DK177057B1 - Produkt af hydrolyseret marint protein, fremgangsmåde til dets fremstilling og anvendelse - Google Patents

Abstract

Den foreliggende opfindelse angår et produkt af hydrolyseret marint protein og en fremgangsmåde til fremstilling af produktet. Yderligere angår opfindel sen et foderprodukt til dyr, inklusive mennesker, og et vækstmedie omfatten de produktet af hydrolyseret marint protein. Proteinproduktet kan være hydro lyseret ved enzymatisk aktivitet, bakteriel aktivitet, med syrer, ved kogning eller en hvilken som helst kombination af disse. Proteinproduktet kan også indbefatte en peptidfraktion fra limvand, der indeholder bioaktive peptider. Foderproduktet kan være et hvilken som helst næringsprodukt, som kan ind tages af hvilke som helst dyr, inklusive mennesker.

Description

i DK 177057 B1

Teknisk område

Den foreliggende opfindelse angår et produkt af hydrolyseret marint protein og en fremgangsmåde til fremstilling af produktet. Yderligere angår 5 opfindelsen et foderprodukt til dyr, inklusive mennesker, og et vækstmedie omfattende produktet af hydrolyseret marint protein.

Proteinproduktet kan være hydrolyseret ved enzymatisk aktivitet, bakteriel aktivitet, med syrer, ved kogning eller en hvilken som helst kombination af 10 disse. Proteinproduktet kan også indbefatte en peptidfraktion fra limvand, der indeholder bioaktive peptider. Foderproduktet kan være et hvilken som helst næringsprodukt, som kan indtages af hvilke som helst dyr, inklusive mennesker.

15 Opfindelsens baggrund

Biprodukter fra fiskeri, landbrug med dyrehold og marine akvakulturer er protein-, kulhydrat-, olie- og fedtkilder. Mængden af biprodukter fra fiskeforarbejdningen, mejeri- og levnedsmiddelindustrien er enorm, og vokser, f.eks. udvikles akvakultur fortsat. Det medfører såvel logistiske som 20 miljømæssige udfordringer. At anvende store mængder traditionelle fiskebiprodukter til husdyr er i praksis vanskeligt, fordi store mængder af mel og ensilage produceres fra produkter, der, når de er flere dage gamle, vil give produkterne en ubehagelig afsmag og kunne påvirke dyrenes helbred.

Produktionen af LT (lavtemperaturmel) eller mel med højere kvalitet fra frisk 25 fisk, uden disse problemer, har vist at forbedre foderkvaliteten og vækstudviklingen. Der er allerede blevet stillet krav omkring værdien af hydrolysater som sunde produkter. (Journal of Food Science - Functional properties of Herring protein hydrolysate. På mejeriområdet beskriver Maubois et al i US patent 4 427 558 - Hydrolysis of whey proteins -30 anvendelse af levnedsmidler som medicin: Animal Feed Sci. Technology July 2 DK 177057 B1 1996 - Oullet D. R. Hydrolyserede proteiner er blevet overvejet som næringskilde for drøvtygger, som middel til forbedring af mælkeproduktion og begrænsning af nitrogentab gennem udskildelse).

5 Anvendelse af valle som dyrefoder er vel etableret, baseret på proteinernes funktionelle egenskaber og energien som tilføres af laktosen. Standard fiskemel tilsættes ofte i ca. 5 % for at fremme ydelsen. Fodringen af smågrise med dette er specielt fordelagtig. Valle anvendes også som tilskud til kalve, som kalvemælkserstatning og til malkekøer. Ydermere er svine- og 10 kvægplasmaproteiner blevet anvendt i vidt omfang som foder til forbedring af helbred, vækst og den generelle ydelse. Anvendelsen af plasmaproteiner er nu ophørt i EU, efter at det er blevet kendt, at fodring af pattedyr med deres egne proteiner kan medføre store helbredsrisici. Problemerne med BSE (Bovin Spongiform Encephalopati) antages at være forårsaget af denne 15 praksis. Anvendelsen af pattedyrproteiner (undtagen fra mælk) i dyrefoder (med undtagelse af kødædende dyr) er nu forbudt i EU. Undtagelsen er fiskeprotein, som kommer fra en helt forskellig dyreart, som kan anvendes som dyrefoder, til fugle, pattedyr og mennesker.

20 Eftersom behovet for valleprotein er steget verden over, tilsættes erstatningsproteiner, hovedsagelig sojamel, som valleerstatning. Disse proteiner er hovedsagelig i deres native råtilstand, og der er problemer forbundet med fordøjelsen og adsorptionen af disse proteiner. Trypsin, et naturligt proteolytisk enzym i fordøjelsessytemet, inhiberes af visse 25 aminosyregrupper til stede i sojaproteiner. Dette påvirker fordøjeligheden hos f.eks. smågrise, som har lave trypsinniveauer.

Fiskeproteiner og fiskemel er også historisk blevet anvendt som en god kilde for protein og mineraler for mejeri-, svine-, og fjerkræindustrien. De er 30 naturlige gode kilder for de essentielle aminosyrer lysin og methionin.

Sporstoffer af jod og selen også fordelagtige. Dette anses til at fortsætte, og 3 DK 177057 B1 efterspørgslen vil stige, såfremt de tekniske spørgsmål vedrørende renhed, saltindhold og uønskede nitrogenforbindelser løses.

Blandingen af hydrolyseret marint protein kombineret med den naturlige 5 sødme af laktose og den forbedrede kvalitet er alle baseret på fjernelsen af alle uønskede biogene aminer ved membranteknologi, som foreslåes her.

Tilgængelighed af klaret marint proteinhydrolysat og limvandspeptidfraktion indeholdende bioaktive peptider tillader nu en erstatning af de værdifulde 10 valleproteiner i ultrafiltreringspermeatet fra mejerier. Fodring af grise med disse fordelagtige marine proteiner er i tests blevet sammenlignet med pattedyrplasmaproteiner og viser en forbedring af ydelsen (Europæisk patentansøgning EP 09 512 837 A1). Det er specielt rigt på de essentielle aminosyrer lysin og methionin. Lysin er særdeles vigtigt i svinediæt. Andre 15 undersøgelser har vist, at næringsværdien af fiskehydrolysat, når man anvender kontrolleret hydrolyse af syrnet ensilage, kan øge væksten, men hydrolyseringsgraden påvirker også bitterheden (Enzymatic Hydrolysis of by products from fish processing- Journal of Science Food & Agriculture 80-: 581-589 (2000)).

20

Fløje niveauer af histamin kan føre til scombroid forgiftning. Symptomerne på dette indbefatter, efter en kort inkubationsperiode, udslet, ansigtsrødme, opkast, diarré, åndenød (vanskelig eller besværlig vejrtrækning), hovedpine og metallisk/peberagtig smag i munden. Fløje niveauer af toksiske aminer 25 absorberes i tarmen, og detoksificeres normalt i leveren og elimineres efterfølgende via nyrerne, men vedvarende eksponering medfører til sidst forstyrrelser i organcellerne, der fører til lever- og nyresvigt. Ifølge FDA i Amerika anses fisk med mere end 50 ppm histamin som fordærvet, selv om forgiftningen normalt opstår ved mere end 200 ppm. Anvendelsen af 30 fordærvet fisk, affald og kombinationen af dårlig håndtering fører generelt til høje niveauer af histamin i mel og andre produkter.

