Краткая схема производства желатина

Коллаген, будучи сырьем для производства желатина, является основной составляющей частью всей белой волокнистой соединительной ткани, находящейся в теле животных, например в хрящах, сухожилиях, прозрачных оболочках вокруг мышц и мышечных волокон, коже и белковом матриксе кости. Хотя для производства желатина можно использовать любое сырье, содержащее коллаген, предпочтительными являются шкуры, кожи или кости животных. Чтобы очистить сырье от земли и других видов загрязнения, его промывают.

Использование костей связано с некоторыми отличиями, которые состоят в том, что после промывания, измельчения и повторного промывания их подвергают противоточной кислотной обработке в течение 5—14 дней (обычно 4—7%-ным раствором соляной кислоты) с целью декальцинирования или вымывания фосфатов кальция и сохранения только остатка «костного коллагена».

Концентрированное сырье из любого источника можно либо сразу подвергнуть обработке, либо высушить и хранить. В зависимости от конечной цели применения желатина и источника коллагена сырье после предварительной подготовки подвергают кислотной или щелочной обработке. При изготовлении желатина из шкур свиней предпочтительнее использовать кислотную обработку, которая очень распространена в Америке. В Европе основными источниками коллагена служат кожи и кости животных, а наиболее распространенным методом экстрагирования является щелочной.

Посредством кислотной обработки получают желатины типа А. Промытое гидратированное сырье помещают в холодный раствор минеральной кислоты (pH 1,5—3,0) на срок от 8 до 30 ч (обычно на 18—20 ч) в зависимости от консистенции и (или) степени его измельчения. В течение этого времени сырье набухает, увеличиваясь в объеме в 2—3 раза по сравнению с исходным. Чтобы удалить избыток кислоты, после обработки его промывают в проточной воде.

Посредством щелочной обработки получают желатины типа В. Общепринятой практикой является использование насыщенной известковой воды (Са (ОН)₂, pH 12,0) в качестве консервирующего раствора. Промытое сырье вместе с жидкостью и полностью гидратированной известью, функция которой заключается в поддержании раствора в насыщенном состоянии, помещают в баки или цистерны. Поддерживая температуру ниже 24 °C, смесь через равные промежутки времени перемешивают механическим способом. В зависимости от консистенции и типа сырья процесс занимает от 1 до 6 мес. (обычно 2—3 мес.). После завершения процесса обработки известкованную массу сначала промывают водой для удаления избытка извести, а затем разбавленной кислотой (НС1), до тех пор пока внешние поверхности не станут кислотными. Затем осуществляется повторная промывка водой, до тех пор пока весь полученный материал не станет относительно нейтральным.

Для экстрагирования желатина обработанное сырье помещают в специальные котлы и заливают горячей водой. Производят ряд последовательных экстракций (обычно 3—5) с использованием большого количества горячей воды, при этом температура каждой последующей экстракции немного выше предыдущей, в интервале от 55 до 100 °C. Продолжительность каждой экстракции обычно составляет от 4 до 8 ч.

Судя по способности к гелеобразованию, желатины самого лучшего качества получаются в ходе экстрагирования при более низких температурах, так как в этом случае происходит меньший гидролиз полипептидных цепей. Каждая последующая экстракция снижает гелеобразующую способность и делает продукт более окрашенным. В конце каждой экстракции с поверхности удаляют весь слой жира. По окончании тепловой обработки и отстаивания в течение короткого периода времени можно произвести дальнейшее удаление жира. Прежде чем добавить новую порцию горячей воды, удаляют всю воду предыдущей стадии экстрагирования, содержащую 2—4% желатина.

Для того чтобы получить желатин нужного качества, перед фильтрацией, с помощью которой удаляют жир и другие суспендированные примеси, можно сочетать различные виды экстракций. Так, для минимизации окраски можно использовать активированный уголь. Содержание золы в желатине на этой стадии составляет 2—3%, и если требуются более низкие значения, можно применить ионообмен. Более низкие показатели содержания золы требуются, например, многим специалистам в области фармакологии и фотографии. Такие светлые жидкости, которые являются кристально чистыми и прозрачными, затем постепенно упаривают до тех пор, пока возросшая вязкость раствора не делает невозможным дальнейшее концентрирование этим методом. Это происходит при концентрации 8—12% в желатинах высокого качества и 15—20% в желатинах низкого качества. При желании полученные после упаривания концентрированные жидкости можно отфильтровать и еще раз обесцветить для улучшения качества.

Следующее за стадией упаривания высушивание обычно осуществляется с помощью воздуха; при этом для получения прочного геля жидкость подается на широкую бесконечную ленту конвейера. Этот слабый гель поступает на металлические сетки и подвергается воздействию холодного воздуха до образования пленки, после чего используется горячий воздух, который способствует окончательному высушиванию. Полученные в результате этого прозрачные листы измельчаются соответствующим способом. Другими методами высушивания являются распылительная и вальцовая сушка.

Хотя пищевые желатины сильно различаются по своим функциональным и реологическим свойствам, с эмпирической точки зрения они похожи, так как обычно содержат 8—12% влаги и менее чем 2% золы, остальная масса продукта представляет собой белок (желатин).