DE2532241A1

DE2532241A1 - Verfahren zum zerkleinern von gefrorenen tierorganen oder gefrorenem tiergewebe

Info

Publication number: DE2532241A1
Application number: DE19752532241
Authority: DE
Inventors: Willy Henry Jensen
Original assignee: Laboratorios Leo SA
Current assignee: Laboratorios Leo SA
Priority date: 1975-07-18
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1976-01-29
Also published as: FR2278401A1; NL7508462A; CA1044137A; SE7508190L; FR2278401B1; ES439499A1; SE441234B; GB1523593A; DK140584B; DK140584C; DK308875A; US4663087A

Description

PRIORITÄT: 18. Juli 197*1 - Großbritannien - 319O3/7²»

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerkleinern von gefrorenen Tierorganen oder gefrorenem Tiergewebe, aus welchen physiologisch aktive Stoffe—-—. oder andere wertvolle Stoffe extrahiert werden sollen.

Zur Herstellung derartiger Stoffe aus Tierorganen und Tiergewebe erhält die Fabrik üblicherweise das Rohmaterial in gefrorenem Zustand, beispielsweise in Form von gefrorenen Blöcken.

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Bevor sie zur Extraktion des gewünschten Stoffs oder der gewünschten Stoffe verwendet werden können, müssen die Rohmaterialien zerkleinert werden, ein Verfahren, welches bisher durch Zerhacken oder Zerschneiden in einer Weise erfolgte, wie es beim Abschneiden von Scheiben einer runden Wurst üblich ist. Dabei werden aber ziemlich große Klumpen oder Scheiben erhalten.

Ein Beispiel für ein solches Rohmaterial sind Pancreasdrüsen für die Herstellung von Insulin, welche an die Insulinfabrik von Schlachthäusern in Form von gefrorenen Blöcken geliefert werden, die beispielsweise die Perm und die Größe eines großen flachen Brotlaibs aufweisen. Diese Blöcke werden im Kühlhaus bei bei:
lagert, bis sie gebraucht werden.

Blöcke werden im Kühlhaus bei beispielsweise -15 C ge-

Weitere Beispiele für solche Rohmaterialien sind Lunge, Leber, Thyroiddrüsen und Intestinalmucosa, wie z.B. von Kühen, Kälbern, Schafen und Schweinen, aus welchen Heparin und andere Hormone, Enzyme und wertvolle Stoffe extrahiert werden können.

Die Gewinnung dieser Stoffe erfolgt im allgemeinen durch Extraktion. Die nötige Extraktionszeit und die erhaltene Ausbeute hängen bei der Extraktion unter anderem von der Feinheit und der Konsistenz des Rohmaterials nach der Zerkleinerung ab. Das durch die bisherigen Zerkleinerungsverfahren erhaltene Material hat in dieser Hinsicht keine besonders zufriedenstellenden Resultate ergeben.

Bei der Herstellung von Insulin aus Pancreasdrüsen wurden die gefrorenen Blöcke bisher normalerweise mit angesäuertem verdünntem Alkohol extrahiert, nachdem sie zerhackt oder

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zerschnitten worden sind. Die Maschinen, die bisher üblicherweise zum Zerkleinern verwendet worden sind, sind übliche Hackmaschinen oder Maschinen mit einer sich drehenden Welle, an welcher radial drei oder vier mit Hessern versehene Arme angebracht sind, welche den Block in ähnlicher Weise in Scheiben schneiden, wie es bei einer runden Wurst der Fall ist. Das Zerhacken gibt ein ähnliches Material wie Hackfleisch aus einer üblichen Industrie-Hackfleischmaschine. Als Folge des Zusammendrückens während des Hackens hat das Material ein verhältnismäßig hohes Gewicht je Volumen. Beim Zerschneiden werden Scheiben mit einer Dicke von 2 bis 5 mm und einer Fläche von beispielsweise 10 χ 6 cm oder 15 x 12 cm erhalten.

Zur Erzielung einer vernünftigen Ausbeute an Protein und damit an Insulin dauert die gesamte Extraktion der in der oben beschriebenen Weise zerkleinerten Pancreasdrüsen verhältnismäßig lange, etwa 6 st, wodurch die Produktion beträchtlich verlängert wird. Das hat einen Insulinverlust zur Folge, da nämlich das Insulin solange es im Extraktionsmedium gelöst 1st, dem zersetzenden Einfluß verschiedener Stoffe, wie z.B. Fettsäuren und Enzyme, ausgesetzt ist, obwohl mit dem zugesetzten Alkohol versucht wird, die letzteren Stoffe zu inaktivieren.

Trotz dieses Mangels bei der Extraktionsstufe wurden bisher die erwähnten Zerhack- und Zerschneideverfahren verwendet, seit die Insulinherstellung vor ca. 1/2 Jahrhundert begann.

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Durch die Erfindung wird nunmehr ein Verfahren geschaffen, welches eine wesentliche Verringerung der Extraktionszeit bei der Extraktion von zerkleinerten Tierorganen und zerkleinertem Tiergewebe ermöglicht und eine höhere Ausbeute an extrahierten wertvollen Stoffen, wie z.B. Insulin und anderen Hormonen und Enzymen, ergibt.

Gemäß der Erfindung werden die gefrorenen Tierorgane oder wird das gefrorene Tiergewebe einer Zerspanungsbehandlung unterworfen, wodurch sie in eine schneeartige Masse überführt werden, beispielsweise in einer Art Hobelmaschine, wie sie in Schreinereien zum Hobeln von Brettern verwendet wird.

Die Zerkleinerung ergibt Späne oder Flocken, die Schneeflocken oder sehr feinen Hobelspänen ähnlich sind. Im Hinblick auf die Extraktionszeit und die Extraktionsausbeute wird es bevorzugt, daß die Dicke der Späne beispielsweise ungefähr 0,3 mm und vorzugsweise 0,1 mm nicht überschreitet. Eine geeignete Dicke ist beispielsweise 0,05 bis 0,1 mm. Die Länge der Späne liegt üblicherweise zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 3 mm. Das Ziel der Erfindung, nämlich die Verringerung der Extraktionszeit und die Erhöhung der Extraktionsausbeute, kann_ auch mit Spänen anderer Abmessungen als den oben erwähnten erzielt werden, jedoch ist es wichtig, daß die Späne eine solche Dicke und eine solche Größe aufweisen, daß sie eine leichte und poröse schneeartige Masse bilden.

Die durch die Zerspanungsbehandlung gebildeten Späne können aufgrund ihrer kleinen Stärke noch leicht in kleinere Späne oder kleinere Teilchen zerbrochen werden, beispielsweise

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nur aufgrund des Luftwiderstands oder aufgrund einer Kollision mit den Wandungen der Vorrichtung, wenn sie aus der Zerkleinerungsvorrichtung ausgeworfen werden.

Wie bereits erwähnt, bilden sie eine schneeartige Masse. Eine solche voluminöse Masse besitzt ein sehr niedriges Verhältnis von Gewicht zu Volumen, was im Gegensatz zu der sehr kompakten Masse steht, die zur Zerkleinerung in einer Hackmaschine erhalten wird.

Die Erfindung wird nun weiter anhand der Herstellung von Insulin näher erläutert.

Die gefrorenen Blöcke von Pancreasdrüsen werden der erwähnten Zerspanungsbehandlung unterworfen, so daß sie in eine schneeartige Masse überführt werden, die eineextrem hohe Oberfläche aufweist, beispielsweise 1000 bis 10 OOOmal größer als die Oberfläche von Drüsen, die in bekannter Weise zerhackt oder zerschnitten worden sind.

Der "Schnee" wird aus der Maschine in einen Trichter oder in ein Rohr geblasen oder geworfen und kann direkt in die Extraktionsanlage überführt werden.

Die Extraktion kann beispielsweise durch ein herkömmliches Verfahren mit angesäuertem 80£igen Äthanol durchgeführt werden, wobei 2mal soviel 80£iges Äthanol in Liter als Menge Pancreasdrüsen in Kilo verwendet werden kann.

