CZ33159U1 - Hydrolyzát bílkovinné biomasy a směs jej obsahující - Google Patents
Hydrolyzát bílkovinné biomasy a směs jej obsahující Download PDFInfo
- Publication number
- CZ33159U1 CZ33159U1 CZ2019-36389U CZ201936389U CZ33159U1 CZ 33159 U1 CZ33159 U1 CZ 33159U1 CZ 201936389 U CZ201936389 U CZ 201936389U CZ 33159 U1 CZ33159 U1 CZ 33159U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- acid
- hydrolyzate
- mixture
- biomass
- carbon number
- Prior art date
Links
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims description 32
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 27
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims description 24
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 claims description 15
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 claims description 14
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical group OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 11
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 11
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 8
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 8
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 8
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 7
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 244000144977 poultry Species 0.000 claims description 5
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 4
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 4
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 4
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 4
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 13
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 8
- -1 C24 aliphatic fatty acids Chemical class 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 235000021588 free fatty acids Nutrition 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 6
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 6
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 6
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 6
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 5
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 150000001767 cationic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- 229910001412 inorganic anion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001411 inorganic cation Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 150000002759 monoacylglycerols Chemical class 0.000 description 3
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 3
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 150000002314 glycerols Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 150000002943 palmitic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000011492 sheep wool Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- GSSXLFACIJSBOM-UHFFFAOYSA-N 2h-pyran-2-ol Chemical compound OC1OC=CC=C1 GSSXLFACIJSBOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 description 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 150000001982 diacylglycerols Chemical group 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000003324 growth hormone secretagogue Substances 0.000 description 1
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 108010059345 keratinase Proteins 0.000 description 1
- 235000020778 linoleic acid Nutrition 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N linoleic acid group Chemical group C(CCCCCCC\C=C/C\C=C/CCCCC)(=O)O OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000021313 oleic acid Nutrition 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid group Chemical group C(CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)(=O)O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N palmitic acid group Chemical group C(CCCCCCCCCCCCCCC)(=O)O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000011175 product filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011814 protection agent Substances 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N tristearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F11/00—Other organic fertilisers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/12—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length by hydrolysis, i.e. solvolysis in general
- C07K1/122—Hydrolysis with acids different from HF
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B13/00—Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/74—Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Fodder In General (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká hydrolyzátu obsahujícího směs aminokyselin, peptidů a dalších biogenních látek připraveného z obtížného bílkovinného odpadního materiálu s obsahem keratinu a tuku například z peří z drůbežáren. Hydrolyzát připravený v přítomnosti slabé uhlíkaté kyseliny neobsahující žádné cizorodé látky kryje požadavky na surovinu pro přípravu preparátů kloubní výživy, na krmivo pro živočišnou produkci i na bio-stimulant či speciální hnojivá.
Dosavadní stav techniky
Hydrolyzáty z bílkovinného materiálu se tradičně připravují hydrolýzou v přítomnosti minerálních kyselin, louhů, které je nezbytné na konci procesu neutralizovat za vzniku solí. Tyto hydrolyzáty, následně mimo směsi aminokyselin, peptidů a dalších biogenních látek, obsahují i soli minerálních kyselin a louhů, což je diskvalifikuje pro taková využití, která vyžadují produkt bio kvalitě (pro přípravu preparátů kloubní výživy, krmivo pro živočišnou produkci, biostimulant a speciální hnojivá). Přítomnost solí zároveň neumožňuje aplikaci hydrolyzátů v zemědělství pro výživné, či ochranné postřiky rostlin, viz např. práci Taskin M., Kurbanoglu E.B.: J. Appl. Microbiol. 111, 826-834 (2011) a také práce Mokrejše P. a kol.: Chem. Listy 107, 709-712 (2013) a 108, 26-31 (2014). Podobně ve studii autorů Cheong C.W., Lee Y.S., Ahmad S.A., Ooi P.T., Phang L.Y.: Waste Management 79, 658-666 (2018) bylo odpadní kuřecí peří zhodnocováno alkalickou předúpravou, následovanou enzymatickou hydrolýzou, vedoucí k hydrolyzátu s konverzí peří 80 % při zachování 70 % proteinů. K ohřevu reakční směsi však použili nákladného elektrického mikrovlnného ohřevu. I v tomto případě byl hydrolyzát připravovaný alkalicko-enzymatickou hydrolýzou kuřecího peří, který obsahuje anorganické soli po nezbytné úpravě hodnoty pH, pro následné použití enzymatického katalyzátoru - keratinázy. Vysoká cena enzymatického katalyzátoru je také ekonomicky nevýhodná varianta.
