DE2749920A1 - Verfahren zum hydrolisieren hornhaltigen materials - Google Patents

Description

PATENTANWAiT DIPL.-ING. H. STROHSCHANK

8000 MÖNCHEN 60 · MUSXUSSTRASSE 5 · TELEFON (OSIl) 881608

27A9920

8.11.1977 "SS(6) 253-1493P

IBEC Industries, Inc., 1271 Avenue of the Americas, Verfahren zum Hydrolisieren hornhaltigen Materials

Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zum Hydrolisieren keratinischer, d.h. hornhaltiger eiweißhaltiger Abbaupro- · dukte der Haut, wie beispielsweise Federn, Haare, Wolle, Pelze, Nfigel, Krallen, Hufe, Geweihe, Hörner und die Oberhaut sowie Lederhaut der Außenhaut einschließlich Rohleder und Leder. Diese Gewebe sind Abbauprodukte der Außenhaut, die schon wahrend der embryonalen Entwicklung eines Tieres gebildet werden und im wesentlichen aus Keratin bestehen, welches ein hochpolymerisiertes Protein einer im allgemeinen faserigen Struktur ist. Wegen des hohen Polymerisationsgrades des Keratins ist dieses Protein für Tiere, die an sich Eiweißkost vertragen, unverdaulich.

Schon seit Jahren hat die Industrie Verfahren zum Kochen von Federn und Haaren unter Druck entwickelt, um dadurch das darin enthaltene Protein in einen einfacheren lustand abzubauen, in dem es gut verdaulich ist. Dadurch wurde ein früheres Abfallprodukt der Schlachthäuser in ein nützbringendes Nebenprodukt verwandelt. Bemühungen wurden unternommen, um die Kriterien für ein Hydrolisieren von Federn festzustellen, um so eine Federkost zu schaffen, die als Futterzugabe geeignet ist, und um die

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Hydrolisierverfahren zu verbessern, wie es beispielsweise aus Schriften aus dem Jahre 1959 "Hydrolisierte Geflügelfedern" hervorgeht, die von der "Poultry Dry-Products Association, Inc., ausgegeben wurden, und aus "Federfutter" aus dem Jahre 1975 sowie "AFMA Futterζugabeführer" aus dem Jahre 1973, ausgegeben durch die "National Renderers Association, Inc.".

Während der Hydrolisation erfährt das aus Eiweiß-Abbauprodukten der Haut bestehende, an sich unverdauliche keratinische Material chemisch-physikalische Reaktionen, die es verdaulich machen. Keratin besteht, wie andere Proteine, aus Aminosäuren, die durch eine Peptidbindung zu sehr großen Makromolekülen vereinigt sind. Die Peptidbindung ist eine die Aminosäuren vereinigende erste chemische Bindung. Es bestehen aber auch noch sekundäre und tertiäre Bindungen, die im Sinne einer festen Vereinigung der Aminosäuren innerhalb der Makromoleküle zusammenwirken. Die sekundären und tertiären Bindungen werden durch Anziehung zwischen elektronenreichen und elektronenarmen Teilen der Proteinmoleküle hervorgerufen, durch Wasserstoffüberbrückung und durch Anziehungen zwischen aktiven Gruppen innerhalb der verschiedenen Aminosäuren.

Die sekundären und tertiären Bindungen sind keine echten chemischen Bindungen, wie es bei der Peptidbindung der Fall ist, aber sie sind doch stark genug, um die verschiedenen Teile der Proteinmoleküle in einer bestimmten Form zu halten und ein Verwinden oder Verdrehen der Moleküle um ihre Mittelactee, wie es etwa bei auf einen Faden zu einer Kette aufgereihten Perlen der Fall sein könnte, auszuschließen.

Die durch diese Bindungen geschaffene Struktur der Moleküle verlangsamt die Wirksamkeit der Verdauungsenzyme bei den meisten Proteinen und macht eine Verdauung bei gewissen Proteinen, so auch bei den Keratinen, sogar unmöglich. Dies ist sowohl auf die Stärke der vorgenannten sekundären und tertiären Bindungen

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als auch auf den durch dieselben hervorgerufenen Aufbau der Aminosäuren zurückzuführen.

