Б/ Процесс производства коллагеновой оболочки

Коллаген – это фибриллярный белок, производимый живыми организмами, особенно позвоночными. Это главный компонент соединительной ткани, кожи и сухожилий. Он также находится в хрящах, костях и других тканях.

Коллаген изучается в нескольких областях науки, таких как химия, биология и медицина. Он играет очень важную роль в производстве кожаных изделий, желатина, искусственной оболочки и косметики.

Коллаген, используемый для производства искусственной оболочки получается, в основном, из шкур КРС, но в последнее время в некоторых видах оболочки используется также свиная шкура. Он отделяется от внешнего слоя, шкуры, которая применяется для других целей (производство кожаных изделий, обуви, сумок, ремней и др.). Внутренняя часть шкуры очень богата коллагеном. Это и есть источник коллагена, который используется для производства оболочки. Коллаген содержится в виде нитей диаметром до 1000 микрон.

Срез шкуры КРС.

На рисунке показана структура шкуры КРС. «А» - эпидермис. «B» и «C» – это дерма: внешняя часть «B» - сосочковый слой, где находятся корни волос. Шар «C» или ретикулярный слой – в нем находятся самые большие нити коллагена. Эта часть используется для производства коллагеновой оболочки. Слой «D» или жировой слой удаляется, поскольку в нем много жира.

Первая часть процесса проходит на кожевенном заводе: шкуры промывают, затем очищают в специальной машине для удаления прирезей мяса и жира. Затем они поступают на специальную режущую машину, которая режет и отделяет внутренний слой от внешнего. Поэтому эпидермис («А» на иллюстрации) отделяется и потом, при чистке, отделяется жировой слой («D» на рисунке).

При последующей обработке шкуры два слоя дермы (B и C) разделяются. В конце остается только слой В или ретикулярный слой, который богат коллагеном.

В последние годы была проделана работа для разработки коллагеновой оболочки и пленки из свиной шкуры. Главная проблема с этой шкурой: жировой слой очень богат жиром и часто входит в ретикулярный слой. Этот переизбыток жира может привести к проблемам при экструзии. Не смотря на это, корни волос проникают глубже в дерму и их труднее удалить. Также, коллагеновые нити тоньше и получение оболочки с достаточной механической прочностью более проблематично.

Внутренняя часть кожи разделяется на части и тщательно хранится, а после контроля и промывания используется в процессе. Шкуры используются свежими, солеными или замороженными. Использование того или иного вида шкуры определяет последующую обработку (время, концентрацию и т. д.).

Отделенные коллагеновые листы обрабатываются с использованием основ и кислот до тех пор, пока не приобретут необходимые качества в соответствии с технологией экструзии. Необходимо иметь в виду, что коллаген в своей обычной форме не растворим в воде и необходимо химически модифицировать его перед дальнейшим процессом. Главный способ модификации – это набухание в кислоте (например, при добавлении раствора слабых кислот) или процесс, известный как «формовка». Оба способа позволяют удалить волосы, кератин и т. д.

После этого процесса коллаген должен быть нейтрализован слабой основой и остаточные соли смыты. Процесс «формовки» состоит из обработки шкуры гидроксидом натрия (NaOH) для отделения волос. Длительность этого процесса должна строго контролироваться, поскольку при отсутствии контроля структура коллагена теряется полностью. После этого процесса шкуры нейтрализуются слабой кислотой.

После этих процессов, листы измельчаются и перемешиваются. Они пропускаются через фильтры с уменьшающимися порами под высоким давлением, создаваемым поршнями. Этот процесс создает массу, готовую к экструзии.

В зависимости от типа коллагеновой оболочки (съедобная или несъедобная) идет разделение (фильтрование сырья) по размеру коллагеновых нитей. Для оболочки большего калибра отбираются более толстые нити, чем для оболочки малого калибра. Больший размер нитей требует большего времени замачивания и дает большую толщину стенки, что делает оболочку большого калибра несъедобной и, соответственно, продукты, в которых использована эта оболочка будут требовать ее снятия перед употреблением (например, «Салями», «Венская»).

Коллагеновая масса.

Не смотря на это, если нити слишком большие, во время экструзии они имеют свойство ориентироваться в одном направлении, что приводит к проблемам с качеством.

Некоторые продукты в коллагеновой оболочке большого калибра.

Перед экструзией полученная масса гомогенизируется с другими компонентами для того, чтобы придать необходимые свойства для каждого вида оболочки (целлюлоза, вода и т. д.). В некоторых случаях для изготовления специальных видов, коллагеновая масса смешивается со съедобным красителем (карамель, жидкий дым и т. д.).

Существует ряд видов экструзии, регенерации и восстановления для коллагеновых оболочек в зависимости от типа и вида оболочки и технического развития компании-производителя.

Коллагеновая оболочка большого диаметра.

Экструзия проводится при очень высоком давлении, так как вязкость экструдироемой массы очень высока, что означает, что нити имеют тенденцию ориентироваться в одном направлении. Это нежелательно, так как приводит к понижению качества оболочки. В идеале, нити должны пересекать друг друга в виде сетки и поэтому используются различные устройства для «вязки». Главный элемент в процессе вязки – это экструзионная головка, которая не закреплена, а вращается для того чтобы произвести ориентацию коллагеновых волокон.

· Существуют различные виды технологий экструзии/коагуляции

Одна из технологий производства коллагеновой оболочки называется «сухая технология». Эта технология не включает коагуляции в ваннах. Масса, готовая к экструзии должна иметь возможность быть надутой воздухом (до ее диаметра). Оболочка удаляется конвейерами, как только появляется из экструзионной головки. Эта трубка коллагеновой оболочки укрепляется вспомогательными веществами, затем сушится и сматывается в рулоны. Вспомогательные вещества – это вещества, которые помогают образованию перекрестных связей в цепях коллагена. Чем больше вспомогательных веществ (больше время и концентрация), тем больше образуется связей.

Некоторые продукты в съедобной коллагеновой оболочке.

Другой способ называется «мокрый способ». Он включает коагуляцию коллагеновой массы в жидкости. Этот процесс проводится посредством экструзии коллагеновой массы в соответствующую химическую ванну. Контакт трубки или экструдированной оболочки с ванной должен быть как с внешней, так и с внутренней сторон. После этой коагуляционной ванны оболочка проходит через укрепляющую ванну. После этого оболочка промывается для удаления побочных веществ и проходит через другую ванну, содержащую раствор пластификаторов (глицерина). Затем она идет на сушку и сматывается в рулоны.

Существует третья технология. Она может быть названа «газовой коагуляцией». Основа этого метода состоит в том, что коагуляция оболочки проходит при ее экструдировании в печь с аммиаком. Газ должен вступить в контакт с внутренней и внешней частью оболочки. Перед коагуляцией, гель, который был получен при помощи слабой кислоты (с образованием соответствующих солей) должен быть нейтрализован. Этот метод имеет преимущества, так как он более прост, чем мокрый способ (нет необходимости контролировать параметры химических ванн (температура, концентрация и др.)). Образовавшаяся оболочка удаляется лентой (как в сухом способе). Ленточный конвейер направляет оболочку в бак промывки и затем в ванну пластификации. Оттуда оболочка поступает на сушку.

Наконец, все съедобные коллагеновые оболочки гофрируются в стики, так же как и целлюлозная оболочка.

В некоторых случаях, после гофрации стики подвергаются процессу отвердения (они подвергаются воздействию высокой температуры при фиксированной влажности определенное время). Эта стадия делает оболочку более прочной.

Ниже подан итог по различным видам коллагеновой оболочки: