RU2410419C1 - Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов - Google Patents
Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410419C1 RU2410419C1 RU2009124609/10A RU2009124609A RU2410419C1 RU 2410419 C1 RU2410419 C1 RU 2410419C1 RU 2009124609/10 A RU2009124609/10 A RU 2009124609/10A RU 2009124609 A RU2009124609 A RU 2009124609A RU 2410419 C1 RU2410419 C1 RU 2410419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- starch
- suspension
- temperature
- protein
- solution
- Prior art date
Links
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 title claims abstract description 96
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 title claims abstract description 96
- 239000008107 starch Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims description 25
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims description 25
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims description 21
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 title claims description 5
- 238000012258 culturing Methods 0.000 title 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 40
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 23
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 108010068370 Glutens Proteins 0.000 claims abstract description 12
- 235000021312 gluten Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 claims abstract description 6
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 claims abstract description 6
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims abstract description 6
- 102100022624 Glucoamylase Human genes 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 29
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 10
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 claims description 10
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims description 8
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 claims description 5
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 claims description 5
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 claims description 4
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 claims description 4
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 241000237074 Centris Species 0.000 claims 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 abstract 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 16
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 14
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 14
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 14
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 7
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 7
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 230000003625 amylolytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000001461 cytolytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 108020001775 protein parts Proteins 0.000 description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 3
- 240000001592 Amaranthus caudatus Species 0.000 description 2
- 235000009328 Amaranthus caudatus Nutrition 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 235000012735 amaranth Nutrition 0.000 description 2
- 239000004178 amaranth Substances 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 235000008504 concentrate Nutrition 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 2
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N N-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]-N-methylprop-2-en-1-amine Chemical compound CN(CCC1=CNC2=C1C=CC=C2)CC=C GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- GZCGUPFRVQAUEE-VANKVMQKSA-N aldehydo-L-glucose Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-VANKVMQKSA-N 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 229940025131 amylases Drugs 0.000 description 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000003630 growth substance Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 229940024999 proteolytic enzymes for treatment of wounds and ulcers Drugs 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 1
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Крахмалсодержащее растительное сырье смешивают с водой, измельчают до размера частиц не более 0,2 мм гидромеханоакустическим способом в две стадии с выдержкой между стадиями в течение 20-120 мин при температуре 45-50°С и перемешивании. От полученной суспензии отделяют частицы твердой фазы центрифугированием, а крахмально-белковую суспензию собирают в емкость. Сгущенную суспензию разводят водой до концентрации СВ 5-7% и обрабатывают гидромеханоакустическим способом, затем повторно отделяют частицы твердой фазы центрифугированием с получением крахмально-белковой суспензии и сгущенной суспензии. Полученные крахмально-белковые суспензии объединяют, выдерживают при перемешивании и температуре 45-50°С в течение 10-20 мин и центрифугируют с получением крахмала А и фугата. Остаточную суспензию подщелачивают, выдерживают при перемешивании и температуре 45-50°С в течение 10-20 мин и центрифугируют с получением крахмала В и белковой суспензии. Последнюю разделяют центрифугированием на две фракции: глютен и нативный раствор, затем крахмал А и крахмал В объединяют, вносят термостабильную α-амилазу и проводят гидролиз. Затем добавляют глюкоамилазу с получением ферментолизата крахмала, а глютеновую фракцию гидролизуют, внося протеолитический фермент с получением раствора аминокислот. Нативный раствор упаривают с получением растительного экстракта и конденсата, который возвращают в процесс переработки растительного сырья. Изобретение обеспечивает длительное хранение полученных растворов компонентов без потери их качества.
Description
Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для получения углеводсодержащей и белковой частей ферментационных сред, используемых при культивировании различных штаммов-продуцентов микроорганизмов для получения широкого спектра продуктов микробного синтеза.
С развитием микробиологических производств все более остро стоит вопрос о проблеме обеспечения микробиологического синтеза дешевым сырьем, удовлетворяющим потребностям различных видов промышленных штаммов микроорганизмов. Применение готового крахмала и кристаллической глюкозы в этих случаях не является решением задачи, поскольку повышает себестоимость продукции. Безотходная переработка растительного сырья по гибкой технологической схеме позволяет решить указанную проблему.
Традиционный способ выделения крахмала из крахмалсодержащего растительного сырья состоит из следующих стадий: увлажнения сырья, удаления оболочек на обдирочных машинах, сухого размола до муки, получения суспензии муки с водой при гидромодуле 1:8, разделения суспензии на крахмальную и белковую фракции, отмывки крахмальной фракции и сушки двух видов готовых продуктов.
Недостаток данной технологии в том, что значительная часть крахмала теряется на стадии удаления оболочек (в отрубях - не менее 30% крахмала), расходуется значительное количество воды на промывку крахмала, степень извлечения крахмала из сырья составляет не более 50%.
Известен способ получения ферментационной среды для получения спирта (Под ред. В.Л.Яровенко. Технология спирта, гл.4, 5, 6, 7, 8, 2002 г., М., «Колос», «Колос-пресс»). В известном способе зерновое крахмалсодержащее сырье разводится водой в соотношении 1:4 и затем подвергается влажному дроблению на роторно-пульсационном аппарате. Полученная суспензия с размером частиц 200-500 мкм подвергается ферментативному гидролизу с помощью экстракта солодовых ростков или амилолитических ферментов. Полученная ферментационная среда в дальнейшем используется для спиртового брожения.
Недостатком известного способа применения крахмально-белковой суспензии является наличие в ферментолизате смеси глюкозы и белков, что при использовании такой среды в асептическом процессе приводит к образованию меланоидов. Меланоиды ингибируют рост большинства микроорганизмов и синтез ими продуктов и приводят к значительному окрашиванию ферментационной среды (вплоть до черного цвета), что отрицательно сказывается затем на выделении продукта.
Известны способы получения ферментационных сред, в которых в качестве углеводного сырья используется глюкоза (Под ред. M.E. Бекера. Биотехнология микробного синтеза, 1980 г., Рига, «Зинантне»), которую смешивают с другими компонентами среды.
Недостатком этих ферментационных сред является необходимость использования относительно дорогого сырья - глюкозы.
Известен способ получения ферментационных сред, в которых в качестве углеводного сырья используется готовый продукт - крахмал. В известном способе крахмал разводят водой, проводят его кислотный, щелочной или ферментативный гидролиз (с добавлением соответственно кислоты, щелочи или фермента при заданной температуре и рН) и полученный ферментолизат смешивают с другими компонентами, а полученную ферментационную среду используют для культивирования микроорганизмов.
Недостатком данного способа является необходимость использования готового продукта - крахмала.
Известны способы, в которых в качестве источника органического азота используют кукурузный экстракт, который смешивают с глюкозой или гидролизатом (ферментолизатом) крахмала.
Недостатком данного способа является использование нестандартизированного продукта, являющегося отходом производства кукурузного крахмала.
Известен способ получения крахмала амаранта в качестве углеводного сырья для ферментационных сред (патент РФ №2175658, кл. С08В 30/04, 2001), в котором зерно амаранта дробят без отделения оболочек, затем отделяют оболочки на ситах, смешивают оболочки (частицы твердой фазы) с водой и центрифугируют (промывка оболочек), а крахмально-зерновую суспензию после обработки щелочью разделяют многократным центрифугированием.
Недостатком данного способа является большой расход воды и потери крахмала с оболочками.
Известен способ получения крахмала для ферментационных сред из крахмалсодержащего сырья (Пат. РФ №2238280, Кл. С08В 30/00, 2004), предусматривающий смешивание крахмалсодержащего сырья с водой, диспергирование суспензии в гомогенизаторе в гидроимпульсном режиме и разделение на крахмал, белковый концентрат и частицы твердой фазы центрифугированием, очистку крахмальной фракции от белка и водорастворимых примесей неоднократным промыванием центрифугированием в несколько ступеней. При центрифугировании суспензии для отделения крахмала суспензию обрабатывают щелочью до рН 7,0-8,0.