Jinou cestou je náročný, i když rychlý, vysokotlaký postup přípravy aminokyselin z drůbežího odpadu v subkritické vodě při teplotě až 533 K a v přítomnosti 0,02 % hmotn. kyseliny sírové, viz Xian Zhu J. a kol.: Anal. Appl. Pyrol. 88, 187-191 (2010).
Přítomnost solí v hydrolyzátech je diskvalifikuje pro taková využití, která vyžadují produkt v bio kvalitě (pro přípravu preparátů kloubní výživy, krmivo pro živočišnou produkci, biostimulant a speciální hnojivá), které neumožňují aplikaci hydrolyzátů v zemědělství pro výživné, či ochranné postřiky rostlin, viz např. práce Taskin M., Kurbanoglu E.B.: J. Appl. Microbiol. 111, 826-834 (2011).
Podstata technického řešení
Předkládané technické řešení se týká hydrolyzátu obsahujícího směs aminokyselin, proteinů, triacylglyceridů, diacylgylceridů, monoacylglyceridů a alifatických karboxylových kyselin bez přítomnosti solí a tím s malým obsahem popelovin v produktu, který je připravený hydrolýzou obtížného bílkovinného odpadního materiálu s obsahem keratinu a tuku (například peří z drůbežáren, odpadní prachovité peří z čistíren lůžkovin, zvířecí chlupy) v přítomnosti slabé uhlíkaté kyseliny například kyseliny jablečné při tlaku pod 1,0 MPa.
Hydrolyzát obsahující pouze směs aminokyselin, peptidů a dalších biogenních látek je připravítelný postupem zahrnujícím následující kroky:
1) Vytvoření suspenze vody, odpadní živočišné biomasy (kuřecího peří) a přídavkem slabé
- 1 CZ 33159 U1 organické kyseliny např. kyseliny jablečné v tlakovém reaktoru
2) Vytvoření inertní atmosféry bez kyslíku pomocí syté vodní páry, CO2, Ar, N2 nebo jejich směsi.
3) Zahřátí směsi, za současného promíchávání, na reakční teplotu 90 až 150 °C
4) Zajištění reakčních podmínek, teploty 90 až 150 °C, tlaku alespoň 0,1 MPa a míchání po dobu alespoň 0,5 hodiny, s výhodou po dobu 5 až 8 hodin
5) Chladnutí hydrolyzátu na normální teplotu
6) Odstranění zbylých pevných podílů (nedoreagovaná biomasa, resp. popeloviny) s malou částí kapaliny od hydrolyzátu, například pomocí filtrace či dekantace
7) Recyklace části hydrolyzátu se zbylými pevnými podíly do následné hydrolýzy další biomasy.
V krocích 1 až 5 se získá kapalný produkt hydrolýzy (hydrolyzát) v inertní atmosféře v přítomnosti katalyzátoru na bázi slabé uhlíkaté kyseliny, s výhodou s disociační konstantou pak menší než 4 (např. organických karboxylových kyselin obsahujících jednu nebo několik karboxylových skupin, s výhodou kyseliny jablečné, vinné, citrónové, šťavelové, palmitové, stearové apod.), při tlaku alespoň 0,1 MPa a teplotě v rozmezí od 90 do 150 °C po dobu alespoň 0,5 hodiny. Vzniklý hydrolyzát obsahuje pouze směs nízkomolekulámích proteinů o relativní molekulové hmotnosti do 10 kD, rozpustných ve vodě, aminokyselin, acylglycerolů: monoacyl-, diacyl- a triacylglycerolů, kde acyl je odvozený od mastné kyseliny, s výhodou od Cl2 až C24 mastné kyseliny, nejvýhodněji od kyseliny olejové, linolové a/nebo palmitové), a C12 až C24 alifatických mastných kyselin, vzniklých rozkladem terciární struktury keratinu, resp. kolagenu a tuků z biomasy živočišného původu.
Krok 6 lze s výhodou provádět tak, že není nezbytná filtrace produktu, ale zbytkové pevné podíly, které se v průběhu chlazení usadí na dně reaktoru, zůstanou spolu s částí hydrolyzátu (max % objemu) v reaktoru. Takto je možno snížit zbytková množství nedoreagované biomasy.
