DE2853157A1

DE2853157A1 - Verfahren und vorrichtung zum teilweise oder vollstaendigen enzymatischen abbau eines niedermolekularen stoffes

Info

Publication number: DE2853157A1
Application number: DE19782853157
Authority: DE
Inventors: Josef Prof Dr Grosserhode; Franz Prof Dipl Kfm Roiner; Juergen Ing Grad Tuchenhagen
Original assignee: ROINER FRANZ XAVER JULIUS PROF
Current assignee: ROINER FRANZ XAVER JULIUS PROF
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1980-06-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zum teilweise oder
vollständigen enzymatischen Abbau eines niedermolekularen Stoffes Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum teilweise oder vollständigen enzymatischen Abbau eines niedermolekularen Stoffes, wie z.B. Lactose, in einem wässrigen polydispersen System aus niedermolekularen und hochmolekularen Stoffen, wie z.B. Milch, Molke,Permeat u.dgl.
Ein bekanntes Verfahren besteht darin, daß das -Enzym der Dispersion ohne Rückgewinnung zugesetzt wird. Dies hat aber den technologischen Nachteil, daß es teuer ist und z.B. bei Lebensmitteln ein unerwünschter Stoff eingebracht wird.
Ein zweites bekanntes Verfahren arbeitet mit gelösten Enzymen in einer Membrankammer, die von einem Ultrafiltrat der Dispersion durchströmt wird. Neben der aufwendigen Membrantechnologie sind weitere Nachteile darin zu sehen, daß die Membranen durch Ablagerungen der Inhaltstoffe der Dispersion verstopfen und, da es nicht gelingt, unter sterilen Bedingungen zu arbeiten, die Membranfüllungen verderben.
Ein drittes bekanntes Verfahren arbeitet mit immobilisierten Enzymen, die von einem Substrat durchströmt werden. Hierbei gelingt. es nicht, genügend Aktivität auf den Träger zu fixieren.
Auch weist die vorhandene Aktivität nur eine begrenzte Lebensdauer auf, da keine Abriebfestigkeit besteht. Auch der Versuch, Abriebfestigkeit durch Einbettung in das Innere poröser, schwammartiger Glaskugeln oder quellbarer Gele zu erreichen, führt zu keinem befriedigenden Erfolg, da hierbei die Gefahr der Selbsthemmung durch mtagelnden Abtransport der Abbauprodukte besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zu verbessern und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das keine Selbsthemmung und keine Abnutzungserscheinungen der Enzympräparate aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies gelöst durch die in dem Kennzeichen des Hauptanspruches enthaltenen Merkmale.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 enthalten.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor, die gekennzeichnet ist durch die Merkmale des in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6.
Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 7 bis 9 enthalten.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß eine vollkommene Trennung zwischen der zu behandelnden Dispersion und dem Enzympräparat vorhanden ist. Dies führt dazu, daß keine Selbsthemmung und keine Abnutzungsvorgänge bei den Enzympräparaten auftreten. Durch die Zugabe der von den Abbauprodukten befreiten Dispersion zu der Ausgangsdispersion ist es möglich, stets in optimalen pH- bzw. SH-Bereichen zu arbeiten.
Zudem ist es möglich, durch unterschiedlichen Druck in den Teilen, die die zu behandelnde Dispersion bzw. das Enzympräparat enthalten, das Verfahren zu steuern. Auch ist kein großer technologischer Aufwand nötig, da z.B. im Handel übliche Rohre benutzt werden können, von denen bekannt ist, dass ihre Wände für Moleküle bis zu einer bestimmten Größe durchlässig sind.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß keine besonders präparierte Enzyme verwendet werden müssen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des Lactoseabbaus an zwei Beispielen erläutert.
Beispiel 1 Molke mit einem Milchzuckergehalt von etwa 4,5 %, einem Salzgehalt von etwa 0,75 % und einem Eiweißgehalt von etwa 0,6 % wird in einem vollkontinuierlichen-Prozeß entzuckert.
Ein wärmeisoliertes Doppelrohr, dessen inneres Rohr für Milchzucker in Lösung durchlässig ist, wird im Innenrohr, das für das entsprechende Enzympräparat undurchlässig ist, mit diesem beschickt.
Im Außenrohr fließt Molke. Der enzymatische Prozeß wird dadurch in Gang gesetzt, daß Lactose durch die Wand des Rohres in das Innenrohr eintritt, und daßpisaccharid in die entsprechenden Monosaccharide gespalten wird. Die Spaltprodukte können durch die Rohrwandung wieder in die Ausgangsdispersion gelangen.
An geeigneter Stelle wird Molke aus dem Rohrsystem entnommen und der gespaltene Zucker durch z.B. Kristallisationsverfahren aus der Lösung entfernt.- Es verbleibt eine Eiweiß-Salzlösung, die je nach Verwendungszweck weiterbehandelt werden kann.
Ebenso ist es denkbar, daß die Entsalzung der Molke während des enzymatischen Prozesses oder davor durch z.B. ein Dialyseverfahren vorgenommen wird, die entsalzte aber noch Zucker und Eiweiß enthaltende Lösung dem enzymtischen Prozeß wieder zugeführt und damit dieser gesteuert wird.
Beispiel 2 Entzuckerung von Milch und Herstellung eines súßsauren Konzentrates.
Magermilch mit einem Milchzuckergehalt von etwa 4,8 %, einem Eiweißgehalt von etwa 3,4 % und einem Salzgehalt von etwa 0,8% wird in einem Ggrungsbehälter auf Reaktionstemperatur gebracht.
In den Gärungsbehälter wird ein für Lactoselösungen und Milchsäurelösungen durchlässiges Rohrmaterial eingebracht, in dem sich das Enzympräparat befindet. Zwei Prozesse werden in Gang gesetzt: 1. Enzymatischer Zuckerabbau zu Milchsäure, 2. Enzymatische Lactosespaltung.
Um einen möglichst schnellen enzymatischen Abbau zu erreichen, werden zum einen das Enzympräparat sowie das polydisperse System in Bewegung gehalten, zum anderen wird nach einer Anlaufperiode die im enzymatischen Abbaustadium sich befindende Magermilch in einem Teilstrom einem Trennverfahren, beispielsweise einer Ultrafiltration unterworfen. Das Retentat wird dem Abbauprozeß wieder zugeführt, das Permeat wird einem weiteren Trennverfahren unterzogen, z.B. einen Ionenaustausch. Dabei wird das Anion Milchsäure abgetrennt. Das von der Milchsäure abgetrennte Permeat wird sodann als Neutralisationsmittel dem enzymatischen Abbauprozeß wieder zugeführt. Dieser Vorgang findet solange statt, bis der Ausgangszuckeranteil in gewisse Anteile Milchsäure und Monosaccharide abgebaut ist. Die Anteile hängen vom jeweiligen Verwendungszweck ab. Nach Abschluß des enzymatischen Abbaus liegen zwei Erzeugnisse vor: 1. eine vollentzuckerte oder teilentzuckerte konzentriersa Eiweißlösung, die zu weiteren Produkten verarbeitet werden kann ) 2. eine süßsaure entsalzte, konzentrierbare wässrige Lösung.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum teilweisen oder vollständigen enzymatischen.

Abbau eines niedermolekularen Stoffes, wie z.B. Lactose, in einem wässrigen polydispersen System aus niedermolekularen und hochmolekularen Stoffen, wie z.B. Milch, Molke, Permeat u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Enzympräparat ohne Vermischung in das wässrige polydisperse System eingebracht, der niedermolekulare Stoff abgetrennt und enzymatisch abgebaut wird und die Abbauprodukte dem polydispersen System wieder zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige polydisperse System und/oder das Enzympräparat in geeigneter Weise zueinander strömen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbauprodukte kontinuierlich oder schrittweise aus dem polydispersen System entfernt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen durch Trennung, Neutralisation oder Konzentrationsveränderung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Abbauprodukten befreite polydisperse System dem Ausgangs system ganz oder teilweise zugesetzt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzympräparat in einem Körper, dessen Wandung für Moleküle bis zu einer bestimmten Größe durchlässig ist, ohne Vermischung des Enzympräparates mit der wässrigen Dispersion in einen Behälter mit dem letzteren einbringbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus einem Rohr besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der enzymatische Abbau in einem Doppelrohr stattfindet, wobei das Innenrohr für den niedermolekularen Stoff durchlässig ist und das Enzympräparat enthält und das Außenrohr die wässrige Dispersion enthält.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der die wässrige Dispersion oder der das Enzympräparat enthaltende Teil gegenüber dem anderen Teil einen höheren atmosphärischen Druck aufweist.