4 DK 177057 B1 I mejeriindustrien og i mindre omfang i fiskeindustrien har anvendelsen af membranteknologien muliggjort processer til at separere proteiner fra de traditionelle biprodukter. Valle er et biprodukt fra ost- og kaseinfremstilling.

5 Det er blevet anvendt i hundrede år som foderprodukt for dyr, specielt malkekøer og grise. Det indeholder alle de opløselige mælkeproteiner, som albumin og immunoglobuliner, og antimikrobielle midler, såsom lactoferrin og lactoperoxidase. Disse er naturtlige beskyttelsesmidler for ungdyr.

Udviklingen af membranfiltrering har gjort det muligt for mejerivirksomheder 10 at udnytte værdien af disse proteiner med høj næringsværdi til modermælkserstatning, bageriprodukter, helsekost og forbedrede mejeriprodukter. Til gengæld har det medført et overskud af ultrafiltrerings (UF) permeater, som ofte er vanskellige at komme af med.

15 Proteinerne udgør kun 10-12 % af tørstoffet i valle. De resterende 90 % består af laktose og mineraler, specielt fysiologisk vigtige makromineraler, såsom magnesium, calcium, fosfor og kalium, plus ikke-proteinnitrogen.

Mineralerne til stede i UF-permeat udnyttes mere effektivt af grise end mineraler i vegetabilsk foder (Principles of Swine Nutrition - Texas A&M 20 University).

Laktose udgør ca. 75 % af det resterende tørstof i valle og er hovedenergikilden for diende pattedyrunger. Forsøg er blevet udført for at kombinere kommercielt produceret, oprenset laktose med syntetiske 25 aminosyrer til erstatning af valle i babykost (USA Animal and Dairy Science -Dove 1998), som viste, at ydelsen var svarende til valle. Der er i disse undersøgelser vist, at laktose og aminosyrer kan erstatte valle i kosten hos tidlig fravænte smågrise til op til en rest på 5 % valle i foder. Gennem reduktionen af valle i diæten kan griseproducenter reducere 30 foderomkostningerne for tidligt fravænte smågrise. I disse undersøgelser var også et fiskemelniveau på 5 % til stede i alle forsøg.

5 DK 177057 B1

Nogle undersøgelser har vist (J Food Sci Vol 64 No. 6, 1999.Functional Properties of Fish Hydrolysate from Herring [Clupea harengus]), at et hydrolysat med god emulgeringsstabilitet og passende 5 skumekspansionsevne tilvejebringes, når der hydrolyseres ved anvendelse af lignende enzymatiske metoder. Sammenlignet med standard melproduktion var andelen af hydrolyseret protein øget i den vandige fraktion, mens fedtindholdet var betydeligt reduceret, hvilket tillader en bedre fedtseparering.

10

Nogle nye metoder til produktion af tørfoder er også blevet udviklet -Tørfoder til fisk US patent 6168 815 Alfa Laval og US Patent 6 036 983 NovoNordisk AS.

15 Udfordringen er at fremstille et højkvalitet proteinderivat fra disse biprodukter, som har lave mineralniveauer, specielt natrium og klorid, og lave niveauer af uønskede aminforbindelser, samt andre restprodukter fra enzymatisk og mikrobiel nedbrydning af aminosyrer.

20 Anvendelsen af UF på hydrolyserede fiskeproteiner er blevet forsøgt kommercielt ved forskellige lejligheder, men er altid mislykket på grund af i neffektiviteten af processen, omkostningerne, membransystemet og de tilgængelige membranmaterialer.

25 En anden udfordring eksisterer på grund af bitterheden, der forårsages af peptonproduktion. Tidligere kendt teknik beskriver smagskontrol, som etableres ved sødning af peptoner og proteinfraktioner ved inkubation med en lactobacillus. US patent 6 214 585 beskriver, at lactobacilli formår at udnytte laktose som substrat, således at tilsætning af mælkeprotein UF- 30 permeat indeholdende laktose i betydelig grad ville forbedre denne proces. Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse reducerer problemet 6 DK 177057 B1 med uønsket bismag ved at reducere indholdet af biogene aminer. Derved bevares tilsat laktose, og behovet for tilsætning af lactobacilli reduceres.

WO01/28353 A2 beskriver en enzymatisk fremgangsmåde til at opnå et proteinhydrolysat fra et naturligt forekommende protein-indeholdende 5 råmateriale. Fremgangsmåden omfatter 5 trin, inklusiv et trin der omfatter inkubering af råmaterialet med en proteolytisk Gad/dae-spec/es-tilberedning. Proteinhydrolysatet kan efterfølgende behandles ved sedimentation, filtrering eller centrifiguering. I modsætning hertil omfatter den foreliggende opfindelse en fremgangsmåde, der blandt andet omfatter ultrafiltrering og nanofiltrering 10 (NF) af UF-permeatet, der er tilvejebragt ved kontrolleret hydrolyse af et biprodukt fra fisk og/eller andre marine industrier/kilder. I den foreliggende opfindelse inkuberes der ikke med en Gacf/cfae-spec/es-tilberedning.

Kendt teknik eksisterer for anvendelsen af keramisk mikrofiltrering på 15 limvand. Det anvendes kommercielt i Norge, og producerer et permeat, der sælges som tilsætningsstof til levnedsmidler, til fiskesupper, smagsstoffer og som ingrediens. De anvendte membraner er 0,2 pm titaniumoxidmembraner, produceret af Membralox (Frankrig). Europæisk patentansøgning EP 0951 837 A1 vurderer produktionen af bioaktive peptider til forøgelse af 20 dyrevæksten, omfattende fremstillingen og anvendelsen i sammensætninger til forøgelse af væksten af varmblodige dyr og fisk. Sammendraget præsenterer opfindelsen som fremstilling afen bioaktiv peptidsammensætning ved brug af enzymatisk hydrolyse under anvendelse af enzymer afledt fra maven af atlanterhavstorsk. Dette er sammenlignet med 25 plasmaprotein (blod æg valle) og tilbydes som et alternativt protein til vækstforøgelse af varmblodige pattedyr. Som ved standardhydrolyse benytter den foreliggende opfindelse enzymer ved kontrolleret tid og temperatur for at frembringe et standardprodukt. Sammenlignede forsøg viser fordelene af anvendelsen af disse peptider som erstatning for 30 plasmaproteiner.

7 DK 177057 B1

Kort beskrivelse af opfindelsen

De aktuelle hydrolyserede proteinprodukter, som anvendes f.eks. som ingrediens i foder, indeholder et højt niveau af monovalente ioner og biogene 5 aminer, hvilket, som beskrevet andetsteds, giver produktet en dårlig smag og er et problem.

Dette problem løses ved den foreliggende opfindelse. Et nyt hydrolyseret proteinprodukt tilvejebringes, omfattende en signifikant reduktion af niveauet 10 af ikke-protein nitrogen, aminer og monovalente ioner, som reducerer den toksiske effekt af biogene aminer og den høje saltkoncentration.

Videre er det en udfordring at komme af med det store vandvolumen under fremstilling af det hydrolyserede proteinprodukt. Normalt fjernes vand 15 gennem fordampning, som er en stærk energikonsumerende proces.