Durch ein Kochen mit Wärme und Wasser oder durch eine chemische Behandlung mit Säuren usw. werden diese Bindungen unterbrochen, so daß die Proteinmoleküle der Kette von Aminosäuren sich beliebig abwickeln und verwinden sowie verdrehen können. Ein Protein, bei dem dies erfolgt, nennt man denaturalisiert. Chemisch ist dieses Protein noch dasselbe (es bestehen noch die primären Bindungen), aber seine Bestandteile haben ihre bestimmte physikalische Anordnung verloren. Nach der Denaturalisation verliert das Protein

1) jegliche Lebendigkeit, sofern eine solche noch vorhanden war, und stellt damit keinen lebendigen Gegenstand mehr dar,

2) seine enzymatische Wirkung (die meisten Enzyme sind von Natür aus proteinhaltig),

3) seine Widerstandsfähigkeit gegenüber einer enzymatischen Verdaulichkeit (Verdauung ist das Zerbrechen der primären Bindung der Peptidbindung im Sinne einer Befreiung der Aminosäuren) , in denaturalisiertem Protein sind die Peptidbin- düngen der Einwirkung der Enzyme mehr ausgesetzt, als es der Fall ist, wenn die Proteinmoleküle in einer bestimmten Lage festgehalten werden, die sie vom Angriff der Enzyme schützt, und

4) seine Löslichkeit; viele denaturalisierte Proteine gerinnen.

Es ist bekannt, daß Wasser unter einem hohen Strömungsdruck Keratin schnell hydrolisieren kann. Beispielsweise kann Wasser einer Temperatur von 135°C bei einem Druck von 2,11 kg/cm Keratin innerhalb von 30 min derart hydrolisieren, daß 70% desselben so verdaulich wie normales Protein ist. Dies könnte bei at- mosphärischem Druck und 100⁰C Wassertemperatur nicht erreicht werden, selbst wenn diese Temperatur für viele Stunden aufrechterhalten werden würde. Damit dem Wasser die erforderliche große

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Wärmeenergie erteilt wird, ist es notwendig, unter Druck zu arbeiten und dadurch die Siedetemperatur des Wassers zu erhöhen. Mit dem ansteigenden Druck und der ansteigenden Temperatur steigt dann auch die Energie der Wassermoleküle an, während in gleichem Maße der Zeitbedarf für die eintretende Reaktion absinkt.

Entsprechend einem bekannten Verfahren zum Hydrolisieren von Geflügelfedern werden die Federn unmittelbar nach dem Töten des Geflügels gerupft und in eine Ablaßschleuse hineingespült, wobei das Wasser zugleich als Transportmittel zum Transport der Federn aus dem Schlachtraum zum Verarbeitungsraum dient. Die Federn fallen dann in ein rotierendes Sieb, durch welches der Hauptteil des Schleusenwassers entfernt wird. Die Federn werden daraufhin entsprechend einer von zwei üblichen Verfahrensweisen weiterbehandelt,und zwar entweder in schubweise aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten oder in einem kontinuierlich fortlaufenden Verfahren. Beide Verfahren gleichen sich insofern, als die Federn mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 60% über 6 bis 30 min mittels eines Dampfes unter einem Druck von etwa

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2 bis 7 kg/cm gekocht werden. Hierdurch werden die Federn hydrolisiert und zerfallen in ein gut bekömmliches Futtermittel. Bei dem schubweisen Kochverfahren wird das Federfutter sodann in einem Kochkessel teilweise getrocknet, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt bis auf etwa 40% absinkt, woraufhin das Futter schließlich auf einem endlosen Trocknerband bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8% weiter getrocknet wird.

Das fortlaufende Kochverfahren arbeitet mit folgenden Schritten:

Die Federn werden zunächst flockig gemacht, um dadurch ihren Transport durch die Einlaßschleuse eines Druckkessels zu erleichtern. Im Druckkessel werden die Federn mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt (60 bis 80%) hydrolisiert, was kontinuierlich fortlaufend zwischen den Ein- und Auslaßschleusen des Kessels