V kroku 7 je část hydrolyzátu obsahující zbylé pevné podíly využita na iniciaci hydrolýzy vzhledem k tomu, že obsahuje aminokyseliny, čímž se sníží množství přidaného katalyzátoru na bázi slabé uhlíkaté kyseliny. Zároveň dochází k hydrolýze nedoreagované biomasy, což zajistí vyšší konverzi odpadní živočišné biomasy. Vzhledem k tomu, že část zbylých pevných podílů obsahuje popeloviny a další nezreagovatelné materiály, které se v reaktoru postupně hromadí, pohybuje se maximální počet recyklačních kroků mezi 5 až 10 v závislosti na čistotě vstupní suroviny.
Předmětem předkládaného technického řešení je tedy hydrolyzát bílkovinné biomasy obsahující směs aminokyselin, proteinů o relativní molekulové hmotnosti do 10 kD, triacylglyceridů, diacylgylceridů, monoacylglyceridů, ve kterých je acyl odvozený od Cl2 až C24 mastných kyselin, a Cl2 až C24 alifatických karboxylových kyselin, připravitelný způsobem, kdy se bílkovinná biomasa smíchá s vodou za vzniku suspenze, která se následně podrobí kyselé hydrolýze v inertní atmosféře syté vodní páry, CO2, Ar, N2 nebo jejich směsi při teplotě alespoň 90 °C a tlaku nasycených par vodné suspense alespoň 0,1 MPa v přítomnosti kyselého katalyzátoru. Takto připravený hydrolyzát bílkovinné biomasy neobsahuje žádné anorganické kationty ani anionty.
Ve výhodném provedení je pH kroku kyselé hydrolýzy menší než 5, přičemž kyselým katalyzátorem je organická (C2 až C8) karboxylová kyselina, s výhodou je kyselým katalyzátorem kyselina jablečná, kyselina citrónová, kyselina vinná nebo jejich směs.
-2CZ 33159 U1
V jednom provedení je množství použitého kyselého katalyzátoru alespoň 5 % hmotn. (vztaženo na celkovou hmotnost suspenze), s výhodou 10 až 50 % hmotn.
Ve výhodném provedení je doba kyselé hydrolýzy alespoň 0,5 hodiny, s výhodou od 0,5 h do 12 h, výhodněji od 3 h do 8 h.
Ve výhodném provedení je tlak nasycených par vodné suspenze v rozmezí od 0,1 do 0,28 MPa, s výhodou od 0,11 do 0,22 MPa.
Teplota kyselé hydrolýzy je s výhodou v rozmezí od 100 do 150 °C, s výhodněji od 120 do 140 °C.
S výhodou je bílkovinná biomasa vybraná z drůbežího peří a zvířecí srsti.
Předmětem předkládaného technického řešení je dále směs pro použití v zemědělství s obsahem aminokyselin, proteinů o relativní molekulové hmotnosti do 10 kD, triacylglyceridů, diacylgylceridů, monoacylglyceridů, ve kterých je acyl odvozený od Cl2 až C24 mastných kyselin, a C12 až C24 alifatických karboxylových kyselin, připravitelná způsobem, kdy se bílkovinná biomasa smíchá s vodou za vzniku suspenze, která se následně podrobí kyselé hydrolýze při teplotě alespoň 90 °C a tlaku nasycených par vodné suspense alespoň 0,1 MPa v přítomnosti kyselého katalyzátoru, přičemž se jako kyselý katalyzátor použije 5 až 50 % obj. hydrolyzátu bílkovinné biomasy podle předkládaného technického řešení. Takto připravená směs hydrolyzát bílkovinné biomasy neobsahuje žádné anorganické kationty ani anionty.
Ve výhodném provedení směsi podle předkládaného technického řešení se ke kyselému katalyzátoru ve formě hydrolyzátu bílkovinné biomasy podle předkládaného technického řešení přidá organická (C2 až C8) karboxylová kyselina, s výhodou kyselina jablečná, kyselina citrónová, kyselina vinná nebo jejich směs, s výhodou v množství od 1 do 10 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost hydrolyzované suspenze.
Výhodou předkládaného technického řešení je to, že hydrolyzát připravený paralelní kyselou hydrolýzou proteinů (především keratinu) a lipidických složek (tuku) iniciované organickou karboxylovou kyselinou nabízí dokonalé využití biogenních prvků, neboť obsahuje pouze výživné složky ve formě biogenních aminokyselin, ve vodě rozpustných nízkomolekulámích proteinů a volné mastné kyseliny (free fatty acid, FFA) s výhodnými povrchově aktivními vlastnostmi včetně jejich mono-, di- a tri-acylglycerolů (MAG, DAG, TAG). Toto složení hydrolyzátu je dosaženo paralelně-následnými, vratnými reakcemi, které probíhají podle následujících reakčních schémat:
(R-CO-NH-R‘)n + η H2O θ n(R-COOH) + n(NH2-R‘)
Keratin aminokyseliny & proteiny (R-CO-O)3-R‘ + 3 H2O θ 3 R-COOH + (H-O)3-R‘
Triacylglyceroly (TAG) volné mastné kyseliny & glycerol
TAG «-> DAG «-> MAG «-> FFA (postupná hydrolýza esterových vazeb TAG)
Vzniklý produkt má velmi výhodné složení s perspektivním využitím jak pro přípravu preparátů kloubní výživy, na krmivo pro živočišnou produkci i jako biostimulant či speciální hnojivo, jako stimulátor růstu (listové hnojivo s vysokým obsahem dusíku). Současně vykazuje biologický účinek jako ochranný prostředek rostlin před stresovými vlivy, jako je přemíra slunečního svitu a krátkodobý nedostatek vláhy. Tuto ochranu výhodně podporuje přítomnost vzniklých volných
-3 CZ 33159 U1 mastných kyselin hydrolýzou tukového podílu peří, které vykazují povrchově aktivní vlastnosti, a tím usnadňují vytvoření souvislého filmu kapalného hydrolyzátu.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příprava hydrolyzátu z obtížného bílkovinného odpadního materiálu s obsahem keratinu a tuku se provádí vodou při zvýšené teplotě v tlakovém autoklávu v přítomnosti slabé uhlíkaté kyseliny, na příklad kyseliny jablečné, která je homogenním katalyzátorem hydrolytického rozkladu bílkovin a tuků, obsažených ve struktuře odpadní biomasy.
K provedení hydrolýz byl použit poloprovozní tlakový autokláv objemu 25 1, s pomocí kterého byly úspěšně ověřeny dřívější výsledky z čtvrtprovozních autoklávů, objemu 2, resp. 2,5 1. Jako kyselý katalyzátor byla výhodně použita kyselina jablečná, kterou není nutné z finálního hydrolyzátu odstraňovat. Alternativně lze podobně použít kyselých bioodpadů s obsahem kyseliny jablečné, či jiných organických karboxylových kyselin, např. ze zpracování ovoce v potravinářském sektoru. Reakční produkt byl po vychladnutí filtrován s použitím vakuové nuče.
Příklad 1. Příprava hydrolyzátu bílkovinné biomasy
Hydrolyzát byl připraven v poloprovozním autoklávu ve formě vsádkového reaktoru, opatřeným rotačním lopatkovým míchadlem, do kterého bylo vloženo 1,5 kg nastříhaného zmraženého odpadního kuřecího peří (sušina 35 % hmotn.), 10 % hmotn. kyseliny jablečné a 15 1 pitné vody. Autokláv byl ve 4 testech inertizován oxidem uhličitým a za neustálého promíchávání při frekvenci 420 min1 byla vsádka vyhřátá v jednotlivých testech na teploty v rozmezí 85 až 126 °C a při přetlaku 0,11 až 0,22 MPa a udržována při těchto podmínkách po dobu 4h. Po ochlazení a filtraci kapalný produkt (hydrolyzát) obsahoval aminokyseliny a rozpuštěné nízkomolekulámí proteiny. V Tabulce I jsou zastoupení proteinů, aminokyselin, triacylglycerolů, monoacylglycerolů a volných mastných kyselin (především kyselin stearové a palmitové) pro 3 hydrolyzáty připravené při teplotách od 85, 104 a 126 °C.
Tabulka I: Typické zastoupení aminokyselin, nízkomolekulámích proteinů o relativní molekulové hmotnosti do 10 kD, triacyl- a monoacyl-glycerolů a volných mastných kyselin ve zfiltrovaných hydrolyzátech kuřecího peří po 4 hodinách při teplotách 85, 104 a 126 °C a příslušném tlaku v rozmezí 0,11 až 0,22 MPa.
| Teplota | Tlak | Proteiny | Aminokyseliny | Triacylglyceroly | Monoacylglyceroly | Volné mastné kyseliny |
| (°C) | (MPa) | (mg/1) | (mg/1) | (a.u.) | (a.u.) | (a.u.) |
| 85 | 0,11 | 0 | 0,2 | 12 506 | 642 | 41 594 |
| 104 | 0,13 | 264 | 37 | 10 332 | 2 012 | 28 832 |
| 126 | 0,22 | 1 830 | 305 | 90 609 | 5 311 | 20 849 |
Příklad 2. Příprava směsi pro použiti v zemědělství
Směs pro použití v zemědělství, obsahující aminokyseliny, proteiny o relativní molekulové hmotnosti do 10 kD, triacylglyceridy, diacylgylceridy, monoacylglyceridy, ve kterých je acyl odvozený od Cl2 až C24 mastných kyselin, a Cl2 až C24 alifatické karboxylové kyseliny, přičemž tato směs neobsahovala žádné anorganické kationty a anionty, byla připravena za využití části reakční směsi z minulého experimentu (viz Příklad 1) o objemu 4 1 obsahující pevné podíly,
-4CZ 33159 U1 která byla recyklována. K reakční směsi z Příkladu 1 bylo přidáno 1,5 kg nastříhaného zmraženého odpadního kuřecího peří (sušina 35 % hmotn.), 6 % hmotn. kyseliny jablečné (vztažené k celkové hmotnosti hydrolyzované suspenze, včetně hydrolyzátu z předcházejícího kroku) a 11 1 pitné vody.
Dále bylo postupováno jako v Příkladu 1, přičemž teplota odpovídala 126 °C. Zastoupení jednotlivých složek v hydrolyzátu je uvedeno v Tabulce II.
Tabulka II
| Teplota | Tlak | Proteiny | Aminokyseliny | Triacyl- | Monoacyl- | Volné mastné |
| glyceroly | glyceroly | kyseliny | ||||
| (°C) | (MPa) | (mg/1) | (mg/1) | (a.u.) | (a.u.) | (a.u) |
| 126 | 0,22 | 1 920 | 321 | 91 280 | 5 398 | 19 143 |
Příklad 3
Do autoklávu opatřeného rotačním lopatkovým míchadlem bylo předloženo 35 g suché ovčí vlny, 10 % hmotn. kyseliny citrónové a 950 ml pitné vody. Autokláv byl vypláchnut oxidem uhličitým a za neustálého promíchávání při frekvenci 420 min1 byla vsádka vyhřátá na teplotu 125 °C a při tlaku 0,2 MPa a udržována při těchto podmínkách po dobu 8 h. Získaný hydrolyzát obsahoval 0,22 g/1 aminokyselin a 7,6 g/1 rozpustných nízkomolekulámích proteinů, přičemž konverze ovčí vlny, vyjádřená úbytkem hmotnosti suché tuhé fáze činila 25 %.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (10)
1. Hydrolyzát bílkovinné biomasy obsahující směs aminokyselin, proteinů o relativní molekulové hmotnosti do 10 kD, triacylglyceridů, diacylgylceridů, monoacylglyceridů, ve kterých je acyl odvozený od mastných kyselin s počtem uhlíků 12 až 24, a alifatických karboxylových kyselin s počtem uhlíků 12 až 24, připravitelný způsobem, kdy se bílkovinná biomasa smíchá s vodou za vzniku suspenze, která se následně podrobí kyselé hydrolýze v inertní atmosféře syté vodní páry, CO?, Ar, N? nebo jejich směsi při teplotě alespoň 90 °C a tlaku nasycených par vodné suspense alespoň 0,1 MPa v přítomnosti kyselého katalyzátoru.
2. Hydrolyzát podle nároku 1, kde pH kroku kyselé hydrolýzy je menší než 5, přičemž kyselým katalyzátorem je organická karboxylová kyselina s počtem uhlíků 2 až 8, s výhodou je kyselým katalyzátorem kyselina jablečná, kyselina citrónová, kyselina vinná nebo jejich směs.
3. Hydrolyzát podle kteréhokoliv z předchozích nároků, kde množství kyselého katalyzátoru je alespoň 5 % hmotn., s výhodou 10 až 50 % hmotn.
4. Hydrolyzát podle kteréhokoliv z předchozích nároků, kde doba kyselé hydrolýzy je alespoň 0,5 hodiny, s výhodou od 0,5 h do 12 h, výhodněji od 3 h do 8 h.
5. Hydrolyzát podle kteréhokoliv z předchozích nároků, kde tlak nasycených par vodné suspenze je v rozmezí od 0,10 do 0,28 MPa, s výhodou od 0,11 do 0,22 MPa.
-5 CZ 33159 U1
6. Hydrolyzát podle kteréhokoliv z předchozích nároků, kde teplota kyselé hydrolýzy je v rozmezí od 100 do 150 °C, s výhodou od 120 do 140 °C.