Den foreliggende opfindelse løser dette problem ved at kombinere UF og NF, der omfatter ultrafiltrering og nanofiltrering (NF) af UF permeatet, hvorved mere end 70 % af vandet fjernes. Dermed fjernes det energikrævende 20 fordampningstrin næsten.

En sådan betydelig reduktion af molekyler med lille molekylvægt og vand var uventet, fordi de fysiske egenskaber af limvand og ensilage gør dem meget vanskelige at bearbejde vha. de fleste industrielle membraner.

25

Den kombinerede anvendelse af keramisk UF ved høj temperatur og den kontrollerede koncentrering ved NF gav en høj produktkoncentration, og med fjernelsen af uønskede forbindelser, en væsentlig kvalitetsforøgelse, som omdanner et problemmateriale til et ønsket produkt.

30 8 DK 177057 B1

Et aspekt af den foreliggende opfindelse er tilvejebringelsen af et hydrolyseret proteinprodukt eller renset limvand med et minimalt niveau af biogene aminer og monovalente ioner ved NF.

5 Et andet aspekt af den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en omkostningseffektiv fremgangsmåde til fremstillingen af produktet.

Der beskrives fremstillingen af et hydrolyseret marint proteinprodukt, med et lavt indhold af salt, biogene aminer og NPN (ikke-protein nitrogen). Dette 10 produkt anvendes som ingrediens i foder til dyr, mennesker og mikroorganismer, f.eks. til at forbedre kvaliteten af fuldmel. Endvidere anvendes det, når det blandes med ultrafiltreringspermeat (75 % laktose) fra mælkeprodukter, som en forbedret dyrefoderingrediens, til erstatning af valle, mælk, andre proteinerstatninger, såsom soja, hvede og deres derivater i 15 foderformuleringer.

Den foreliggende opfindelse angår et hydrolyseret marint protein, en fremgangsmåde til fremstillingen af proteinet og anvendelsen af proteinet i foder til dyr, mennesker og vækstmedier. Opfindelsen angår specielt et 20 hydrolyseret marint proteinprodukt med et reduceret niveau af monovalente ioner og biogene aminogrupper til mindst 40 % af det oprindelige og andre restprodukter fra enzymatisk nedbrydning, kognings-, syre- og mikrobiel nedbrydning eller en hvilken som helst kombination deraf.

25 Saltindholdet kommer fra saltindholdet fra den anvendte organisme og fra havvandet brugt ved pumpning af fisk. De uønskede små nitrogenforbindelser (NPN og biogene aminer) dannes ved hydrolytisk påvirkning af proteinkilden.

30 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen omfatter følgende trin: 9 DK 177057 B1 - homogenisering af biprodukt fra fisk og/eller andre marine industrier/kilder, - kontrolleret hydrolyse af proteinerne og/eller adskillelse fra limvand fra bearbejdning af marint råmateriale, 5 - utrafiltrering til tilvejebringelse af et klaret marint proteinhydrolysat, - nanofiltrering af det klarede UF-permeat til fjernelse af monovalente ioner, biogene aminer, - tørring af NF-permeatet og UF-koncentratet, hver for sig eller i kombination, ved spray-, vakuumtørring eller en hvilken som helst anden 10 tørringsmetode.

Den resulterende, koncentrerede blanding af renset fiskeproteinhydrolysat indeholdende bioaktive peptider kan efterfølgende kombineres med olierne og proteinerne, som er fjernet fra limvandet, eller alternativt blandes med 15 ultrafiltreringspermeater fra valle eller mælk og mælkeprodukter indeholdende ubetydelige mængder af mælkeprotein. Det sidstnævnte produkt kan anvendes som dyrefoder. Der kan også fremstilles et renset fiskeproteinhydrolysat ved enzymatisk nedbrydning af en syrnet blanding af biprodukter fra fiskeforarbejdning og forarbejdes med den samme metode.

20 I et udførelseseksempel kombineres disse to produkter for at danne et foderprodukt med såvel de nødvendige protein- som kulhydratkilder.

Tilstedeværelse af laktose i ultrafiltreringspermeatet fra valle er særdeles fordelagtig som en energikilde for unge fravænte grise. Tilsætningen af UF-25 behandlet fiskeproteinhydrolysat eller limvand UF-permeat tilfører alle de essentielle (specielt lysin) og ikke-essentielle aminosyrer. Alle de essentielle aminosyrer, sporstoffer og mineraler er også til stede, hivert stof har en specifik rolle i at understøtte vækst og ernæring, hvilket kombineres i dette produkt. Ved normal fremstilling af disse produkter uden et nanofiltrerings 30 (NF) trin kan acceptancen og tilsætningen til fodring af smågrise og andre dyr begrænses ved tilstedeværelsen af høje natriumchloridniveauer, sammen 10 DK 177057 B1 med den bakterielle nedbrydning af protein førende til histamin, samt derivaterne putrecin og cadaverin i lave niveauer.

Det hydrolyserede fiskeprotein ifølge opfindelsen kan i vidt omfang anvendes 5 som bestanddel af et flertal af produkter. Fortrinsvis er det hydrolyserede fiskeprotein tænkt som foderprodukt specielt til grise- og bovine arter (malkeko), men det kan gives som foder til alle slags dyr, hvor fiskekost er almindelig (mink og ræv til pelsproduktion), og det er ligeledes fordelagtigt for dyr, såsom tamkatte og hundearter, såvel som for mennesker.

10

Opfindelsen eliminerer hovedsageligt problemet af høje salt - og biogene aminniveauer, samt andre restprodukter fra aminosyrers enzymatiske og mikrobielle nedbrydning ved fremstilling af et produkt med højere kvalitet, baseret på nye filtreringsmetoder. For fuldmel, som er genforenet fra UF- og 15 NF-systemerne efter fjernelsen af vand og opløselige stoffer, betyder det fremstillingen af et fiskemelprodukt, som kan matche LT-kvalitetsniveauerne. Anvendelsen af denne proces til fremstilling af et NF-koncentrat, som derefter kombineres med mælkesukrene, der findes i mælkeprotein-permeatet, kan hjælpe til at forbedre smagen og maskere enhver bitterhed, 20 associeret med peptoner, produceret af hydrolyserede proteiner.

Proteinhydrolysatet indeholder høje niveauer af natriumchlorid. Bakteriel nedbrydning af proteiner danner histamin og dens derivater, putrecin og cadaverin, som er giftige. Opfindelsen angår også den signifikante fjernelse 25 af disse uønskede forbindelser ved anvendelse af nanofiltrerings (NF)-membraner på enten fiskeproteinhydrolysat eller limvandspermeat, som er blevet behandlet ved ultrafiltrering. Ved at gøre dette opkoncentreres UF-permeatet ved NF til et niveau på 4 til 5 gange, og op til 80 % vand fjernes, hvilket vand indeholdende en tilsvarende andel af de uønskede opløste 30 stoffer. Dette resulterer også i betydelige energibesparelser på op til 50 % af omkostningerne ved standardfordampning.