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innerhalb einer durchschnittlichen Zeit von 6 bis 15 min unter einem Druck von etwa 5 bis 7 Y-q/car erfolgt. Die den Hydrolisierkessel als flüssiger Schlamm verlassenden Federn werden sodann in einer ersten Trockenstufe bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 40t und daraufhin schließlich bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8% weiter getrocknet. Es zeigt sich also, daß das fortlaufende Verfahren lediglich eine Erweiterung des schubweisen Verfahrens darstellt. Jedes der beiden Verfahren schließt ein Hydrolisieren mit Dampf unter einem hohen Feuchtigkeitsgehalt ein und verwendet zur anschliea-Senden Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes des fertigen Produktes eine thermische Trocknung.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Patente bekannt, die das Umwandeln zunächst unverdaulichen proteinhaltigen Materials in verdauliche Produkte betreffen. Die beiden US-PS 3 904 775 und 3 925 565 beschreiben ähnliche Verfahren zum Erzeugen fleischähnlicher Produkte aus verschiedenen, Keratine enthaltenden Eiweißstoffen. Die Verfahren umfassen zunächst ein Mischen der Eiweißstoffe mit Wasser, wobei die Mischungen durch Anwendung von Druck und Wärme in eine fließfähige Substanz verwandelt werden, die daraufhin in einem geradlinigen Strom zu einer Ringform extrudiert wird. Die Substanz wird anschließend getrocknet, wobei sie unter Aufrechterhaltung des Druckes bis über den Siedepunkt von Wasser erhitzt wird. Sodann wird der Druck auf die Substanz plötzlich aufgehoben, wodurch sie zu einem einem Fleischgericht ähnelnden Produkt aufgetrieben wird.

Die US-PS 3 617 313 offenbart eine Vorrichtung zum fortlaufenden Hydrolisieren von Geflügelfedern und ähnlichem faserigen Material. Die Vorrichtung umfaßt einen Kasten zur Aufnahme des faserigen Rohproduktes und einen Förderer zum Transpor tieren des Rohproduktes zu einer Förderschnecke, in der das Fasermaterial unter gleichzeitigem Herausquetschen eines großen

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Teiles des Flüssigkeitsgehaltes zu einem druckundurchlässigen Pfropfen verdichtet wird. Der Pfropfen wird sodann in einer Art Mühle in kleine Teilchen zerkleinert. Die Undurchlässigkeit des Pfropfens dichtet die Vorrichtung zugleich ab und ermöglicht, daß das Material in der Mühle durch Dampf erhöhten Druckes zu Flocken aufgelockert wird. Das flockige Material wird daraufhin einer als Autoklav ausgebildeten Hydrolisierkammer zugeführt, in der es unter Dampfdruck hydrolisiert wird, wonach es schließlich getrocknet wird. Eine etwas andersartige Erzeugung verdaulicher Eiweißstoffe aus Geflügelfedern ist in der US-PS 2 702 offenbart, in der ein Verfahren beschrieben ist, bei welchem die Rohfedern in dampfbezeizten Kesseln unter einem geregelten Druck gehalten werden, woraufhin der Dampf zur Herabsetzung des Feuchtigkeitsgehaltes des Produktes abgelassen wird.

Zahlreiche weitere Patente beschreiben Verfahren, um eiweißhaltige Stoffe wie Kasein, Sojabohnen, Kakao, Getreideprodukte und dergl. in verschiedene verdauliche Eiweißprodukte umzuwandeln, wie beispielsweise fleischähnliche Nahrungsmittel, Tierfutter und Frühstückskost. Die letztgenannten Verfahren umfas- sen mechanische Behandlungen wie Verdichten, Mischen, Extrudieren, Herumwälzen, Erhitzen und Zusammenfalten des Rohproduktes mit oder ohne Flüssigkeiten, sowie Temperatur-Druck-Behandlungsschritte wie Erhitzung, Druckbeaufschlagung und Auftreiben durch Entspannen des Druckes gegenüber dem gegebenenfalls zuvor er hitzten Produkt. Entsprechende Verfahren sind in folgenden Pa tentschriften beschrieben: US-PS 2 120 138; 3 142 571; 3 440 054; 3 480 442; 3 537 850; 3 667 961; 3 810 764; 3 833 748 und 3 852 492.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verdauliche Eiweißprodukte aus hornhaltigern Material in einem wirkungsvollen und zugleich wirtschaftlichen Verfahren zu gewinnen, wobei insbesondere der Kostenaufwand für das Trocknen des Ausgangsproduktes gegenüber bisher gesenkt werden soll. Außerdem ist angestrebt,

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die Umwandlung des Ausgangsmaterials in größerem Maße als bei bisher bekannten Verfahren vornehmen zu können.