7. Hydrolyzát podle kteréhokoliv z předchozích nároků, kde bílkovinná biomasa je vybraná z drůbežího peří a zvířecí srsti.
8. Směs pro použití v zemědělství s obsahem aminokyselin, proteinů o relativní molekulové hmotnosti do 10 kD, triacylglyceridů, diacylgylceridů, monoacylglyceridů, ve kterých je acyl odvozený od mastných kyselin s počtem uhlíků 12 až 24, a alifatických karboxylových kyselin s počtem uhlíků 12 až 24, připravitelná způsobem, kdy se bílkovinná biomasa smíchá s vodou za vzniku suspenze, která se následně podrobí kyselé hydrolýze při teplotě alespoň 90 °C a tlaku nasycených par vodné suspense alespoň 0,1 MPa v přítomnosti kyselého katalyzátoru, přičemž se jako kyselý katalyzátor použije 5 až 50 % obj. hydrolyzátu bílkovinné biomasy podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7.
9. Směs podle nároku 8, kde se ke kyselému katalyzátoru ve formě hydrolyzátu bílkovinné biomasy podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7 přidá organická karboxylová kyselina s počtem uhlíků 2 až 8, s výhodou kyselina jablečná, kyselina citrónová, kyselina vinná nebo jejich směs.
10. Směs podle nároku 9, kde organická karboxylová kyselina s počtem uhlíků 2 až 8 se přidá v množství od 1 do 10 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost hydrolyzované suspenze.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36389U CZ33159U1 (cs) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Hydrolyzát bílkovinné biomasy a směs jej obsahující |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36389U CZ33159U1 (cs) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Hydrolyzát bílkovinné biomasy a směs jej obsahující |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ33159U1 true CZ33159U1 (cs) | 2019-08-27 |
Family
ID=67769793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36389U CZ33159U1 (cs) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Hydrolyzát bílkovinné biomasy a směs jej obsahující |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ33159U1 (cs) |
-
2019
- 2019-07-03 CZ CZ2019-36389U patent/CZ33159U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2667427C2 (ru) | Пищевой белковый ингредиент и способы его получения | |
| US4473589A (en) | Protein liquefication process and products | |
| WO2017164481A1 (ko) | 동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법 | |
| RU2383586C1 (ru) | Способ получения кальциевых мыл для кормов для животных | |
| KR101171193B1 (ko) | 도축 부산폐기물을 이용한 펩티드 및 이의 제조방법 | |
| GB2112001A (en) | Trophic agent | |
| Zinina et al. | Analysis of modern approaches to the processing of poultry waste and by-products: prospects for use in industrial sectors | |
| CZ33159U1 (cs) | Hydrolyzát bílkovinné biomasy a směs jej obsahující | |
| JP2024515337A (ja) | 細胞増殖培地の製造方法及び製造システム | |
| KR20180104844A (ko) | 생선 내장물 및 부산물을 이용한 애완견 사료 | |
| CZ34016U1 (cs) | Hydrolyzát z odpadního peří s obsahem proteinů a lipidů | |
| CN112868895A (zh) | 一种蚯蚓和生物质混合酶解制备水溶性营养物质的方法 | |
| CZ2015629A3 (cs) | Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové | |
| CZ307856B6 (cs) | Způsob hydrolýzy bílkovinné biomasy, kapalný hydrolyzát připravitelný tímto způsobem a jejich použití | |
| Selvamuthukumaran | Value Addition of Meat and Poultry Processing Industrial Waste | |
| RU2808050C1 (ru) | Способ получения белкового гидролизата из отходов переработки трески атлантической | |
| Hussain et al. | Transforming Fish Waste for Economic and Environmental Gains | |
| WO2024232842A1 (en) | Method of production of hydrolyzed keratin and amino acid from chicken feather and poultry slaughterhouse remains | |
| RU2015673C1 (ru) | Способ получения белкового продукта | |
| RU1822723C (ru) | Способ получени белково-жировой добавки дл м сных фаршевых изделий | |
| Ramakrishnan et al. | An Overview of Bioprocessing and Biorefinery Approach for Sustainable Fisheries | |
| CN1629266A (zh) | 用油渣生产脂肪粉的方法 | |
| WO2015053650A1 (ru) | Способ йодирования и йодсодержащий продукт для применения в кормлении животных и птицы | |
| RU1789179C (ru) | Способ переработки кератинсодержащего сырь на корм | |
| SU1561939A1 (ru) | Способ переработки гидробионтов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20190827 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20230703 |