11 DK 177057 B1

En anden signifikant fordel ved det hydrolyserede marine proteinprodukt ifølge opfindelsen, og dermed foderproduktet, er, at mængden af monovalente ioner er reduceret sammenlignet med almindeligt dyrfoder. Det 5 er kendt, at en kraftig fodring med monovalente ioner (salt) fører til et øget vandforbrug, og en mangel på tilstrækkeligt vand fører til en alvorlig toksicitet i dyr, specielt i ungdyr. Forgiftningsymptomer er mangel på næring, mangel på balance, uberegnelig adfærd og til sidst død (typisk findes læsioner i hjernen). Reduktionen af monovalente ioner og sænkning af mineralindholdet 10 ved anvendesle af nanofiltreringen ifølge opfindelsen forbedrer mineralprofilen. Derfor tilvejebringer nanofiltrering en beskyttelse af ungdyrene mod disse forstyrrelser og bibeholder de vigtige divalente forbindelser. Ydermere viser anvendelsen af nanofiltrering på det oprensende hydrolysatprotein en betydelig reduktion af mængden af 15 aminogrupper, såsom cadaverin, putracin, histamin og andre uønskede aminer, som kan være til stede som resultat af mikrobiel nedbrydning - ofte på grund af mikroorganismer, som normalt er til stede i biprodukterne som følge af dårlig håndtering, alder, og mangel på forarbejdning på stedet. De almindelige forårsagende bakterier er Clostridium, Salmonella proteus og 20 Escherichia c oli, og kontaminering sker før ensilagens syrning. Symptomerne hos pelsdyr på for meget histamin i diæten er diarré, mindre foderforbrug, reduceret tilvækst i kropsvægt i forhold til foderoptagelse i direkte forhold til det målte histidinniveau, opkast og udvidede maver (Nutrient requirements of Mink and Foxes, 1982, National Academy Press).

25

Disse problemer er nu løst gennem den foreliggende opfindelse. Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes bedre fremstillingsmetoder.

Opfindelsen udnytter teknikker, som blev udviklet gennem fremskridt i mejeriindustrien, hvor store volumener (i gennemsnit 1 million liter væske pr.

30 dag i en enkelt virksomhed) har medført omkostningsreduktioner, effektive designs, bedre og mere fleksibel membranteknologi og konstruktion. De 12 DK 177057 B1 anvendte membraner ligner dem, der anvendes ved olie- og vandadskildelse. Ydermere anvendes specifikke membranmaterialer, der er blevet anvendt i miljøer med høj saltkoncentration, som giver højere modstandsdygtighed mod forurening med fedtstoffer og olier, som er signifikant mere 5 vandskyende og som giver en bedre mekanisk beskyttelse mod limvandets lave pH og høje temperaturer, når det anvendes i disse processer. Bedre membranudvalg og udstyrsdesign til optimering af strømnings- og trykbetingelser tillader storskala, mere effektiv fremstilling af marine proteinhydrolysater eller limvandfraktioner indholdende bioaktive peptider.

10

Mere traditionelt er biprodukterne fra fiskeforarbejdningen blevet forarbejdet til ensilage med resterne af kroppen efter filletering, indvoldene, samt skeletterne er altsammen blevet brugt til fremstilling af lavkvalitets fiskemel fra ensilage. Hele fisk, såsom lodde og sild anvendes også. Standard 15 ensilageprocessen er opsamling af biprodukterne og syrning med enten mineralsyrer eller organiske syrer til en pH værdi på under 4,0. Dette forhindrer bakteriel vækst og delvis hydrolyse af proteinerne.

Tilsætningen af proteolytiske enzymer, som kan fungere ved lavt pH, 20 forbedrer hydrolysen yderligere og fører til en blanding af peptider, olier, opslemning, ben og skæl. Dette homogeniseres i nogle tilfælde for at danne en ensartet blanding. Centrifugalseparatorer anvendes til adskildelse af olierne og vandet. Fiskemelet fremstilles fra en blanding af hele fisk og/eller kogt og steriliseret ensilage. De resulterende vandige biprodukter kan 25 inddampes, og koncentraterne føres tilbage til ensilagen. Disse produkter indeholder ofte høje niveauer af histamin og dens derivater, som forårsager dårlig lugt.

Det gennem metoden ifølge opfindelsen tilvejebragte hydrolyserede protein 30 kan også være egnet til anvendelse som vækstmedie i den farmaceutiske industri.

13 DK 177057 B1

Den opfundne fremgangsmåde vil gøre det muligt for producenter at fremstille forbedret foder ved at blande det marine proteinhydroslysat med mælke-UF-permeater indeholdende høje niveauer af kulhydrater under 5 kontrollerede betingelser og ved at styre hydrolysegraden, ved at bruge friske produkter, direkte ved forarbejdningsstedet, også om bord på et skib, og derefter at anvende membranteknologi i en central procesoperation. Denne slags foder vil forbedre foderydelsen (vækst, energi, vægttilvækst, helbred).

Den nye proces vil sikre at niveauet af histamin og andre biogene aminer er 10 under grænseværdien for fordærvelse. Den overordnede kvalitet af fuldmel og mel produceret fra ensilage vil også blive forbedret signifikant.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes et dyrefoder, fremstillet ved kombination af et oprenset marint proteinhydrolysat, afledt fra enten limvand eller ensilage, og 15 blandet med mælkeprotein-UF-permeat. Én yderligere fordel ved det nye dyrefoder er, at det i sig selv ikke indeholder nogle genetisk modificerede organismer (GMO). Dyrefoder baseret på GMO er i løbet af de sidste par år blevet anvendt ekstensivt på grund af vanskeligheder med at skaffe ikke-GMO-sojaprotein og andre vegetabilske materialer.

20

Yderligere kendetegn og fordele ved opfindelsen fremgår efter den efterfølgende detaljerede beskrivelse af opfindelsen.

14 DK 177057 B1

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen

Formålet med opfindelsen er tilvejebringelse af: - nye, forbedrede, omkostningseffektive, sunde produkter med fordele for 5 mennesker, dyr og kulturer - en forbedret smag af hydrolysatet ved kontrol af den enzymatiske reaktion - fremstilling af en forbedret sammensætning (mere fordøjeligt protein med en øget næringsværdi, forbedret kvalitet, reduktion af monovanlente 10 ioner, reduktion af forbindelser af biogene aminer) - værditilførelse til et fiskemelsprodukt fra hel fisk og/eller ensilage ved forbedring af den overordnede kvalitet, når bestanddelerne samles uden vandet og uønskede opløste stoffer - reduktion af energiomkostninger ved koncentrering af peptider, mens 15 vandet og de uønskede opløste stoffer, som er indeholdt i NF-permeatet, fjernes - en ny ultrafiltreringsfremgangsmåde, som anvender højdensitets keramiske ultrafiltreringsmembraner med en forbedret mekanisk styrke, ved lavere enheds- og produktionsomkostninger end de, som tidligere 20 blev opnået med hulfiber, eller tubulære, eller andre keramiske filtre, og en signifikant fordel i driftstemperaturer over 50 °C og op til 90 °C, med et pH-områdefra 1 til 14 - en ny nanofiltrering, som selektivt fjerner monovalente ioner for at forbedre mineralbalancen, og fjerner uønsket NPN, inklusive forbindelser 25 af biogene aminer - en kombination af disse ultra- og nanofiltreringsfremgangsmåder, der producerer et mere velsmagende og renere fiskproteinhydrolysat, og når dette anvendes på limvand, frembringes et kombineret melprodukt af højere kvalitet med hensyn til smag og renhed 30 - en blanding af højkvalitets fiskeprotein og mælkeprotein UF-permeat, for at frembringe forbedret næringsværdi sammen med en højenergikilde.

