CZ20013105A3 - Způsob kontroly obsahu mikroorganismů v cukr obsahujícím, vodném procesovém médiu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu kontroly mikroorganismů v cukr obsahujícím, vodném procesovém médiu zejména v cukrovarnickém průmyslu za použití chmelové kyseliny jako účinné látky. Vynález se dále týká způsobu výroby roztoku chmelové kyseliny pro použití při výše uvedeném způsobu jakož i použití chmelové kyseliny k ničení mikroorganismů v cukr obsahujícím, vodném procesovém médiu zejména v cukrovarnickém průmyslu.

Dosavadní stav techniky

Bakterisostatický účinek chmelové kyseliny je znám již delší dobu. Chmelové kyseliny se používají již mnoho let pro udržení trvanlivosti piva. Použití chmelové kyseliny v pivovarnictví ustupuje ovčem stále více do pozadí v důsledku bezbakteriového kvašení jakož i plnění.

Z EP 0 681 029 A2 je znám způsob inhibice termofilních mikroorganismů v přítomnosti cukr obsahujících , vodných médií, při kterém se přivede přísada na bázi chmele, s výhodou chmelový extrakt, v kapalné nebo emulgované formě do cukr obsahujících, vodných médií cukrovarnického průmyslu ( to znamená k extraktům rostlin obsahujících cukr) a potom následuje působení při teplotách mezi 50 °C až 80 °C. Rozpouštění chmelového extraktu se provádí ve vodě ale i za přísady alkoholu. Přívod í · · · · ··· * · i Ϊ

Δ Σ · ·♦···· ··· »*·* ♦· ·· *· ^ul rozpuštěného nebo emulgovaného chmelového produktu se může provádět kontinuálně nebo i diskontinuálně ( dávkování šokem).

Z US 5,286,506 je již známo, že se chmelová kyselina používá k usmrcováí bakterií, zejména Listeria, v hotových produktech potravinářského průmyslu, použití se při tom provádí tím, že se pevné hotové potravinářské produkty namáší do roztoku β-kyseliny nebo se touto postříkají.

Z Arch. Mikrobiol. 94 (1973), str. 159 až 171 je známo, že chmelové kyseliny působí v rozmezí minimálních koncentrací bakteriostaticky, ovšem při vyšších koncentracích jsou toxické. Při použiti tak zvaných βkyselin jako zvláštního druhu chmelových kyselin, které podle dříve zmíněného zveřejnění ve srovnání s α-kyselinami jakož i iso-a-kyseliami vykazují nejvyšší bakteriostatický účinek, nemohou v důsledku malé rozpustnosti překročit určité koncentrace β-kyseliny.

Nejspíše se ještě dosáne při usmrcování termofilních mikroorganismů podle EP 0 681 029 A2 v důsledku tam předem panujících vyšších teplot procesového média vyěěí rozpustnost β-kyelin a tím lepší účinnost.

Úlohou předloženého vynálezu je zvýšit účinnost druhově stejného způsobu.

Podstata vynálezu

Úloha je podle vynálezu vyřešena tím, že se chmalová kyselina převedená do roztoku ve vodném alkalickém médiu přidává do procesového média, přičemž hodnota pH přidávaného roztoku je vyšší než « ·

:

• · • · · · · · · přejde od disociované formy k nedisociované formě. Na základě malých dávkovačích množství přidaného roztoku ve srovnání s procesovým médiem, získá roztok po přídavku do procesového média zcela hodnotu pH procesového média, čímž chmelová kyselina přejde z disociované formy do nedisociované , antibakteriálně účinné formy. S překvapením se ukázalo, že účinek chmelové kyseliny , v případě, že přejde v procesovém médiu z disociovaného stavu do nedisociované formy, je obvzláště dobrý. To má za následek to, že pro dosažení požadovaného účinku se celková vsázka chmelové kyseliny může ve srovnání s dosavádní vsázkou značně zredukovat. Naproti tomu je také dosažitelný vyšší účinek při stejném dávkování jako dosud. Způsob podle vynálezu se používá u procesových médií zejména ve formě cukr obsahujících roztoků rostlinných extraktů při procesu cukrovarnického průmyslu.

S výhodou se roztok do procesového média přidává periodicky, to znamená, v určitých Časových okamžicích se provádí přídavek během velmi krátké doby, při které se nastaví místně a krátkodobě vysoké koncentrace (dávkování šokem). Takovéto dávkování působí pomocí vysokých místních koncentrací proti adaptaci mikroorganismů.

S výhodou má roztok přiváděný do procesového média koncentraci chmelové kyseliny 2 až 40 %, s výhodou 5 až 20 %, nejvýhodněji 10 až 15 %. Vysoké koncentrace jsou z hlediska meziskladování , stejně tak jako s ohledem na dopravu, obvzláště příznivé.

Hodnota pH roztoku přidávaného k procesovému médiu je v rozmezí 7.0 až 13,0, s výhodou 7,5 až 11,5 , s výhodou 9,5 až 10,5. V tomto rozmezí se při použití roztoku dosáhne obvzláště vysoká účinnost. Roztok nemůže kromě toho v protikladu k jiným chemickým prostředkům vyvinout žádný nepříjemný nebo zdraví ohrožující tlak páry.

• · · · · · · • · ······ · · • · ·« · · · · ······· ·· ·· ·· ···

Obvzláště velká účinost se dosáhne při použití β-kyselin jako chmelové kyseliny. Samozřejmě se mohou také používat a-kyseliny nebo směs a- a β-kyselin. a-kyseliny se při výrobě roztoku přemení v iso-a-kyseliny a jako takové si zachovají svůj bakteriostatický účinek.

Podle vynálezu se u chmelové kyseliny- při nejmenším přvážnějedná o isomerní chmelovou kyselinu a/nebo o její deriváty nebo jejich směs. Při tom se s výhodou jedná o tetrahydro-a-kyselinu (THAA) nebo o hexahydro^-kyselinu (HHBA) a u isomerních derivátů chmelové kyseliny o iso-a-kyselinu (IAA), Rho-iso-a-kyselinu (RIAA), tetrahydro-iso-akyselinu (THIAA) a/nebo hexahydroxid-iso-a-kyselinu nebo o směs shora uvedených sloučenin.

Jako alkalické médium je výhodný hydroxid alkalických kovů, zejména hydroxid draselný nebo hydroxid sodný nebo jejich směs. Koncentrace alkalického média je s výhodou 0,1 až 5,0, ještě výhodněji 1 až 4 %, nejvýhodněji 2 až 3 %.

Zvláštní varianta způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že se vedle přídavku kyseliy chmelové uváděné do roztoku přidává do procesového média dále louh alkalického kovu, s výhodou v koncentracích 5 až 25 % a tím se provádí zpracování za alkaličtějších podmínek. Alkaličtější podmínky v procesovém médiu způsobují zpožděné vysrážení β-kyselin a tím zvyšují dodatečně účinnost. Toto zvýšení účinnosti je obvzláště výhodné při diskontinuálním přídavku roztoku.

Roztok se může přivádět při shora uvedené oblasti použití, například při použití žlabových extrakčních zařízení ručním vlitím..

Alternativně k tomu se u uzavřených dávkovačích systémů, které jsou v mnoha cukrovarech uspořádány pro dávkování formalinu bez emisí, přivádí roztok přss tyto dávkovači systémy , to znamená , že se usmrco• · · · · · • · · · · ·· · ····· • · · · • · · · · · vání mikroorganismů může provádět při zachování již stávající techniky způsobu (uzavřené dávkovači systémy).

Vynález se týká dále způsobu výroby roztoku chmelové kyseliny pro použití při způsobu podle patentových nároků 1 až 14, který zahrnuje následující kroky způsobu:

a) přípravu vodného média;

b) zahřívání;

c) přídavku chmelové kyseliny, zejména natavené chmelové kyseliny, při stanovení množství chmelové kyseliny tak, aby konečná koncentrace byla v předem stanoveném koncentračním rozmezí;

d) přídavku alkalického média pro dosažení předem stanovené hodnoty pH;

e) směšování alkalického média s přidanou chmelovou kyselinou;

f) udržování směsi při zvýšeném rozmezí teploty po předem stanovenou dobu;

g) oddělení roztoku chmelové kyseliny ze směsi nebo obráceně jakož i

h) ochlazení roztoku chmelové kyseliny.

Pomocí výše uvedeného způsobu se dá připravit roztok, který se může po delší dobu při vysokých koncentracích chmelové kyseliny meziskladovat popřípadě dopravovat. Současně zaručuje roztok redukci celkového množství chmelové kyseliny ve srovnání s dosavádními způsoby. U způsobových kroků se může měnit jejich časový sled. Výše uvedený sled zaručuje přesné nastavení hodnoty pH roztoku.

Výhodná provedení způsobu podle vynálezu podle patentového nároku 13 jsou uvedena v dalších patentových nárocích 14 až 18.

Dále se vedle toho nárokuje použití chmelové kyseliny pro usmrcování mikroorganismů v cukr obsahujícím, vodném procesovém médiu • · · · ···«· • · · · · ······· ·· ·· cukrovarnického průmyslu, které se vyznačuje tím, že se chmelová kyselina přidává v alkalickém médiu v roztoku do procesového média, přičemž hodnota pH roztoku je vyšší než hodnota pH procesového média a chmelová kyselina přechází podle jednoho z nároků 1 až 12 z disociované formy do nedisociované formy.

Přehled obrázků na výkrese

Jediný obr. ukazuje na značně zjednodušeném schematickém průběhu procesu jednotlivé kroky pro provádění způsobu podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Vodný roztok se zahřívá na 70 až 75 °C a do tohoto roztoku se vnese natavený chmelový xtrakt obsahující β-kyseliny. Množství chmelového extraktu se stanoví tak, aby konečná koncetrace kyseliny v roztoku byla asi 10 až 15 %, přičemž vyšší koncentrace β-kyselin jsou z hlediska meziskladování nebo delší dopravy obvzláště výhodné. Hydroxid draselný se přidává až do dosažení předem stanovené hodnoty pH.

Směs se potom udržuje asi 15 až 30 min na výše uvedené teplotě.

Směs se rozdělí na Čirý, alkalický roztok β-kyseliny a zakalené , olej ,obsahující podíly.

Čirý, alkalický roztok β-kyseliny s hodnotou pH s výhodou asi 10 až

10,5 se ze směsi odtáhne a ochladí na teplotu nižší než je teplota místností, s výhodou 2 až 7 °C. potom se přivede do procesového média diskontinuálně, to znamená šokovým dávkováním.

Tam se smísí roztok s mírně kyselým nebo při nejmenším alkalicky reagujícím procesovým médiem, přičemž v důsledku malých dávkovačích množství vysoce koncentrovaného roztoku β-kyseliny se nastaví téměř dokonale hodnota pH procesového proudu, načež β-kyselina přejde ze své disociované formy solí do nedisociované, antibakteriálně účinné formy .

α-kyseliny, obsažené ve chmelovém extraktu se při výrobě roztoku přemění na iso-a-kyseliny a jako takové si uchovají bakteriostatický účinek.

Takovýto roztok vykazuje v důsledku zmírněné alkality s ohledem na dopravu, manipulaci a meziskladování příznivé vlastnosti a je po dobu několika měsíců trvanlivý. Na základě svého složeni se roztok může například dávkovat na žlabových extrakčních zařízeních cukrovarnického průmyslu ručním vlitím do plnících otvorů. Není potřeba se obávat poleptání lidské kůže ani alkalický roztok, v protikladu k jiným chemickým prostředkům, nevyvíjí nepříjemný, zdraví ohrožující tlak páry ( jako je tomu u formalinu) Rovněž na základě zvolené hodnoty pH roztoku se dá při přímém použití dosáhnout velké zvýšení účinnosti.

Roztok se může dávkovat i přes uzavřené dávkovači systémy, které existují v mnoha cukrovarech pro dávkování formalinu bez emisí, když se čerpsdlo pro formalin provozuje místo s formalinem s měkkou vodou a alkalický roztok chmelové kyseliny se dávkuje do sacího potrubí běžícího čerpadla. Alkalický roztok se při tom může nasávat, pomocí statické výšky vtlačovat nebo dávkovat pomocí druhého čerpadla, přičemž se krátkým doběhem vodního čerpadla dosáhne vypláchnutí potrubí.

• · ···«··· ·· ·· ··

Roztok se může při použití uzavřených dávkovačích systémů dávkovat za použití louhu alkalických kovů při silně alkalických podomínkách. Při tom se souběžně s roztokem chmelovékyseliny dávkuje louh alkalických kovů v koncentracích 5 až 25 % do procesového média. Při tom se mohou na krátkou dobu zvolit alkaličtější podmínky, které by při meziskladování vedly ke ztrátám β-kyselin. Pomocí použití pžídavku louhu alkalických kovů a vytvoření alkalických šlír v procesovém médiu se dosáhne při nejmenším nepatrně zpožděného vysrážení popřípadě tvorby nedisoiované formy β-kyselin a další účinek zlepšení.

Konečně je možné vyjít přímo od procesového média, to znamená od v továzně nataveného, komerčně běžného extraktu chmele a k tomuto krátce před šokovým dávkováním přimíchat při zvýšené teplotě louh alkalického kovu. Po krátké době rozpouštění se veškerá směs dávkuje jako jednotlivý šok. Také při tom mohou být na krátkou dobu zvoleny alkaličtější podmínky, které by při meziskladování vedly ke ztrátám chmelové kyseliny .

Pomocí řízení doby dávkovačích čerpadel a ventilů se může pochod automatizovat. I v tomto případě se dosáhne na základě předloženého vynálezu zvýšení účinnosti.

Pomocí zlepšeného účinku se redukuje celková vsázka účinných látek, což je spojeno s různými výhodami. Buď v důsledku zredukovanho dávkování se sníží náklady nebo se při stejném dávkování zvýší účinek.

U chmelových produktů se stejnou koncentrací se v důsledku zvýšení účinnosti zredukuje dopravovaný objem. Dále je významné, že pevné zbytky z extrakce cukrové řípy se zkrmují a při nadměrném zvýšení dávek pro usmrcování částečně adaptovaných mikroorganismů by oxidační produkty β-kyselin mohly vést k hořké chuti krmivá. Při zvyšování účinku se tento nedostatek zmírní.

• ···· · · · • · · ····· · · • · · · · · • ·· · · ·· · · ·

Cukrovary mají podle okruhu působnosti a zákonodárství rozdílné optimální podmínky pro provoz extrakce, V některých případech se mikroorganismy v malé koncentraci vědomě připouštějí, aby se zlepšila vylisovatelnost extrahovaných řízků. V takovýchto továrnách se může růst mikroorganismů lépe limitovat pomocí alkalických roztoků chmele. Jiné továrny chtějí růst mikroorganismů v extraktorech co nejvíce omezit, aby se limitovaly ztráty cukru. I zde znamená zvýšení účinnosti sníženou vsázku účinných látek a tím spojenou výhodu snížených nákladů.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

K míchanému roztoku betafrakce (200 kg, obsahujících 55 % β-kyselin a vodě (900 1) se při 70 °C přidává 40% roztok hydroxidu draselného (30 kg) tak dlouho dokud se nenasateví hodnota pH 10,5. Po době míchání dvou hodin se rozdělí olejová a vodná vrstva. Vodná vrstva se odtáhne a ochladí se na 5 °C. Odstraní se sraženiny, aby se získal vodný roztok β-kyseliny (1000 1), který se používá v cukrovaru v extrakční věži a s kapacitou zpracování 10.000 t řepy/den. Stávající zařízení pro formalin se místo formalinem provozuje s měkkou vodou a alkalický roztok se dávkuje pomocí dávkovacího čerpadla do sacího potrubí běžícího čerpadla pro formalin. Pro vypláchnutí potrubí se toto vyolachuje 1 minutu vodou. Na třech místech extrakčního proudu se dávkuje šestkrát denně 17 1 roztoku, což odpovídá sumě 31 g/t řípy. Pomocí tohoto dávkování se obsah kyseliny mléčné v řepné šťávě limituje na vylisovatelnost řízků neovlivňující hodnotu 450 mg/kg.

Příklad 2

Vyrobí se roztok podle příkladu 1, který se analogicky jako v příkladu 1, dávkuje ale s dodatečným použitím sodného louhu. Během dávkování 14 1 alkalického roztoku /dávkovači místo se souběžně dávkuje 40 1 1,5% sodného louhu, takže se alkalické podmínky v proudu dopravované vody a při vstupu do proudu šťávy zesílí. Pomocí alkaličtějších podmínek se dosáhne již při 25 g/t řípy požadovaný účinek.

Příklad 3

Vyrobí se roztok podle příkladu 1 a použije se v cukrovaru s DDSaextrakčním zařízením a kapacitou zpracování 10.000 t řípy/den pro potírání činnosti mikroorganismů, přičemž se nepřipustí žádná cílená fermentace. Roztok se nalívá ručně do tlakovodního okruhu a do plnících otvorů 2 a 3_extrakčního zařízení. Přídavek louhu se s ohledem na ruční manipulaci neprovádí. 6krát denně se na uvedených místech přidává 11 litrů, což odpovídá celkem 20 g/t řípy. Jestliže se poprvé objeví přítomnost mikroorganismů při stanovení dusitanu nebo kyseliny mléčné, dávkuje se jednorázově již při dřívějším časovém okamžiku.

Příklad 4

V cukrovaru s kapacitou zpracování 10.000 t řípy/den jsou zařízení pro natavování základního extraktu a nádrž temperovatelná na 70 °C. Tvorba kyseliny mléčné se má limitovat podle příkladu 1, přičemž jednotlivé šoky se provádějí na různých místech extrakčního zařízení nejméně s 30 min posunutím. Půl hodiny před okamžikem šokového dávkování se přimíchá 20 1 vody teplé 70 °C, 6,1 10% sodného louhu a 3,5 1 základního extraktu a míchá se až do časového okamžiku šokového dávkování. Nakonec se dávkuje roztok a nádrž se tím uvolní pro předúpravu příští šarže.

Claims (21)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob kontroly obsahu mikroorgaismů v cukr obsahujícím, vodném procesovém médiu extrakčních zařízení cukrovarnického průmyslu za použití chmelové kyselinyjako účinné látky, vyznačující s e t í m, že že se chmelová kyselina, převedená ve vodném alkalickém médiu do roztoku, přidává do procesového média, přičemž hodnota pH přidaného roztoku je vyšší než hodnota pH procesového média a chmelová kyselina přejde v procesovém médiu z disociované formy do nedisociované formy.
2. 2. Způsob podle předcházejícího nároku, vyznačující se t í m, že se přídavek roztoku k procesovému médiu provádí diskontinuálně.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že roztok chmelové kyseliny má koncetraci 2 až 40 %, s výhodou 5 až 20 %, nej výhodněji 10 až 15 %.
4. 4. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačují c í se t í m, že roztok, přidávaný k procesovému médiu , má hodnotu pH 7,0 ž 1,0, S s výhodou 7,5 až 12,0, nejvýhodněji 9,5 až 11,0
5. 5 Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačují c í s e t í m, že se - alespoň převážně- u chmelové kyseliny jedná o βkyselinu.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků laž 4, vyznačující se t í m, že se- alespoň převážně- u chmelové kyseliny jedná o a- kyselinu a/nebo o iso-a-kyselinu.
7. 7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se t í m, že se u chmelové kyseliny jedná- alespoň převážně- o isomerní chmelovou kyselinu a/nebo o její deriváty nebo o jejich směs.
8. 8. Zůsob podle nároku 7, vyznačující se t í m, že se u derivátů- alespoň převážně-jedná o tetrahydro-a-kyselinu (THAA) nebo o hexahydro-3-kyselinu (HHBA) a u derivátů isomerní chmelové kyseliny o iso-a-kyselinu (IAA), Rho-iso-a-kyselinu (RIAA), tetrahydro-iso- akyselinu (THIAA) a/nebo hexahydroxid-iso-a-kyselinu nebo jejich směsi.
9. 9. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že se jako alkalické médium používá hydroxid alkalického kovu, zejména hydroxid draselný nebo hydroxid sodný nebo jejich směs.
10. 10. Způsob podle nároku 9, v y z n a č u j í c í se t í m, že koncentrace alkalického média je 0,1 až 5 %, s výhodou 1 až 5 %, nejvýhodněji 2 až 4 % hydroxidu alkalického kovu.
11. 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vedle přídavku roztoku se do procesového média přivádí dodatečně louh alkalického kovu.
12. 12. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že chmelová kyselina je v alkalickém médiu rozpuštěna jako sůl.
13. 13. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, v y z n a č u • · • · * · • · · · • · · « • · · · · • · · jící se t í m, že se roztok do procesového média přidává ručně.
14. 14. Způsob podle jednoho z předcházjících nároků 1 až 12, v yz n a ču j í c í se t í m, že se roztok piidává přes již přítomné dávkovači systémy do procesového média.
15. 15. Způsob výroby roztoku chmelové kyseliy pro přídavek k cukr obsahujícímu, vodnému procesovému médiu xtrakčních zařízení cukrovarnického průmyslu způsobem podle předcházejících nároků 1 až 14, vyznačující se t í m, že zahrnuje následující kroky způsobu:

    a) přípravu vodého média,

    b) zahříváí,

    c) přídavek chmelové kyseliny, zejména natavené chmelové kyseliny, při stanovení množství chmelové kyseliny tak, aby konečná koncentrace byla v předem stanoveném rozmezí koncentrací,

    d) přídavek alkalického média pro dosažení předem stanovené hodnoty pH,

    e) směšování alkalického média s přidanou chmelovou kyselinou,

    f) udržování směsi při zvýšeném teplotním rozmezí po předem stanoveené časové období,

    g) oddělení roztoku chmelové kyseliny ze směsi nebo naopak, jakož i

    h) ochlazení roztoku chmelové kyseliny.
16. 16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že koncentrace chmelové kyseliy v roztoku je v rozmezí 2 až 40 %, s výhodou 5 až 20 %, nejvýhodněji 10 až 15 %.
17. 17. Způsob podle nároku 15 nebo 16, vyznačující se t í ni, že se směs udržuje na teplotě v rozmezí 40 až 80 °C, s výhodou

    60 až 80 °C, nejvýhoději 65 až 75 °C..

    «· »« · · · * O • · ·« ♦ * · · · • * < · · · · · • * « *·»*·· · · ·· ·· ♦ · · · >»·»·>» ·· ’ « ·· ···
18. 18. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků 15 až 17, vyznačující se t í m, že se roztok chmelové kyseliny ochladí ne teplotu nižší než 10 °C, s výhodou na teplotu v rozmezí 2 až 7 °C.
19. 19. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků 15 až 18, vyznačující se t í m, že oddělený roztok chmelové kyseliny má hodnotu pH v rozmezí 7,0 až 13,0, s výhodou 7,5 až 12,0, nejvýhodněji 9,5 až 11,0.
20. 20. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků 15 až 19, vyznačující se t í m, že se jako chmelová kyselina používá β-kyselina, α-kyselina, iso-a-kyselina nebo jejich směs nebo isomerní chmelová kyselina a/nebo její deriváty zejména- alespoň převážně- tetrahydro-akyselina (THAA) nebo hexahydro^-kyselina (HHBA) nebo iso-a-kyselina (IAA), rho-iso-a-kyselina (RIAA). tetrahydro-iso-a-kyselina (THIAA) a/nebo hexahydroxid-iso-a-kyselina nebo jejich směs.
21. 21. Použití chmelové kyseliny ke kontrole obsahu mikroorganismů v cukr obsahujícím , vodném procesovém médiu extrakčních zařízení cukrovarnického průmyslu, vyznačující se tím, že se chmelová kyselina převedená v alkalickém médiu do roztoku přidává do procesového média, přičemž hodnota pH roztoku je vyšší než hodnota pH procesového média a chmelová kyselina přejde v procesovém médiu z disociované formy do nedisociované formy podle jednoho způsobového nároku 1 až 14.