Weiterhin ist dabei angestrebt, ein verbessertes und insbesondere ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zum Hydrolisieren der Federn zu schaffen. Dabei soll aus diesem Material nach Möglichkeit auch ein verbessertes verdauliches Eiweißprodukt gewonnen werden. Andere durch die Erfindung erzielte Vorteile gehen schließlich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den nachfolgenden Patentansprüchen hervor.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Bewässern bzw. mechanisches Entwässern des hornhaltigen Rohmaterials auf einen für das anschließende Hydrolisieren geeigneten Feuchtigkeitsgehalt, durch ein mechanisches Einwirken auf das Gemisch des hornhaltigen Materials mit Wasser im Sinne eines Hydrolisierens des Proteins und durch ein Trocknen des hydrolisierten Materials gelöst.

Durch ein solches Verfahren ergibt sich eine wirkungsvolle und wirtschaftliche Umwandlung des zunächst unverdaulichen hornhaltigen Materials in ein gut verdauliches Eiweißprodukt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch das Erzeugen eines mechanischen Druckes auf das wasserhaltige hornhaltige Material, ein Erhitzen der Mischung aus dem Material und dem Wasser auf eine über dem Siedepunkt des Wasser bei atmosphärischem Druck liegende Temperatur und durch Aufrechterhalten des Wassers in einem im wesentlich flüssigen Zustand gekennzeichnet. Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Wassergehalt des hornhaltigen Materials in einer Schneckenpresse bis auf 30 bis 40 Ge- wichtsprozent herabgesetzt. Er kann bei Verwendung eines ent-

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sprechend trockenen Ausgangsmaterials gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung aber auch durch Einspritzen von Befeuchtungswasser in das hornhaltige Material während der mechanischen Einwirkung auf dasselbe erhöht werden.

Nach einer wiederum anderen Ausgestaltung der Erfindung wird das hornhaltige Material fortlaufend in ein Extrudiergerät gefüllt und darin auf das Material der Extrudierdruck für eine zu dessen Hydrolisierung ausreichende Zeit ausgeübt. Dabei ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn das hornhaltige Material mechanisch bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 35 bis 40 Gewichtsprozent entwässert und in einer Schneckenpresse unter starker Zerkleinerungseinwir-

2 kung bei einem Druck von 35 bis 50 kg/cm und einer Temperatur im Bereich von 120 bis 205⁰C über eine Zeitdauer im Bereich von 20 bis 30 see extrudiert wird.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekannzeichnet.

Das bevorzugte Rohmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren ist jedes hornhaltige Eiweißprodukt als Abbauprodukt einer Oberhaut, so wie es in Schlachthäusern als Nebenprodukt anfällt. Darunter fallen insbesondere Geflügelfedern und Schweineborsten (mit oder ohne Schweineklauen). Das Rohmaterial sollte vorzugsweise wenigstens annähernd frei von Blut, Fett, Geflügelköpfen oder anderen Teilen der tierischen Körper sein, weil diese anderen Bestandteile die Qualität des Endproduktes mindern. Qualitativ gutes Federfutter sollte etwa 80 bis 85% Eiweiß, 8% Feuchtigkeit und 2,5% Fett enthalten, während seine Farbe hellgoldbraun sein sollte.

Sofern der Feuchtigkeitsgehalt des Rohproduktes mindestens etwa 45% beträgt, sollte dieses Produkt zunächst entwässert werden. Als Vorrichtung für eine mechanische Entwässerung der

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genannten Abbauprodukte kamt jede Vorrichtung in Frage« mittels der der Feuchtigkeitsgehalt des frischen, nassen Produktes auf den gewünschten, vorstehend erläuterten Feuchtigkeitsgehalt verringert werden kann, der eine ausreichende Voraussetzung für die anschließende Hydrolisierung ist. Obgleich die Feuchtigkeit durch ein Aufheizen des Rohproduktes auf den für die Hydrolisation geeigneten Feuchtigkeitsgrad durch Erhitzen verringert werden könnte, ist es doch vorteilhaft, den Feuchtigkeitsentzug ohne Verdampfung von Wasser vorzunehmen, schon weil der mechanische Feuchtigkeitsentzug die Wirtschaftlichkeit des ganzen Verfahrens verbessert (trotzdem könnte es in bestimmten Fallen aber doch vorteilhaft sein, für einen Teil oder den ganzen Feuchtxgkeitsentzug warme zu verwenden).