15 DK 177057 B1

En skematisk fremstilling af den almindelige industrielle pathway og den nye, opfinderiske pathway vises i Figur 1.

5 I et aspekt af opfindelsen reduceres niveauet af monovalente ioner, biogene aminer og andre restprodukter ved at kombinere trinene af UF og NF, der omfatter ultrafiltrering og nanofiltrering (NF) af UF permeatet, og niveauet af biogene aminer og monovalente ioner reduceres til mindst 40 % af det oprindelige. Endvidere fjernes flygtige, opløselige organiske forbindelser, 10 hvilket medfører et produkt med mindre lugt og forbedret smag.

Ifølge opfindelsen kan de hydrolyserde marine proteiner opnås fra en hvilken som helst fiskekilde, inklusive fiskeensilage, fiskebiprodukter og limvand fra fiskemelsfremstilling, eller en hvilken som helst akvatisk art, omfattende 15 krabber, skaldyr, ensilage, biprodukter og limvand samt kogevand fra fremstillingen eller en hvilken som helst kombination af disse.

Ydermere angår opfindelsen en fremgangsmåde til fremstilling af et hydrolyseret marint proteinprodukt, omfattende følgende trin: 20 - homogenisering af biprodukt fra fisk og/eller andre marine industrier/kilder - kontrolleret hydrolyse af proteinerne og/eller adskillelse af limvand fra bearbejdning af marint råmateriale - ultrafiltrering til tilvejebringelse af et klaret marint proteinhydrolysat 25 - nanofiltrering af det klarede UF-permeat til fjernelse af monovalente ioner og biogene aminer - tørring af NF-permeatet og UF-koncentratet, hver for sig eller en kombination, ved spray-, vakuum- eller en hvilken som helst anden tørringsmetode.

30 16 DK 177057 B1

Ultrafiltreringen kan med fordel udføres ved anvendelse af keramiske højdensitetsmembraner. Nanofiltreringen kan fortrinsvis udføres ved anvendelse af højselektive membraner.

5 I et aspekt ifølge opfindelsen kan ultrafiltreringen og nanofiltreringen udføres på limvand og kogevand ved temperaturer højere end 60 °C.

Et yderligere aspekt af opfindelsen er et foderprodukt, omfattende det hydrolyserede marine proteinprodukt og en hvilken som helst kulhydratkilde, 10 vitaminer, olier, fedtstoffer og sporstoffer.

Foderet anvendes fortrinsvis der, hvor der er behov for en afbalanceret diæt til mennesker og dyr, specielt smågrise, malkekvæg, mink, ræv, kæledyr og andre dyr. Dette opnås ved den foreliggende opfindelse, der tilvejebringer et 15 højkvalitetsfoder indeholdende gavnligt fiskeprotein og reducerede niveauer af monovalente ioner og biogene aminer, samt kulhydrat opnået fra en hvilken som helst kilde, fortrinsvis biprodukter fra mælkeforarbejdningen.

Et yderdeligere aspekt af opfindelsen er næring til mikroorganismer, hvori det 20 hydrolyserede marine proteinprodukt anvendes som supplement til vækstmedier.

UF- og NF-processen til fjernelse afvand kan udnytte overskudsenergi på skibe, hvorved omkostninger reduceres, og skibets operationslængde og -25 radius forøges.

17 DK 177057 B1

Kort beskrivelse af tegningerne

Figur 1 er et flow-sheet, der illustrerer, hvordan fremstillingen af et hydrolyseret marint proteinprodukt ifølge opfindelsen adskiller sig fra den 5 almindelige industrielle proces.

Figur 2 er en graf, der viser transmembrantrykket ved en strømningshastighed på 750 Ipm.

10 Figur 3 er en graf, der viser transmembrantrykket ved en strømningshastighed på 850 Ipm.

Figur 4 er en graf, der viser transmembrantrykket ved en strømningshastighed på 950 Ipm.

15

Figur 5 er en graf, der viser transmembrantrykket ved en strømningshastighed på 1050 Ipm.

Figur 6 er en graf, der viser UF-permeationen over tid for forskelligt 20 arbejdstryk og faststof i tilførelsen.

Figur 7 er en graf, der viser flukskurven vs. retentatkoncentration af limvand ved 80 °C.

25 Figur 8 er en graf, der viser reduktionen i fluksrate vs. retentatvolumen koncentrationsratio (VCR).

Figur 9 er en graf, der viser koncentreringen af peptoner, fremstillet ved enzymatisk hydrolyse af fiskensilage og ultrafiltrering (permeat), ved brug af 30 NF membraner.

18 DK 177057 B1

Figur 10 er et flow-sheet, der illustrerer fjernelsen af salte og biogene aminer ved kombineret UF og NF.

Eksempler 5

De følgende eksempler beskriver opfindelsen yderligere og har ikke til hensigt at begrænse omfanget af opfindelsen.

Materialer og fremgangsmåder 10 Ultrafiltrering (UF) og nanofiltrering (NF)

Ifølge opfindelsen kan udgangsmaterialet for det hydrolyserede marine proteinprodukt være en hvilken som helst marin proteinkilde, såsom fisk, biprodukter fra fisk, fiskeensilage og limvand fra fiskemelsforarbejdning. Til illustrering af processen anvendes limvand og ensilage.

15

Limvand ved 80 °C indeholder olie, proteiner, salte, aminer og vand. Det første trin er at fjerne olie ved en hvilken som helst passende separeringsteknik kendt inden for faget. Efter separeringen af olien anvendes UF til at fjerne proteinerne og de olier, som er til overs efter separeringen fra 20 de hydrolyserede proteiner, aminer og salte. Retentatet, dvs. de koncentrerede proteiner og olier indeholdende gelatinøs proteiner, som efterfølgende kan føres tilbage til melet for at forbedre binding.

Permeatet, dvs. væsken, der går gennem UF membranen, som er 25 fødeblandingen til NF, indeholder salt, aminer og vand. Nogle af aminerne i permeatet er ønskede, nemlig peptider og peptoner. Andre, som de biogene aminer, er det ikke. Indholdet af biogene aminer reduceres via NF membranen. Disse forbindelser af lille molekylvægt passerer gennem membranen. De større, ønskede aminer tilbageholdes i NF retentatet.

30 Fjernelsen af salt er også fordelagtig for at forbedre produktkvaliteten. NF tillader passage af vand, meget små aminer og salte. Anvendelsen af NF

19 DK 177057 B1 koncentrerer også disse peptoner, fordi det meste af vandet tabes ved at salte etc. fjernes som permeat.

Hvis peptonerne fremstilles fra limvand, kan de føres tilbage til melet. Hvis 5 peptonerne fremstilles fra ensilagen, kan de separeres og sælges som fiskeproteinkoncentrat (FPC). I dette tilfælde kan UF retentatet anvendes som et enzymprodukt eller tilsættes til mel.

Del 1 - Bestemmelse af driftsbetingelser for UF-membranerne 10 Eksperimenterne blev udført ved anvendelse af et SeparaTech CMF

pilotanlæg med et Corning Ceramic-element med en 0,01 pm porestørrelse.

Når man skal fremstille en testprotokol for keramiske membraner udføres en serie af indledende undersøgelser ved forskellige gennemstrømhastigheder.