Aufgrund der enormen Oberfläche der zerkleinerten Drüsen kann die Extraktion viel rascher ausgeführt werden, beispielsweise in weniger als der halben Zeit, die für eine

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herkömmliche Extraktion nötig ist. Gleichzeitig nimmt die Ausbeute zu, und zwar teilweise aufgrund der verbesserten Extraktion und teilweise aufgrund der kürzeren Zeit, während der das extrahierte Insulin in der Lösung den zersetzenden Wirkungen von Enzymen und anderen Fremdstoffen ausgesetzt ist.

Hinzu kommt, daß die Extraktionsmasse, die aus einer flüssigen Phase, nämlich Äthanol, Wasser und Säure, beispielsweise Salzsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure, sowie extrahiertem gelöstem Material und festen Pancreas drüsenstoffen besteht, aufgrund der Zerkleinerung eine homogenere Masse bildet als die Masse, die durch die herkömmliche Zerkleinerung, beispielsweise Zerhacken oder grobes Zerschneiden, und Extraktion erhalten wird. Die gemäß der Erfindung zerkleinerten Pancreasdrüsenteilchen, die ein viel geringeres Gewicht aufweisen, bleiben viel länger im flüssigen Medium dispergiert als die bisher verwendeten grob geschnittenen Pancreasdrüsenteilchen. Die Förderung durch Pumpen und das Filtrieren in einer Filterpresse verläuft viel leichter und ohne Störung, da keine Pancreasfaserfetzen vorhanden sind.

Die Trennung der Pancreasfeststoffe und der Extraktions flüssigkeit können in bekannter Weise erfolgen, beispielsweise durch Zentrifugieren, Filtrieren oder Pressen.

BEISPIEL

Gefrorene Blöcke aus Schweinepancreasdrüsen mit den Abmessungen 60 χ 15 χ 5 cm und mit einem Gewicht von annähernd 6 kg werden in einer Hobelmaschine zerkleinert. Die Maschine besitzt einen Zylinder von annähernd 50 cm Länge und 10 cm

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Durchmesser, welche in zwei Lagern gelagert ist. Vier Messer mit der gleichen Länge wie der Zylinder sind Jeweils in vier Nuten eingesetzt, die in Längsrichtung des Zylinders, aber in einer gewissen Neigung hierzu eingeschnitten sind. Die Messer springen vom Umfang des Zylinders vor. Die Höhe der vorspringenden Messer kann je nach der gewünschten Spandicke eingestellt werden. Der Zylinder ist mit den Lagern und Messern in einen zweistückigen Tisch aus rostfreiem Stahl eingebaut. Der Zylinder wird durch einen Elektromotor angetrieben, so daß er sich mit einer Geschwindigkeit von 4000 bis 6000 ü/min dreht. Über dem Zylinder und über dem Tisch befindet sich ein hoher Trichter mit rechteckigem Querschnitt und mit vertikalen Seiten, in welchen die gefrorenen Blöcke aus Pancreasdrüsen aufrecht eingestellt werden, und zwar jeweils drei nebeneinander. Die Seiten des Trichters sind so hoch, daß mehrere Blöcke übereinander angeordnet werden können. Die drei unteren Blöcke ruhen auf dem Zylinder aufgrund ihres eigenen Gewichts und bewegen sich zusammen mit den darüber angeordneten Blöcken nach unten, in dem Maße, wie die Messer des Zylinders Pancreas in Form von dünnen Spänen abschneiden. Die Dicke der hergestellten Schnitzel hängt von der Höhe der Vorsprünge der Messer vom Zylinder und außerdem vom Druck ab, der von dem Blockstapel auf den Zylinder ausgeübt wird. Dieser Druck kann gegebenenfalls mit Hilfe einer Vorrichtung erhöht werden, die auf die oberste Oberfläche des Stapels wirkt. Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders werden die Späne unter den Tisch befördert und in ein und derselben Richtung aus der Maschine aus- und in ein Rohr geworfen, von wo aus sie direkt zur Reaktionsanlage geführt werden. Die hohe Geschwindigkeit, mit welcher die Schnitzel, die so dünn wie Seidenpapier sind, aus der Maschine ausge-

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worfen werden, hat zur Folge, daß sie sich welter in sehr kleine Teilchen zerkleinern und zwar aufgrund des Luftwiderstands und auch aufgrund des Anschlags an der Wandung des Rohrs.

Bei Verwendung einer Geschwindigkeit von 5000 U/min ist es mit der oben beschriebenen Maschine möglich, drei Blöcke der erwähnten Type im Verlaufe von wenigen Minuten aufzuschneiden. Ee ist zweckmäßig, die Dicke der Späne auf annähernd 0,05 bis 0,1 mm einzustellen. Hierdurch wird eine Masse erhalten, die eine extrem hohe Oberfläche aufweist und so leicht und porös ist wie frisch gefallener Schnee an einem kalten Wintertag.

Die Zerkleinerung der gefrorenen Pancreasdrüsen kann bei normaler Raumtemperatur durchgeführt werden, in welchem Fall der "Schnee" so rasch wie möglich zur Extraktionsanlage geführt werden soll, da er sonst rasch auftaut und eine schleimige Masse bildet, die schwieriger handzuhaben ist.

Es ist vorteilhaft, die Drüsen bei einer Temperatur leicht

unter dem Nu;

zerkleinern.

unter dem Nullpunkt, beispielsweise bei -1 bis -5°C zu

Die Maschine braucht nur sehr wenig Raum, da nämlich der Tisch nur so groß sein braucht, daß der Zuführtrichter darauf befestigt werden kann. Die Zufuhr kann automatisch erfolgen, was anzuraten ist, wenn die Maschine in einem Kühlraum installiert 1st.

Die Extraktion mit angesäuertem 80>igem Äthanol kann bei einer Temperatur von 8 bis 12⁰C durchgeführt werden. Es ist möglich,

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sie In mehreren Stufen auszuführen. Eine Gesamtextraktion von beispielsweise 200 kg Pancreasschnee dauert 90 min. Die Extraktionsmasse stellt eine sehr gleichförmige Masse mit nur wenig Neigung dar, daß feine Pancreasteilchen sich abscheiden. Sie enthält keine langen Fasern oder Faserfetzen, weshalb es beim Transport keine Schwierigkeiten gibt.

Die gesamte Extraktionsmasse wird unter Bildung einer festen Masse und eines gelblichen, klaren Rohextrakts filtriert.

Die extrahierte Insulinmenge aus Schweinepancreasdrüsen beträgt beispielsweise 5000 bis 6000 I.E. im Rohextrakt Je kg Pancreasdrüsen. Normalerweise ergibt eine Extraktionszeit in der Größenordnung von 4 bis 6 st bei einer herkömmlichen Extraktion maximal 3300 bis 3500 I.E. Insulin Im Rohextrakt je kg Pancreasdrüsen.

Der Extrakt wird In irgendeiner zweckmäßigen Weise auf reines Insulin aufgearbeitet.

Die Zerkleinerung von anderen tierischem Material, wie z.B. Thyroiddrüsen, Lunge, Leber und Intestinalmucosa, wird in ähnlicher Welse vorgenommen, wobei ebenfalls eine schneeartige Masse erhalten wird, die eine sehr große"Oberfläche für die Extraktion aufweist.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE.,

Verfahren zum Zerkleinern von gefrorenen Blöcken von Tierorganen oder Tiergewebe, aus welchem wertvolle Stoffe durch Extraktion gewonnen werden sollen, dadurch gekennzeichent, daß die gefrorenen Organe oder das gefrorene Gewebe einem Zerspanungsprozess unterworfen werden, wodurch sie in eine schneeartige Masse mit einer extrem großen Oberfläche überführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gefrorene Material in einer Art Hobelmaschine zerkleinert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Zerspanungsbehandlung erzeugten Flocken weiter In feine Teilchen zerkleinert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke bei einer Temperatur unterhalb^ des Gefrierpunkts zerkleinert werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß Pancreasdrüsen verarbeitet werden, die einer Extraktion zur Gewinnung von Insulin unterworfen werden sollen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lunge, Leber, Thyroiddrüsen oder Intestinalmucoaa zur Gewinnung von Heparin und/oder

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anderen Hormonen, Enzymen oder anderen physiologisch aktiven Stoffen verarbeitet werden.

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