Zur mechanischen Entwässerung empfiehlt sich die Verwendung einer Schneckenpresse, die insofern vorteilhaft ist, als wahrend der Entwässerung des hornhaltigen Rohmaterials zugleich eine gewisse Zerkleinerung desselben bewirkt wird, wodurch sich das Material dann leichter fördern laßt. In der US-PS 3 222 797 ist eine solche Vorrichtung mit einer langgestreckten zylindrischen Gehausetrommel beschrieben, in der sich axial die Antriebswelle für eine Förderschnecke befindet, durch welche das feuchte Material durch die Trommel gepreBt wird. Außerdem steht zwischen den Schneckengängen eine Anzahl von Messerstangen vor, die mit den Schneckengängen zur Erzeugung eines Verdichtungsdruckes znsammenwirken.

Mit der mechanischen Entwässerung wird neben der Verdichtung des hornhaltigen Abbauproduktes während des Hindurchpressens durch die Schneckenpresse dessen Aufweichung erreicht. Außerdem wird durch den Druck der Presse die an der Oberfläche der Abbauprodukte vorhandene Feuchtigkeit entfernt. Diese Feuchtigkeit fliest durch in der Gehäusetrommel befindliche Schlitze nach auBen ab, während die Aufweichung das Zerkleinern größerer Stücke des Rohmaterials erleichtert, obgleich eine solche Zerkleinerung

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nicht notwendig ist. Wünschenswert, aber nicht notwendig ist auch eine gewisse Erwärmung des Rohmaterials während seiner Entwässerung, die aber nicht bis zu einer Verdampfung von Feuchtigkeit führen soll.

Wenn eine mechanische Entwässerung auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft ist, so stellt sie doch nicht den einzigen Weg zur Herabsetzung der Feuchtigkeit des Rohmaterials auf den gewünschten Wert dar. Es könnte auch ein Trocknen des Materials unter Wärmeeinwirkung erfolgen. Dafür eignet sich jedes thermische Trocknungsverfahren, wie beispielsweise die Förderung durch einen dampfbeheizten ummantelten Kessel.

Das mechanische Hydrolisieren erfolgt erfindungsgemäß in einer Vorrichtung, die vorzugsweise mit einem wesentlich geringeren Feuchtigkeitsgehalt, einem höheren Druck und einer kürzeren Behandlungsdauer des Rohmaterials arbeitet, als es bisher zum Hydrolisieren hornhaltiger Abbauprodukte von Haut üblich war. Die zugeordnete Vorrichtung kann beispielsweise als Hochdruck-Extruder ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Hydrolisation des hornhaltigen Materials innerhalb von angenähert 1 min bei einem Feuchtigkeitsgehalt, der wesentlich niedriger als bei bisher üblichen entsprechenden Verfahren liegt, wobei den Wassermolekülen mittels einer Hochdruck-Extrusion ein hohes Druckniveau vermittelt wird, ganz gegensätzlich zu einem einfachen Aufheizen des Materials oder einem einfachen Zuführen von Dampf zu diesem Material. Bei dem erfindungsgemäßen Hydrolisierverfahren wird Wärme schon durch die hohe Vorschub-Preßkraft erzeugt. Dabei wird der Wasseranteil des Produktes überhitzt, kann wegen des überhöhten Druckes aber nicht etwa als Dampf entweichen. Das Wasser hoher Energie durchsetzt vielmehr schnell die Makromoleküle der Hornsubstanz und hebt damit die sekundären und tertiären Bindungen auf und hydrolisiert das

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Keratin, d.h. die Hornsubstanz (bei der bisher bekannten Praxis befindet sich zumindest ein Teil des Wassergehaltes des Materials während der Hydrolisation in dampfförmigem Zustand).

