硫化变性角蛋白在盐酸中酸化除硫时生成的H2S气体可用NaOH或Ca(OH)2液吸收，使其再生为Na2S或CaS作为加工角蛋白的原材料。
3.一种用于加工角蛋白成为饲料蛋白的专用反应器，其特征在于反应器对外界是密闭的，内部分割为内室和外室，内外两室上部通连，呈不完全分割状态，在内室进行硫化变性角蛋白与盐酸的反应;在外室进行NaOH或Ca(OH)2吸收H2S再生为Na2S或CaS的反应;内室反应的生成物H2S气体是从内外两室上部的通连处进入外室並被外室的NaOH或Ca(OH)2吸收的。
全文摘要
一种将毛发、羽毛、蹄角等角蛋白加工成可消化饲料蛋白的方法。该方法采用硫化还原法使角蛋白变性松解，成为可被牲畜利用的饲料蛋白。并设计了专用于该工艺的酸化除硫反应器，使反应中产生的H2S被吸收利用，既避免了环境污染，又可循环利用原材料，降低成本。
文档编号A23K1/00GK1057377SQ90103040
公开日1992年1月1日 申请日期1990年6月18日 优先权日1990年6月18日
发明者邵靖宇, 徐二云 申请人:徐二云, 邵靖宇