15 Det giver undersøgeren muligheden for at bestemme den mest egnede strømningshastighed gennem membranoverfladen og det resulterende trykfald. Corning membranen blev valgt på grund af dens unike, monolitiske struktur. I modsætning til alle andre keramiske membransystemer fylder membranen karet, hvilket medfører en meget ensartet trykændring over 20 filteret under forskellige strømningsbetingelser. Dette muliggjorde udvælgelse af de optimale parametre for separering af proteinerne, olier og peptonerne.

Transmembrantrykket, TMP defineres som det gennemsnitlige trykfald over en membran fra en side til den anden. Dette beregnes som følger: 25 20 DK 177057 B1

Produktstrøm over membranen P1 —► ..............................► P2

Indgangstryk Udgangstryk P3

Permeattryk

Transmembrantryk (TMP) = (Pi + P2) - P3 2 5 Det beregnes fra en serie af forskellige strømningshastigheder for at bestemme de bedste driftsbetingelser for produktet. Trykfaldet P1 - P2 er konstant for en given strømningshastighed. P1 og P3 ændres for at give den bedste og mest konsistente pemeatstrømningshastighed. Fire eksperimenter blev udført ved strømningshastigheder på 750, 850 950 og 1050 liter pr.

10 minut (Ipm). Resultaterne er vist i henholdsvis Figur 2, 3, 4 og 5. Membranproducenten anbefaler et maksimalt TMP på 4 bar og en strømningshastighed på op til 1150 Ipm.

De opnåede resultater bekræfter, at den mest konsistente permeatstrøm blev 15 opnået ved strømningshastigheder på mellem 750 og 850 Ipm. Fordi den gennemsnitlige permeatstrømningshastighed var højere ved 850 Ipm, blev denne strømningshastighed valgt for evalueringen af separeringen af peptoner og salt fra proteinet. Temperaturen var 50 °C for alle test.

20 Del 2 - Produktionsforsøg

Tre forskellige tests blev udført under anvendelse af den samme recirculationsstrømningshastighed på 850 Ipm over membranen.

21 DK 177057 B1

Del 2.1- Lavt indqanqstrvk

Den første test blev udført ved et indgangstryk på 2 bar (lavt tryk) og målingerne blev registreret for permeatstrøm, korrigeret for temperaturændringer, batchvolumen, som blev forøget ved diafiltrering, mens 5 koncentrering fandt sted, og permeationshastighed blev reduceret, samt koncentreringsforhold.

Tabel 1: Resultater af en kørsel med lavt indgangstryk

Tid P1 P2 P3 Trykf TMP Temp Perm Perm Kone Rec Feed Perm Total af VCR min bar bar bar aid bar C Ipm corr Ipm Ipm Tank eat Perrm

Its vol Its og conc ~Q 2 ϊ 0(67 i 0(83 55(8 9(40 8(85 120 850 1000 i(0~~ 20 2 1 0,67 1 0,83 58,3 9,10 8,38 120 850 673 204 877 1,5 35 2 1 0,67 1 0,83 59,3 9,40 8,53 120 850 605 282 887 1,7 45 2 1 0,67 1 0,83 60,2 8,40 7,51 120 850 500 336 836 2,0 60 2 1 0,67 1 0,83 60,4 8,90 7,95 120 850 333 486 819 3,0 75 2 1 0,67 1 0,83 61,3 8,20 7,26 120 850 250 566 816 4,0 85 2 1 0,67 1 0,83 61,9 8,10 7,13 120 850 200 610 810 5,0 90 2 1 0,67 1 0,83 62,3 7,90 6,91 120 850 169 639 808 5,9 92 2 1 0,67 1 0,83 62,6 8,00 6,97 120 850 150 653 803 6,7 95 2 1 0,67 1 0,83 62,8 7,90 6,85 120 850 135 669 804 7,4 100 2 1 0,67 1 0,83 70,5 8,20 6,52 120 850 260 722 982 9,5 115 2 1 0,67 1 0,83 70,0 8,20 6,56 120 850 140 811 951 17,7 10 Forkortelser:

Trykfald er forskellen mellem P1 og P2 TMP - transmembrantryk

Perm Ipm - strømningshastighed af permeate i Ipm Perm Corr - permeatstrøm korrigeret for temperatur 15 Kone Ipm - koncentratsstrømningshastighed til batchtank

Recirc Ipm - recirkuleringsstrømningshastigheden af koncentrat i Ipm Permeat vol Its - total volumen af opnået permeat (liter)

Total af perm og conc - total volumen af kombineret permeat og diafiltreringsvand 20 22 DK 177057 B1

Del 2.2 - Højt indaanastrvk

Efter det indledende forsøg ved 2 bar blev et andet forsøg udført med et højere grundtryk, for at bestemme effekten af permeationsflow og omfanget af kørslen. Resultater, opsummeret i Tabel 2, viser at et lavere grundtryk 5 medfører en lavere fluks, men hastigheden på fluksreduktionen er højere, når et grundtryk (fremdriftstryk) på 4 bar anvendes og kurven er stejlere.

Tabel 2: Resultater af en efterfølgende kørsel ved højt indgangstryk

Tid P1 P2 P3 Tryk- TMP Temp Perm Perm Kone Recir Feed Permeat VCR

bar bar bar fald bar C Ipm corr Ipm Ipm Tank volumen

Its Its

_0 3 2 (W Ϊ T67 5T6 13 12^5 Ϊ20 850 1000 TO

15 3 2 0,67 1 1,67 51,6 13 12,8 120 850 704 375 1,6 25 3 2 0,67 1 1,67 53,4 11,9 11,5 120 850 611 463 1,9 35 3 2 0,67 1 1,67 54,8 11,4 10,9 120 850 472 600 2,5 45 3 2 0,67 1 1,67 55,4 10,5 10,0 120 850 405 685 3,2 55 3 2 0,67 1 1,67 56,1 10,7 10,1 120 850 311 761 4,2 55 3 2 0,67 1 1,67 56,5 10,0 9,4 120 850 266 807 5,2 60 3 2 0,67 1 1,67 57,9 9,8 9,0 120 850 200 873 7,9 63 3 2 0,67 1 1,67 58,7 10,0 9,1 120 850 160 910 11,1 66 3 2 0,67 1 1,67 59,4 9,6 8,7 120 850 130 941 17,0 10

Forkortelser: som i Tabel 1 Del 2.3 - Højt faststof

Til sidst, for at undersøge variationen i tilførselsstrømmen, blev limvand med 15 højt indhold af tørstof anvendt for at se, hvilken effekt dette vil have på systemet. Resultaterne er opsummeret i Tabel 3. Koncentationen overtid var meget lavere, og fluksen var også lavere.