In den nachstehenden Ausführungsbeispielen ist die Erfindung des näheren erläutert:

Beisgiel_I

Ein aus Geflügelfedern bestehendes Rohprodukt mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 65 bis 76% wurde in einer Anderson IBEC-Entfeuchtumjspresse Modell ff 6 bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen

1Ω 35 und 40% entwässert. Die Entfeuchtungspresse weist einen Satz axial aufeinanderfolgender Trommelabschnitte auf, von denen jeder eine Anzahl in Umfangsrichtung verteilt radial verlaufender Trommelstangen aufweist. Durch die Trommel erstreckt sich eine durch eine Welle antreibbare Förderschnecke. Das Modell § 6 ist ein Versuchsmuster mit einer Trommel, deren Durchmesser etwa 15 cm und deren Länge etwa 56 cm beträgt; die Welle wird durch einen 25 PS-Motor angetrieben. Die Presse arbeitete mit einer Drehzahl von 38 Umdrehungen/min, wobei die Abstände zwischen den Trommelstangen in den entsprechenden Trommelabschnitten 0 etwa 13, 7,5 und 5 mm betrugen. Die Antriebswelle war hohl ausgebildet und dampfbeheizt, was jedoch nur als Verfahrenshilfe, nicht aber etwa bis zu einem solchen Grade wirkte, daß die Federn dadurch thermisch getrocknet worden wären. Die Temperatur des entwässerten Produktes betrug angenähert 6O⁰C.

2> Das Entwässern erfolgte als Mittel zum mechanischen Verringern des Feuchtigkeitsgehaltes, sofern sich die Federn in einem Zustand befanden, der einen mechanischen Wasserentzug ermöglichte, durch den der für das anschließende Hydrolisationsverfahren bevorzugte Feuchtigkeitsgehalt mit geringeren Kosten erreicht wur-

)() de, als es bei einer thermischen Trocknung des (anschließend) hydrolisierten Futters der Fall wäre.

Die entwässerten Federn wurden anschließend in einem Strom

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- vt - fr

einem Ausdehnungs-Extruderkocher, und zwar einem Anderson-1 ill.C-Versuchsmuster, zugeführt. Der Kocher weist einen üblichen zylindrischen Trommelteil und einen konisch verjüngten Endteil auf, während eine motorisch antreibbare Kxtrudierschnecke einen ersten eingängigen Schneckenteil gleichbleibenden Durchmessers, jedoch mit Unterbrechungen, und oinen zweiten zweigängigen Teil aufweist, der nach dem austrittsseitigen Linde hin konisch verjüngt und nicht unterbrochen ist. Am Trommelgehäuso angeordnete, radial in die Trommel hinein verlaufende Statorstifte erstrecken sich jeweils in die durch die Unterbrechungen gebildeten Ausnehmungen der Extrudierschnecke. Die Extrudierschnecke wurde durch einen 75-PS-Motor mit regelbarer Drehzahl angetrieben. Der Extruder mischte die Federn unter gleichzeitiger starker '^uetschbeanspruchung, bewirkt durch eine schnelle Drehung der Schneckenwelle und die verschiedenen Serien von Statorstiften. Die Federn wurden durch eine in ihrem Öffnungsquerschnitt veränderbare Austrittsöffnung extrudiert, die aus einer Katrizenplatte und radial verteilten Klauen gebildet wurde. Dadurch erfuhren die Federn auch in der Austrittsöffnung noch eine (Hiotschbeanspruehung.

Die riatrizenplatte besaii eine rechteckige Austrittsüffnung mit einer etwa 12,7 nun betragenden Breite, einer angenähert 6,! mm betragenden Länge und einer veränderbaren Höhe. Kino gute hydrolisation wurde mit einer Höhe von etwa 1,6 mm erreicht.

Die Federn pausierten die Presse und direkt .jnscliL iellond den 5 Extruder, und zwar mit einem Durchsatz von etv/a 17-> kg/h, boi einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 bin J^r>'. (vor ler Trocknung). Die Federn dieses Feuchtigkeitsgehaltes wurden auschl itT>i;nd in der Presse einer Temperatur von 1^r>0 bis IiH)⁰C' und einem Druck von etwa J 5 bis 50 kg/cm" ausgesetzt. Die Varwei L/e Ί t der Federn im Extruder betrug insgesamt 2U bis H) see. .'■ .ich Λνι Extrusion wurde das Federfutter thermisch bis auf einen l'i.ucrhticjkeitsgehalt von 10 Gewichtsprozent getrocknet.