Недостатком способа являются высокие потери крахмала на стадии отделения шелухи и большой расход воды на промывку крахмала.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ приготовления компонента питательной среды для получения хлебопекарных дрожжей из крахмалсодержащего сырья путем ферментативного гидролиза. Крахмалсодержащее сырье смешивают с водой, нагревают полученную смесь, доводят рН смеси до 5,8-6,4, вносят амилосубтиллин и проводят ферментативный гидролиз крахмала до декстринов и мальтозы, затем гидролизат охлаждают, доводят рН до 4,5-5,6, вносят глюкаваморин и проводят второй этап ферментативного гидролиза до получения гидролизата с содержанием редуцирующих веществ от 30 до 40%, полученный ферментолизат разделяют на твердую и жидкую фракции, причем в последнюю вносят минеральные соли и ростовые вещества, необходимые для выращивания хлебопекарных дрожжей.
Недостатком этого способа является проведение ферментолиза крахмала до отделения твердой фазы, что влечет за собой повышенный расход ферментов, а также большие потери сахаров и белка с твердой фракцией и низкая концентрация этих компонентов в жидкой фракции.
Задачей настоящего изобретения является переработка растительного крахмалсодержащего сырья, полное использование всех компонентов растительного сырья (углеводсодержащей, белковой и целлюлозосодержащей частей) для приготовления ферментационных сред, использующихся в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов.
Поставленная задача достигается тем, что растительное крахмалсодержащее сырье подвергают глубокой переработке.
Предлагаемая технология включает следующие стадии:
- крахмалсодержащее сырье смешивают с водой с температурой 45-50°С в соотношении от 1:2 до 1:4, затем гидромеханоакустическим способом в две стадии дробления с выдержкой между первым и вторым дроблением в течение 20-120 мин, обеспечивающей набухание крахмального зерна (замачивание), сырье измельчают до размера частиц не более 0,2 мм, от полученной суспензии в центробежном поле отделяют частицы твердой фазы при коэффициенте разделения 300-400 g, крахмальную фракцию концентрируют в центробежном поле до содержания сухих веществ не менее 40%, добавляют к полученному концентрату крахмала термостабильный амилолитический фермент в концентрации 1,0-3,0 Е/г крахмала и проводят первую стадию ферментолиза при температуре 75-95°С и рН 4,5-6,5, вторую стадию ферментолиза проводят при температуре 55-75°С и рН 3,5-5,5, внося глюкоамилазу в концентрации 1,0-5,0 Е/г крахмала при перемешивании; белковую фракцию отделяют в центробежном поле с коэффициентом разделения 3500-3800 g, гидролизуют протеолитическим ферментом при температуре 35-60°С в концентрации 0,5-5 Е/г белка и используют как ростовую часть в составе ферментационных сред, нативный раствор упаривают на вакуум-выпарной установке до содержания сухих веществ (СВ) не менее 45% (получают растительный экстракт, аналогичный кукурузному экстракту, и конденсат, возвращаемый в процесс на разных стадиях); целлюлозосодержащую часть (частицы твердой фазы) после обработки на гидроакустической установке с целью дополнительного извлечения крахмала и белка используют в качестве ферментационной среды для культивирования продуцентов целлюлолитических ферментов и микопротеина, или как пищевую целлюлозу; компоненты ферментационной среды смешивают в соотношении, определяемом в зависимости от культивируемого штамма-продуцента.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем:
- крахмалсодержащее растительное сырье смешивают с водой при температуре 45-50°С с гидромодулем 1:2, 1:3, 1:4 и измельчают гидромеханоакустическим способом, с локальной диссипацией энергии 80-120 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2-2 сек в две стадии дробления с выдержкой между первым и вторым дроблением в течение 20-120 мин, обеспечивающей набухание крахмального зерна (замачивание),
- от суспензии после дробления отделяют частицы твердой фазы на разделительной центрифуге при коэффициенте разделения 300-400 g;
- частицы твердой фазы разводят водой до содержания СВ 5-7% и обрабатывают гидромеханоакустическим способом с локальной диссипацией энергии 180-250 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,02-0,05 сек для наиболее полного вымывания крахмала и белка, затем частицы твердой фазы отделяют центрифугированием с коэффициентом разделения 300-400 g, получая фракцию влажных твердых частиц и крахмально-белковую суспензию, крахмалсодержащую фракцию и крахмально-белковую суспензию объединяют и выдерживают при перемешивании и температуре 45-50°С в течение 10-20 мин;
- фракцию влажных твердых частиц используют как ферментационную среду для культивирования продуцентов целлюлолитических ферментов или микопротеина, либо после дополнительной обработки в пищевой промышленности в качестве пищевых волокон,
- объединенную крахмально-белковую фракцию после перемешивания и выдержки разделяют центрифугированием с коэффициентом разделения 130-180 g на крахмал А и фугат;
- фугат подщелачивают до рН 8,0-9,5 и выдерживают при перемешивании и температуре 45-50°С в течение 10-20 мин, затем фугат центрифугируют при коэффициенте разделения 180-220 g для отделения крахмала В, а белковую суспензию центрифугируют с коэффициентом разделения 3500-3800 g, получая две фракции: глютеновую и нативный раствор;
- фракции крахмала А и крахмала В, с содержанием крахмала 30- 40% объединяют и гидролизуют в 2 последовательные стадии:
а) применяя термостабильную α-амилазу при температуре 75-95°С и рН 4,5-6,5;
б) используя глюкоамилазу при температуре 55-75°С и рН 3,5-5,5, получают основной продукт: ферментолизат крахмала с содержанием глюкозы не менее 45%;
- глютеновую фракцию с содержанием СВ 20-27% подвергают ферментативному гидролизу протеолитическими ферментами при температуре 35-60°С, предварительно доведя рН раствора до 8,0-9,5, в течение 2-4 часов
- нативный раствор упаривают на вакуум-выпарной установке при температуре 45-65°С до содержания СВ не менее 45%, получая растительный экстракт и конденсат, который возвращают в процесс переработки растительного сырья;
Ферментолизованную глютеновую фракцию и упаренный нативный раствор используют как источник органического азота в составе ферментационных сред для культивирования микроорганизмов (ростовая часть), а конденсат возвращают в процесс переработки растительного сырья на разных стадиях.
Сущность технологии подтверждается, но не исчерпывается приведенными примерами.
Пример 1
28 кг пшеницы 5 класса смешивают с 56 кг (гидромодуль 1:2) водопроводной воды при температуре 45°С и осуществляют дробление на РПА следующим способом:
- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
- выдержка при 45°С 120 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
- 2 цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 2 сек.
Полученную зерновую суспензию в количестве 84 л разделяют на фракции следующим способом:
- отделяют зерновые оболочки (частицы твердой фазы) на разделительной центрифуге при 400 g в непрерывном режиме, суспензию собирают в емкость, а влажные зерновые оболочки смешивают с водопроводной водой в количестве 56 л (или с конденсатом, получаемым далее) до содержания СВ 7% и обрабатывают на гидроакустической установке с локальной диссипацией энергии 180 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,05 сек в течение 20 мин;
- после гидроакустической обработки проводят повторное отделение зерновых оболочек от жидкой фракции (промывки) на разделительной центрифуге с коэффициентом разделения 400 g;
- целлюлозосодержащую часть (влажные частицы твердой фазы) с содержанием СВ 25% в количестве 34 кг используют в качестве субстрата для культивирования микроорганизмов, синтезирующих целлюлолитические ферменты, или для получения микопротеина;
- крахмальную суспензию и промывку (зерновых оболочек) объединяют и выдерживают при температуре 45°С с перемешиванием в течение 20 мин - крахмально-белковую суспензию возможно использовать в качестве субстрата для культивирования продуцентов антибиотиков, витаминов и т.д. (микроорганизмов с высокой собственной амилолитической способностью);
- далее объединенную крахмально-белковую фракцию и промывку разделяют на фракции центрифугированием;
а) при коэффициенте разделения 130 g (600 об/мин в течение 3 мин) - отделяется крахмал А;
б) в фугате остаточной суспензии доводят рН до 8,0, выдерживают при температуре 45°С в течение 20 мин и центрифугируют при коэффициенте разделения 180 g (800 об/мин в течение 3 мин) - получают крахмал В и белковую суспензию;
- белковую суспензию разделяют центрифугированием при коэффициенте разделения 3500 g (4300 об/мин в течение 10 мин) на две фракции: глютеновую и нативный раствор;
- нативный раствор упаривают на вакуум-выпарной установке при температуре 45°С до содержания СВ не менее 45%, получая растительный экстракт в количестве 3,5 кг;
- источник органического азота в составе ферментационных сред для культивирования микроорганизмов (ростовая часть), а конденсат в количестве 65 л возвращают в процесс переработки растительного сырья на разных стадиях;
- весь выделенный крахмал (крахмал А и крахмал В) разбавляют конденсатом (получаемым при упаривании нативного раствора) до СВ 40%, доводят рН в смеси до 4,5, вносят раствор термостабильной α-амилазы из расчета 1 Е/г крахмала;
- в аппарат с нижним расположением нагревательного элемента заливают 0,5 л дистиллированной воды и нагревают до 75°С. При достижении заданной температуры насосом подают раствор крахмала с ферментом, после заполнения аппарата (коэффициент заполнения 0,7) открывают зажим нижнего слива и продолжают ферментолиз до исчерпания порции раствора крахмала. Скорость подачи раствора крахмала зависит от активности используемого фермента и должна быть равна скорости расщепления крахмала - раствор декстринов используют в качестве субстрата для культивирования микроорганизмов;
- в полученном разжиженном растворе крахмала доводят рН до 3,5 и после охлаждения его до 55°С вносят раствор фермента глюкоамилазы в концентрации 5 Е/г и при температуре 55°С проводят вторую стадию ферментолиза в течение 1 часа;
- готовый ферментолизат крахмала 18,5 л - раствор глюкозы с содержанием редуцирующих веществ (РВ) не менее 45% используют в качестве углеводсодержащего субстрата для культивирования микроорганизмов;
- глютеновую фракцию смешивают с конденсатом (получаемым при упаривании нативного раствора) до содержания СВ 20%, доводят рН смеси до 8,0, вносят протеолитический фермент в количестве 0,5 Е/г белка и гидролизуют в течение 4 часов при температуре 45°С. Полученный раствор аминокислот в количестве 3,5 л, содержащий не менее 25 г/л аминокислот, смешивают с 3,5 кг растительного экстракта (упаренного нативного раствора) и используют в качестве белковой части ферментационных сред для культивирования микроорганизмов.
Пример 2
28 кг пшеницы 5 класса смешивают с 112 кг (гидромодуль 1:4) водопроводной воды с температурой 50°С и осуществляют дробление на РПА следующим способом:
- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 120 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 2 сек;
- выдержка при 55°С 20 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
- 2 цикл дробления с локальной диссипацией энергии 120 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
Полученную зерновую суспензию в количестве 140 л разделяют на фракции следующим способом:
- отделяют зерновые оболочки (частицы твердой фазы) на разделительной центрифуге при 300 g в непрерывном режиме, суспензию собирают в емкость, а влажные зерновые оболочки смешивают с водопроводной водой в количестве 110 л (или с конденсатом, получаемым далее) до содержания СВ 5% и обрабатывают на гидроакустической установке с локальной диссипацией энергии 250 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,02 сек;
- после гидроакустической обработки проводят повторное отделение зерновых оболочек от жидкой фракции (промывки) на разделительной центрифуге с коэффициентом разделения 300 g;
- целлюлозосодержащую часть (влажные частицы твердой фазы) с содержанием СВ 20% в количестве 46 кг используют в качестве субстрата для культивирования микроорганизмов, синтезирующих целлюлолитические ферменты, или для получения микопротеина;
- крахмальную суспензию и промывку (зерновых оболочек) объединяют и выдерживают при температуре 50°С с перемешиванием в течение 10 мин - крахмально-белковая суспензия используется в качестве субстрата для культивирования продуцентов антибиотиков, витаминов и т.д. (микроорганизмов с высокой собственной амилолитической способностью);
- далее объединенную крахмально-белковую фракцию и промывку разделяют на фракции центрифугированием:
а) при коэффициенте разделения 180 g (750 об/мин в течение 3 мин) отделяют крахмал А;
б) в фугате доводят рН до 9,5, выдерживают при температуре 50°С в течение 10 мин и центрифугируют при коэффициенте разделения 220 g (950 об/мин в течение 3 мин) - получают крахмал В и белковую суспензию;
- белковую суспензию разделяют центрифугированием при коэффициенте разделения 3800 g (4500 об/мин в течение 10 мин) на две фракции: глютеновую и нативный раствор;
- нативный раствор упаривают на вакуум-выпарной установке при температуре 65°С до содержания СВ не менее 45%, получая растительный экстракт в количестве 5,5 кг - белковую часть ферментационных сред для культивирования микроорганизмов (ростовая часть), а конденсат в количестве 150 л возвращают в процесс переработки растительного сырья на разных стадиях;
- весь выделенный крахмал (крахмал А и крахмал В) разбавляют конденсатом (получаемым при упаривании нативного раствора) до СВ 40%, доводят рН в смеси до 6,5, вносят раствор термостабильной α-амилазы из расчета 3 Е/г крахмала;
- в аппарат с нижним расположением нагревательного элемента заливают 0,5 л дистиллированной воды и нагревают ее до 95°С. При достижении заданной температуры насосом подают раствор крахмала с ферментом, после заполнения аппарата (коэффициент заполнения 0,7) открывают зажим нижнего слива и продолжают ферментолиз до исчерпания порции раствора крахмала. Скорость подачи раствора крахмала зависит от активности используемого фермента и должна быть равна скорости расщепления крахмала - раствор декстринов используют в качестве субстрата для культивирования микроорганизмов;
- в полученном разжиженном растворе крахмала доводят рН до 5,5 и после охлаждения его до 75°С вносят раствор фермента глюкоамилазы в количестве 1 Е/г крахмала и при температуре 75°С проводят вторую стадию ферментолиза в течение 3 часов;
- готовый ферментолизат крахмала 22,5 л - раствор глюкозы с содержанием РВ не менее 45% используют в качестве углеводсодержащего субстрата для культивирования микроорганизмов;
- глютеновую фракцию смешивают с конденсатом (получаемым при упаривании нативного раствора) до содержания СВ 27%, доводят рН смеси до 9,5, вносят протеолитический фермент в количестве 5,0 Е/г белка и гидролизуют в течение 2 часов при температуре 50°С. Полученный раствор аминокислот в количестве 4,5 л, содержащий не менее 25 г/л аминокислот, смешивают с 5,5 кг растительного экстракта (упаренным нативным раствором) и используют в качестве белковой части ферментационных сред для культивирования микроорганизмов.
Предлагаемый способ глубокой переработки растительного крахмалсодержащего сырья позволяет получать крахмал, глютен, раствор декстринов, глюкозный сироп, раствор аминокислот, растительный экстракт, целлюлозосодержащую фракцию из растительного крахмалсодержащего сырья без отходов с высокой степенью извлечения из сырья глюкозы и белка, получая высококонцентрированные растворы компонентов ферментационных сред для культивирования широкого спектра микроорганизмов без дополнительного упаривания.
Использование гидромеханоакустического способа измельчения сырья и дополнительной гидромеханоакустической обработки частиц твердой фазы повышает степень извлечения крахмала и белка до 95%.
Ведение процесса обработки растительного сырья при температуре 45-50°С снижает активность ферментов сырья в два раза, что позволяет повысить выход крахмала и белка.
Применение термостабильных амилаз дает возможность использовать концентрированный до 30-45% раствор крахмала, увеличить степень гидролиза крахмала до 95%, сократить время ферментолиза и количество использованных ферментов.
Получение концентрированных растворов компонентов ферментационных сред обеспечивает длительное хранение растворов компонентов без потери их качества.
Claims (1)
- Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов, характеризующийся тем, что крахмалсодержащее растительное сырье смешивают с водой с температурой 45-50°С с гидромодулем от 1:2 до 1:4, измельчают до размера частиц не более 0,2 мм гидро-механо-акустическим способом с локальной диссипацией энергии 80-120 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2-2 с в две стадии с выдержкой между первой и второй стадиями в течение 20-120 мин при температуре 45-50°С и перемешивании, затем от суспензии отделяют частицы твердой фазы центрифугированием при коэффициенте разделения 300-400 g, а крахмально-белковую суспензию собирают в емкость, после чего сгущенную суспензию частиц твердой фазы разводят водой до концентрации СВ 5-7% и обрабатывают гидро-механо-акустическим способом с локальной диссипацией энергии 180-250 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,02-0,05 с, затем повторно отделяют частицы твердой фазы в центробежном поле с коэффициентом разделения 300-400 g с получением крахмально-белковой суспензии и сгущенной суспензии частиц твердой фазы, полученные крахмально-белковые суспензии объединяют, выдерживают при перемешивании и температуре 45-50°С в течение 10-20 мин и подвергают центрифугированию с коэффициентом разделения 130-180 g с получением осадка крахмала А и фугата, после чего фугат подщелачивают до рН 8,0-9,5 и выдерживают при перемешивании и температуре 45-50°С в течение 10-20 мин, центрифугируют при коэффициенте разделения 180-220 g с получением крахмала В и белковой суспензии, которую центрифугируют с коэффициентом разделения 3500-3800 g на две фракции: глютеновую и нативный раствор, затем крахмал А и крахмал В объединяют, вносят термостабильную α-амилазу и осуществляют ферментативный гидролиз при температуре 75-95°С и рН 4,5-6,5, добавляют глюкоамилазу и проводят ферментативный гидролиз при температуре 55-75°С и рН 3,5-5,5 до полного гидролиза крахмала и декстринов с получением ферментолизата крахмала с содержанием глюкозы не менее 45%, а глютеновую фракцию смешивают с водой до содержания СВ 20-27%, доводят рН смеси до 8,0-9,5, вносят протеолитический фермент в количестве 0,5-5,0 Е/г белка и гидролизуют в течение 2-4 ч при температуре 35-60°С с получением раствора аминокислот, нативный раствор упаривают при температуре 45-65°С до содержания СВ не менее 45% с получением растительного экстракта и конденсата, причем последний возвращают в процесс переработки растительного сырья.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009124609/10A RU2410419C1 (ru) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009124609/10A RU2410419C1 (ru) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2410419C1 true RU2410419C1 (ru) | 2011-01-27 |
Family
ID=46308411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009124609/10A RU2410419C1 (ru) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2410419C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529715C2 (ru) * | 2011-03-22 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ФБТ" | Способ культивирования дрожжей phaffia rhodozyma для получения кормовой добавки, содержащей астаксантин |
| RU2586734C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "БиоМИХМ" | Способ переработки зерновых и зернобобовых культур, пищевых зерновых и зернобобовых отрубей для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов |
| US10252227B2 (en) | 2012-03-23 | 2019-04-09 | EKATO Ruehr- und Mischtecnik GmbH | System and method for starting up stirring machines in a sediment |
| RU2833370C1 (ru) * | 2024-06-14 | 2025-01-21 | Сергей Николаевич Гулюк | Способ разделения крахмально-белковой суспензии и устройство разделения крахмально-белковой суспензии для его осуществления |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113470C1 (ru) * | 1997-06-19 | 1998-06-20 | Акционерное общество закрытого типа "Интеко" | Способ получения хлебопекарных дрожжей |
| RU2205870C1 (ru) * | 2002-08-01 | 2003-06-10 | Денисенко Алексей Алексеевич | Способ получения питательной среды для выращивания дрожжей |
| RU2224025C2 (ru) * | 2001-01-22 | 2004-02-20 | Закрытое акционерное общество "Промышленные технологии" | Линия подготовки крахмалсодержащего сырья к сбраживанию |
-
2009