23 DK 177057 B1

Tabel 3: Resultater ved kørsel med indhold af højt faststof

Tid Tid P1 P2 P3 Tryk- TMP Temp Perm Perm Imp Feed Per- VCR

min bar bar bar fald bar C |pm korr tank meat

Its Vol 0 3 2 0,67 0,87 1,77 55 8^ 850 1000 11:00 15 3 2 0,67 0,87 1,77 56 8,5 8,0 850 673 327 1,5 11:15 30 3 2 0,67 0,87 1,77 55 7,2 6,9 850 565 435 1,8 11:30 45 3 2 0,67 0,87 1,77 56 6,4 6,0 850 469 531 2,1 11:45 60 3 2 0,67 0,87 1,77 60 5,2 4,7 850 391 609 2,6 12:00 75 3 2 0,67 0,87 1,77 64 5,0 4,3 850 316 684 3,2

Forkortelser: som i Tabel 1 5

Resultaterne fra Tabel 1,2 og 3 blev plottet i Figur 6 for at vise nedgang i fluks over tid og koncentreringsforhold. Figuren viser at der er en kraftigere nedgang i fluks ved permeering ved højere tryk. UF-systemet blev kørt ved 2 forskellige tryk og med forskellige tørstofindhold, for at bestemme 10 mulighederne for koncentrering af de geléagtige proteiner, fosfolipider og olier. Permeatet fra en UF-membran indeholder kun lavmolekylære forbindelser, såsom peptider, peptoner, aminosyrer og salte, som er små nok til at passere gennem membranen (< 50,000 molekylvægt cut-off). Det er derfor bedre at drive systemet ved et så lavt tryk som muligt, når tørstofferne 15 i limvand er 4 %, for at opnå de bedste separeringer.

Del 2.4 Ultrafiltrerring af limvand ved 80 °C - en kontinuerlig batch fra standardproduktionsmateriale

En produktion af en kontinuerlig batch test blev kørt ved 80 °C efter 20 bestemmelsen af det optimale driftstryk for membranen og den optimale gennemstrømningshastighed. Resultaterne var som følger.

24 DK 177057 B1

Tabel 4: Retentatkoncentration vs. fluks ved bearbejdning af fiskeensilagelimvand

Retentat faststof (TS) % Fluks Strømningshastighed (Imh) (Iph) 4^0 89J 312 5.0 70,9 248 6.5 59,4 208 8.0 52,6 184 9.5 50,3 176 11.0 49,1 172 13.5 49,1 172 15.0 49,1 172 16.5 48,6 170 18.0 48,0 168 5 Forkortelser: TS - total opløst faststof i % af totalvolumen

Fluks - strømningshastighed af permeat gennem membranen i liter pr. m2 pr. time

Resultaterne i Tabel 4 og Figur 10 viser, at limvandet efter olieseparering 10 indholder 4 % TS tørstof. En massebalanceberegning er vist i Figur 10. Efter koncentrering ved UF er tørstoffet i koncentratet med en 5 x volumetrisk koncentrering ca. 11 %. Tørstofindholdet i permeatet er omkring 2,0 %, indeholdende 80 % af asken og de uønskede aminer. Stigningen i retentatfaststof påvirker viskositeten. Ved mere end 5 x koncentrering var et 15 meget højere driftstryk nødvendigt for at opretholde fluksen. Fluksen var kontinuerlig over membranen, men for at opretolde dette var et højere driftstryk nødvendig. Dette blev automatisk reguleret ved anvendelse af en frekvensinverter på pumpemotoren.

20 Prøvene blev udtaget ved forskellige tidspunkter og analyseret for tørstof. Resultaterne blev ekstrapoleret i en massebalance (se Figur 10). Alt permeat 25 DK 177057 B1 blev opsamlet for at tilvejebringe en homogen blanding, der ville være den samme, som permeatet produceret ved et kontinuerlig UF-membrananlæg.

Det blev så tilført et nanofiltreringssystem for at separere de uønskede aminer og monovalente ioner (salte), der var til stede. Koncentratet fra NF 5 blev efterfølgende blandet med UF-koncentratet for at lave et ’’helmel” limvandsprodukt, uden største delen af de uønskede aminer og salte.

Del 2.5 - Nanofiltrering af UF-permeat NF-membranen var et PTI Company TFC (Thin Film Composite) spiralviklet 10 element med et areal på 1,14 m2.

Et driftstryk på 25 bar blev anvendt. Trykfaldet over membranen var 0,7 bar i overensstemmelse med producentens anbefalinger. Dette var ækvivalent med en strømningshastighed på 22 Ipm ind i membrankaret.

15

Permeatstrømningshastigheden blev registreret og målinger taget af retentatvolumenet og tørstof. Disse værdier blev anvendt til beregning af volumenkoncentreringsfaktoren og tørstofindholdet, som kan opnås i retentatet. Permeattørstof blev også målt ved refraktometer, og prøver blev 20 taget for at analysere mængden af fjernet salt og for at bestemme tabet af ikke-proteinnitrogen og salt. For NPN (ikke-proteinnitrogen) og protein blev en standard Kjeldahlmetode anvendt til bestemmelsen af total nitrogen.

Saltanalysen blev udført ved anvendelse af en standard sølvnitrattitreringsmetode.

25

Niveauet af uønskede aminer i retentatet blev målt ved anvendelse af HPLC, som er standardmetoden i fiskeindustrien til bestemmelse af kvaliteten af fiskemel og dens klassificering.

26 DK 177057 B1

Resultaterne er stillet op i Tabel 5, og en teoretisk massebalance blev tilvejebragt for at vise andelene af hver komponent efter den kombinerede proces (se Figur 10).

5 Den tilføjede fordel ved UF- og NF-proceserne er, at permeatet fortyndes og retentatet koncentreres. Resultatet er, at mere end 70 % af vandet fjernes (se Figur 10) før fordampningen, hvilket sparer betydelige energiomkostninger.

I nogle tilfælde, hvor limvandet er højt gelatinøs på grund af den anvendte 10 fiskesort, elimineres fordampning og lidt mere vand fjernes ved anvendelse af filterpresser.

Dette medfører en betydelig financiel fordel for brugeren af et kombineret UF-og NF-system og reducerede energiomkostninger.

15

Tabel 5: NF-koncentrering af UF-permeat ved anvendelse af en-NF membran med et overfladeareal på 1,14 m2 sec/liter

Kone. faktor VCR Fluks (Imh) (1/flow rate) 2 26J 30 3 19,1 22 4 16,5 19 5 13,9 16 6 13,0 15 7 12,2 14 8 11,7 13,5 9 11,1 12,8 10 10,9 12,5 20 Disse resultater bekræfter, at det fortyndede UF-permeat kan koncentreres op til 10 gange ved anvendelse af et nanofiltreringsmembransystem.

27 DK 177057 B1

Ved koncentrering til et VCR på 10 gange, opnår man en 90 % fjernelse af de monovalente ioner og uønskede aminer, som er til stede i UF-permeatet.

Ved anvendelse af en kombination af UF og NF fjernes 72 % vand, og der er en 31 % reduktion i tørstof. Totalt tørstof er 18,5 % TS gelatinøst materiale, 5 fast ved stuetemperatur, flydende ved 80 °C.

NH3/VN Salt Limvand 28,36% 1,80%

Permeat 22,49% 1,33%

Koncentrat 30,31 % 1,60 %

Forkortelser NH3/VN - nitrogen indeholdt som ammoniak eller som total flygtig nitrogen 10 (VN)

Salt - natriumchlorid målt ved anvendelse af sølvnitratfælning.

Den volumetriske koncentreringsfaktor var 10 x, således at massebalancen viser en 90 % fjernelse af vand, indeholdende 66,5 % af saltet og 71,4 % af 15 NH3/VN.