Das erhaltene Federfutter besaß einen Anteil an verdau L ic In-η

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/r

Eiweißstoffen, der während der verschiedenen Verfahrensschritte entsprechend der Standard-Pepsin-Verdaulichkeit folgende Größe besaß:

12,6% bei den Rohfedern, 14% bei den mechanisch entwässerten Federn und 69 bis 80% in dem extrudierten rederfutter.

Beisgiel_II

Mit Schweineklauen gemischte Schweineborsten mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 bis 70 Gewichtsprozent wurden in der bereits beim Beispiel I verwendeten, allerdings mit einer abgewandelten Schneckenwelle ausgerüsteten Schneckenpresse mechanisch entwässert. Die Presse hatte eine in Förderrichtung abneh mende Rinnentiefe.

Die entwässerten Schweineborsten enthielten 37 bis 41% Wasser und besaßen noch etwa dieselbe Form wie als Rohmaterial, während die Klauen in der Presse etwas gequetscht, jedoch nicht etwa zerkleinert wurden. Die Temperatur der entwässerten Borsten betrug 60*C. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wurde das Wasser zur Einsparung von Trocknungskosten mechanisch bis auf den gewünschten Feuchtigkeitsbereich entzogen.

Die teilweise entwässerten Schweineborsten und Klauen wurden daraufhin in einem Strom durch denselben Extruder wie beim Bei spiel I in einer Menge von etwa 82 kg/h gegeben. Allerdings war der Extruder insofern abgewandelt worden, als zwischen dem austrittsseitigen Ende der Schneckenwelle und der Matrizenplatte keine zweigängige konisch verjüngte Schnecke und kein zugeordneter Trommelabschnitt verwendet wurde. Die letzten drei Schnekken der Schneckenwelle waren durch Schnecken mit engeren Rinnen ersetzt und die Austrittsöffnung für die Schweineborsten besaß statt einer Breite von 12,7 mm beim Beispiel I eine Breite von

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etwa 25,4 nun, um so ein Verstopfen der Öffnung zu vermeiden. Die Länge der Austrittsöffnung war die gleiche wie beim Beispiel I. Die lotrechte Höhe der Klauen betrug angenähert 1,6 mm. Die Hydrolisation erfolgte in dem Extruder unter den folgenden Bedingungen: 29 bis 41S Feuchtigkeit, etwa 120 bis 160⁰C Tempe-

2
ratur, etwa 70 bis 90 kg/cir Förderdruck und eine Verweilzeit im Extruder von insgesamt etwa 20 bis 30 see.

Der Anteil an verdaulichem fchwcineborsten-Eiweißstoff betrug nach demselben Test verfahren, wie es beim Beispiel I angewendet wurde, folgende Werte: 27,5? des Eiweißstoffes beim Rohmaterial dor Schweineborsten, 24,5£ des Eiweißstoffes bei den mechanisch entwässerten Horsten und 60 bis 68? des Eiweißstoffes im hydro-Ii sierten Hchweineborstenf utter.

Beis[5xel_III

Rohmaterial an Federn mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 55 bis 65?. wurde in derselben Schneckenpresse wie bei den früheren Beispielen unter verschiedenen Arbeitsdrücken mechanisch entwässert. Dabei konnten die Geflügel federn leicht bis auf einen Feuchtigkeitsbereich von 35 bis 37 Gewichtsprozent entwässert 0 werden. Die Entwässerung erfolgte unter den nachstellenden verschiedenen Arbeitsbedingungen:

Test-Nr^ I 2 3 4 5 6_

Wellendrehzahl U/min 40 70 40 40 40 30

% flotorbelastung
(von 25 PS) 55 60 50 55 65 50

Art der Drosselung Λ Λ Β Β Β Π

Abschluß der Drossel

(in % des öffnungsquer- 90 90 50 90 99 99 schnittes)

Haterialdurchsatz (kg/h) 200 310 295 294 294 245

Restfeuchtigkeit

(Gewichtsprozent) 80 9 8 20/0Φ27 ^{35 36 34 35 37}

Der Drosseltyp A weist vier wie bei einer Irisblende angeordnete und arbeitende Verschlußklauen auf, wahrend der Drosseltyp B eine drehbare Drosselplatte aufweist, die mit einer zugeordneten ortsfesten Platte so zusammenwirkt, daß die Drossel bei infolge einer entsprechenden Relativverdrehung der beiden Drosselplatten zueinander versetzten Offnungen ganz geschlossen werden konnte.