- 2009-06-29 RU RU2009124609/10A patent/RU2410419C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113470C1 (ru) * | 1997-06-19 | 1998-06-20 | Акционерное общество закрытого типа "Интеко" | Способ получения хлебопекарных дрожжей |
| RU2224025C2 (ru) * | 2001-01-22 | 2004-02-20 | Закрытое акционерное общество "Промышленные технологии" | Линия подготовки крахмалсодержащего сырья к сбраживанию |
| RU2205870C1 (ru) * | 2002-08-01 | 2003-06-10 | Денисенко Алексей Алексеевич | Способ получения питательной среды для выращивания дрожжей |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529715C2 (ru) * | 2011-03-22 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ФБТ" | Способ культивирования дрожжей phaffia rhodozyma для получения кормовой добавки, содержащей астаксантин |
| US10252227B2 (en) | 2012-03-23 | 2019-04-09 | EKATO Ruehr- und Mischtecnik GmbH | System and method for starting up stirring machines in a sediment |
| RU2586734C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "БиоМИХМ" | Способ переработки зерновых и зернобобовых культур, пищевых зерновых и зернобобовых отрубей для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов |
| RU2833370C1 (ru) * | 2024-06-14 | 2025-01-21 | Сергей Николаевич Гулюк | Способ разделения крахмально-белковой суспензии и устройство разделения крахмально-белковой суспензии для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4311714A (en) | Production of products from waxy barley grain | |
| US10154679B2 (en) | Protein concentrate and an aqueous stream containing water-soluble carbohydrates | |
| US11293044B2 (en) | Bioprocess for coproduction of ethanol and mycoproteins | |
| RU2613493C2 (ru) | Способ получения белково-витаминной добавки из крахмалсодержащего зернового сырья | |
| CN101227834A (zh) | 玉米湿磨加工 | |
| CN105189773A (zh) | 低聚麦芽糖的制备 | |
| RU2410419C1 (ru) | Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов | |
| CN113038839A (zh) | 使用副产物作为原料生产乙醇和增强的副产物 | |
| RU2425892C2 (ru) | Способ получения мальтозного сиропа | |
| CN1950514B (zh) | 使用生淀粉和分级分离来生产乙醇的方法和系统 | |
| WO2013170440A1 (en) | Bacterial culture media and methods for their preparation and use | |
| WO2023148756A1 (en) | An integrated process for the production of ethanol and protein from rice distillery | |
| US20230131928A1 (en) | Corn sweet steeping | |
| RU2586734C1 (ru) | Способ переработки зерновых и зернобобовых культур, пищевых зерновых и зернобобовых отрубей для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов | |
| RU2701643C1 (ru) | Способ получения биоэтанола из целлюлозосодержащего сырья | |
| NL8302229A (nl) | Werkwijze ter bereiding van aardappelhydrolysaatmateriaal en een door tussenkomst van de werkwijze verkregen produkt. | |
| WO2017146614A1 (ru) | Способ производства ферментированного продукта из зерновой культуры, содержащего пищевые волокна | |
| RU2815933C1 (ru) | Способ получения молочной кислоты из побочных продуктов производства крахмала при переработке зерна пшеницы | |
| WO2021206573A1 (en) | A method for processing raw plant material, especially legumes into protein having a nutritional and feed value, bioethanol, biogas and fertiliser materials | |
| Pietrzak et al. | Effect of sieving and alkaline extraction of whole rye meal on the production of ethanol and valuable by-products in an integrated bioprocess | |
| AU649161B2 (en) | Method for continuously producing partially hydrolyzed starch, product thereby obtained and uses thereof | |
| WO2014159871A2 (en) | Barley-based biorefinery process | |
| US20250051812A1 (en) | Production of clean starch hydrolysates | |
| US20230193172A1 (en) | Enzyme production using one or more co-product compositions from a bioprocessing facility | |
| CN116855552A (zh) | 一种增加玉米产量的新方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130630 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150427 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150717 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20150716 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180322 Effective date: 20180322 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180322 Effective date: 20200707 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200922 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE FORMERLY AGREED ON 20210813 Effective date: 20210813 |