Permeatet indeholdt også peptoner og peptidfraktioner. Det totale indhold af opløste faststoffer i permeatet var 2,0 % TS.

20 Den alternative anvendelse af UF-systemmet og NF for peptoner giver forskellige resultater. Til klaring af peptoner fremstillet gennem enzymatisk-og syrehydrolyse findes der aktuel teknologi ved hjælp af UF-membraner.

Ved anvendelse af nanofiltrering kan dette derefter også blive yderligere forbedret, ved at fjerne de monovalente ioner og de til stedeværende 25 uønskede aminer, som normalt er til stede, som resultat af anvendelse af gammel eller degraderet fiskeaffald som råmateriale for ensilagen. Når dette omdannes til mel, bliver produktet af lav kvalitet, med mindre den oven for beskrevne teknologi anvendes.

28 DK 177057 B1

En typisk tilførselsstyrke til UF er på ca. 12 % TS, og det resulterende permeat indeholder ca. 8 % tørstof, når fiskeaffald hydrolyseres.

5 På grund af peptonernes hydroskopiske egenskab og det høje osmotiske tryk (trykket er nødvendigt for at fjerne vand), er det nødvendigt til at køre NF ved 30 bar og at anvende diafiltrering efter en 50 % fjernelse af vand, for at opnå den nødvendige koncentrering og fjernelse af salt og aminer. Det anvendte diafiltreringsforhold var 1000 liter reduceret til 500, og derefter tilsætning af 10 500 liter vand for at føre volumenen tilbage til 1000 liter. Volumenen blev derefter reduceret så meget som muligt, for at få det ønskede produkt med reduceret indhold af salt og aminer. De opnåede resultater var i området af en 8 x koncentreringsfaktor, resulterende i en 87 % fjernelse af salt og aminer.

15

Tabel 6: NF koncentrationer af UF permeat fremstillet af ensilage, hydrolyseret med syre og proteolytiske enzymer ved brug af en PTITFC-membran med et overfladeareal på 1,14 m2 Kone. faktor Fluks (Imh) sec/liter (1/flow rate) 2 12j2 14 1.5 9,6 11 2 7,8 9 2.5 6,1 7 3 9,6 11 3.5 7,8 9 4 6,6 7,6 4.5 6,1 7 5 5,7 6,5 5.5 5,5 6,3 6 5,3 6,1 6.5 5,2 6 7 5,0 5,8 7.5 5,0 5,8 29 DK 177057 B1 | 8 | 5,0 |_5^8_|

Diafiltreringsvand blev tilsat, når volumenkoncentreringsforholdet var 3,0.

Resultaterne bekræfter, at systemerne også kan anvendes til produktion af 5 ensilage af højere kvalitet, eller klarede peptoner lavet af fiskeaffaldsmaterialer.

Resultaterne viser, at marine proteiner, der er hydrolyseret ved kogning, med syre, ved enzymatisk påvirkning eller en kombination af hvilke som helst af 10 disse, kan forarbejdes ved anvendelse af UF og derefter NF for at frembringe et reduceret niveau af aminer og et reduceret niveau af salt (monovalente ioner), sammenlignet med niveauerne opnået ved konventionelle metoder uden UF og NF.

15 For at tilvejebringe disse resultater skal en temperatur på mindst 50 °C og ideelt 80 °C anvendes. Ved lavere temperaturer er gennemstrømningshastigheden for lav på grund af proteinernes høje viskositet, specielt ved nogle fiskearter.

20 Aminerne og monovalente ioner er reduceret til ca. 30 % af den oprindelige masse i tilførselsstrømmen. Mere end 70 % fjernes.

Den kombinerede fremgangsmåde resulterer i en koncentrering af olier og proteiner (UF) og peptoner (NF), som reducerer brugen af energi til 25 fordampning, fordi vandet allerede er fjernet. I nogle tilfælde, hvor koncentreringen er høj nok og proteinet tilstrækkeligt gelatinøst, bliver fordampning unødvendig. Dette fører til store energibesparelser.

Claims (12)

30 DK 177057 B1

1. Hydrolyseret marint proteinprodukt, omfattende et reduceret niveau af 5 monovalente ioner og biogene amingrupper (NPN) samt andre restprodukter fra enzymatisk nedbrydning, kognings-, syre- og mikrobiel nedbrydning eller en hvilken som helst kombination af disse, kendetegnet ved, at niveauet af monovalente ioner og biogene aminer er reduceret til mindst 40 % af det oprindelige ved ultrafiltrering og nanofiltrering (NF) af 10 ultrafiltreringspermeatet (UF-permeatet)..

2. Produkt ifølge krav 1,kendetegnet ved, at de marine proteiner er opnået fra en hvilken som helst fiskekilde, omfattende fiskeensilage, fiskebiprodukter og limvand fra fiskemelsproduktion. 15

3. Produkt ifølge krav 1,kendetegnet ved, at de marine proteiner er opnået fra en hvilken som kilde af akvatiske arter, omfattende krabber, skaldyr, ensilage, biprodukter og limvand samt kogevand fra fremstillingen eller en hvilken som helst kombination af disse. 20

4. Produkt ifølge krav 2, kendetegnet ved, at flygtige, opløselige organiske forbindelser er fjernet, og lugten er reduceret.

5. Fremgangsmåde til produktion af et hydrolyseret marint proteinprodukt 25 med reduceret niveau af monovalente ioner og biogene amingrupper (NPN), kendetegnet ved, at det omfatter følgende trin: a) homogenisering af biprodukt fra fisk og/eller andre marine industrier/kilder, b) kontrolleret hydrolyse af proteinerne og/eller adskillelse fra limvand fra 30 bearbejdning af marint råmateriale, DK 177057 B1 31 c) hydrolysatet fra trin b) udsættes for utrafiltrering til tilvejebringelse af et UF-permeat indeholdende hydrolyserede proteiner og et UF retentat, indeholdende olier, fibre, fedtemulsioner og andre, store molekyler, d) UF-permeatet fra trin c) yderligere udsættes for nanofiltrering, som 5 frembringer et NF-permeat indeholdende vand, monovalente ioner og biogene aminer, samt et NF-retentat, der indeholder hydrolyserede proteiner, e) UF-retentatet fra trin c) og NF-retentatet fra trin d) koncentreres hver for sig eller i kombination, ved spray-, vakuum- eller en hvilken som helst 10 anden tørringsmetode, f) NF-permeatet indeholdende vand, monovalente ioner og biogene aminer kasseres.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at ultrafiltreringen 15 udføres under anvendelse af keramiske høj- densitetsmembraner.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at nanofiltreringen udføres under anvendelse af højselektive membraner.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at ultrafiltreringen og nanofiltreringen udføres på limvand og/eller kogevand ved temperaturer højere end 60 °C.

9. Foderprodukt, kendetegnet ved, at det omfatter produktet ifølge 25 krav 1 og en hvilken som helst kulhydratkilde, vitaminer, olier, fedtstoffer og sporstoffer.

10. Foderprodukt ifølge krav 9, hvor kulhydratkilden er udvundet fra mælkevalle. 30 32 DK 177057 B1

11. Foderprodukt ifølge krav 9, kendetegnet ved, at kulhydratet kan afledes fra biprodukter fra forarbejdningen af mælk.

12. Anvendelse af produktet ifølge krav 1 som supplement til vækstmedier. 5