Die frischen Federn wurden dann durch die Schneckenpresse und daraufhin durch den in gleicher Weise wie der Extruder beim Beispiel II ausgebildeten Extruder gegeben. Der Extruder konnte auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 27 bis 30% entwässerte Federn in einer Menge von etwa 227 kg/h hydrolisieren. Die Arbeit des

Extruders erfolgte mit einer Antriebsdrehzahl von 200 U/min bei

2 etwa 140⁰C Innentemperatur, etwa 63 kg/cm Innendruck und einer Breite der Matrizenöffnung von 12,7 mm sowie einer Höhe dieser öffnung von etwa 1,6 mm und einer Länge von etwa 6,4 mm. Der Eiweißstoff im Endprodukt hatte einen Anteil an pepsinverdaulichem Eiweiß von 75%.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen Verfahren zum Behandeln hornhaltigen Materials durch Hydrolisieren einer Mischung dieses Materials mit Wasser unter einem mechanischen Druck, der den Dampfdruck des Wassers übersteigt. Es wird ein Druck erzeugt, durch den die Wassertemperatur über den Siedepunkt bei atmosphärischem Druck erhöht wird, obgleich das Wasser in flüssigem Zustand erhalten bleibt. Das Verfahren bewirkt damit eine gegenüber bisher bekannten Hydrolisierungsverfahren wirksamere und leistungsfähigere Hydrolisierung und kann auch kontinuierlich fortlaufend durchgeführt werden.

Die Erfindung wurde vorstehend im einzelnen unter dem Hinweis auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist indessen zu beachten, daß im Rahmen der Erfindung für den im Besitze der Erfindung befindlichen Fachmann Änderungen und Abwandlungen möglich sind.

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Claims (11)

1. Verfahren zum Hydrolisieren hornhaltigen Rohmaterials, gekennzeichnet durch ein Bewässern bzw. mechanisches Entwässern des hornhaltigen Rohmaterials auf einen für das anschließende Hydrolisieren geeigneten Feuchtigkeitsgehalt, durch ein mechanisches Einwirken auf das Gemisch des hornhaltigen Materials mit Wasser im Sinne eines Hydrolisierens des Proteins und durch ein Trocknen des hydrolisierten Materials.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hornhaltige Material durch eine Hochdruck-Extrusion zerquetscht und hydrolisiert wird.
3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Erzeugen eines mechanischen Druckes auf das wasserhaltige hornhaltige Material, ein Erhitzen der Mischung aus dem Material und dem Wasser auf eine über dem Siedepunkt des Wassers bei atmosphärischem Druck liegende Temperatur und durch Aufrechterhalten des Wassers in einem im wesentlichen flüssigen Zustand.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erzeugen eines Wassergehaltes der Mischung im

   Bereich von 15 bis 45 Gewichtsprozent.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Druck den Dampfdruck des Wassers im Bereich von 7 bis 105 kg/cm² übersteigt.
6. 6. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des hornhaltigen Materials in einer Schneckenpresse bis auf 30 bis 40 Gewichtsprozent herabgesetzt wird.

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7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des hornhaltigen Materials durch Einspritzen von Befeuchtungswasser in das hornhaltige Material während der mechanischen Einwirkung auf dasselbe erhöht wird.
8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hornhaltige Material fortlaufend in ein Extrudiergerät gefüllt und darin auf das Material der Extrudierdruck für eine zu dessen Hydrolisierung ausreichende

   Zeit ausgeübt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf das hornhaltige Material zur Erzeugung eines Feuchtigkeitsgehaltes von 15 bis 45 Gewichtsprozent ein Extrudierdruck im Bereich von 14 bis 105 kg/cm ausgeübt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hornhaltige Rohmaterial mechanisch bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 35 bis 40 Gewichtsprozent entwässert und in einer Schneckenpresse unter starker Zerkleinerungseinwirkung

    2 bei einem Druck von 35 bis 50 kg/cm und einer Temperatur im Bereich von 120 bis 205⁰C über eine Zeitdauer im Bereich von 20 bis 30 see extrudiert wird.
11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrolisiert· Material in einem dampfbeheizten Trockner bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8 bis 10 Gewichtsprozent getrocknet wird.

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