EA006624B1

EA006624B1 - Способ и установка для переработки зародышей

Info

Publication number: EA006624B1
Application number: EA200401162A
Authority: EA
Inventors: Андреа Ангелини; Марио Менегатто; Франческо Педриелли
Original assignee: Ибетек С. Р. Л.
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2006-02-24
Also published as: US20050089609A1; AU2003215787A1; EP1490462A1; EA200401162A1; ITBO20020148A0; WO2003080775A1; ITBO20020148A1

Abstract

В изобретении описаны способ и установка для переработки зародышей, отличающиеся тем, что зародыши (G) подвергают первому гидролизу (2), в процессе которого содержащийся в зародышах (G) крахмал превращается в декстрины (D), после первого гидролиза (2) зародыши (G) подвергают первой сепарации (3) с получением фракции, содержащей декстрин (D), первую часть масла (Н) и содержащиеся в зародышах (G) белки (L), и очищенных от них зародышей, очищенные от крахмала зародыши (G) измельчают (4), измельченные зародыши (G) подвергают второму гидролизу (5), в процессе которого происходит гидролиз белков (L), содержащихся в зародышах (G), после второго гидролиза (5) зародыши (G) подвергают второй сепарации (6) с получением фракции, содержащей отруби (С), пептиды и не гидролизованные белки, отделенные от остальной части зародышей (G), представляющей собой смесь, содержащую аминокислоты (А) и вторую часть масел (Н), смесь, содержащую масла (Н) и аминокислоты (А), подвергают третьей сепарации (7) с получением раствора аминокислот (А), отделенного от остальной части зародышей (G), состоящей в основном из второй части масел (Н), и сохраняют вторую часть масел (Н).

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обработке растительной продукции и, в частности, к способу и установке для переработки зародышей, отделенных от остальной части зерен зерновых культур и другой аналогичной сельскохозяйственной продукции.

Предпосылки создания изобретения

В настоящее время известны различные способы и установки, пригодные для экстракции масел и семенной оболочки из зародышей путем горячей сушки и прессования измельченных (молотых) зародышей и отделения от них части содержащихся в них масел. Большое количество масла, остающееся в отрубях, экстрагируют из них органическим растворителем, в основном гексаном и хранят вместе с отпрессованным растительным маслом.

Основной недостаток известных способов и установок связан с использованием легко воспламеняющегося и токсичного гексана и необходимостью создания сложных и дорогих взрывозащищенных установок, оборудованных специальными устройствами защиты, которые, однако, не исключают полностью возможности аварии и нанесения ущерба здоровью обслуживающего персонала и покупателей готовой продукции.

Другим недостатком известных способов и установок является большая потеря витаминов, пигментов и активных компонентов масел.

К недостаткам известных способов и установок относится также большое количество белков, остающихся после переработки зародышей в отрубях, наличие которых в кормах для животных не является оптимальным. Фактически, поскольку животные с однокамерным желудком используют в качестве корма главным образом белки и только небольшое количество клетчатки семенной оболочки, а животные с многокамерным желудком используют в основном клетчатку и усваивают только небольшое количество белков, использование в качестве кормов для животных полученных известными способами отрубей с высоким содержанием белков сопровождается большими отходами и снижением химической энергии, выделяющейся у животных в процессе кормления.

Еще одним недостатком известных способов и установок является денатурация белков и потеря аминокислот и простых сахаров и, следовательно, снижение усвояемости полученных кормов.

Другими недостатками известных способов и установок являются большая потребность в воде и энергии и проблемы экологического характера.

В патенте и8 1892449 для более эффективного высвобождения масел, в частности кукурузного масла, из содержащего их растительного сырья предлагается применять ферменты, такие как диастаза, которая гидролизует крахмал, и пепсин, который гидролизует белки.

Краткое изложение сущности изобретения

Основная задача настоящего изобретения состояла в разработке способа и установки, позволяющих в безопасных для обслуживающего персонала условиях без использования органических растворителей получать масла, которые можно безопасно использовать в пищевых целях.

Другая задача настоящего изобретения состояла в разработке способа и установки, пригодных для получения усваиваемых масел без заметных потерь витаминов, пигментов и активных компонентов.

Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке способа и установки, пригодных для получения из зародышей белков, сепарированных и не денатурированных и поэтому хорошо усваиваемых и безопасных.

Другая задача настоящего изобретения состояла в разработке способа и установки, пригодных для получения без использования органических растворителей аминокислот, сахаров, спирта, обогащенных отрубей и другой продукции, пригодной для использования в качестве пищи для людей и для приготовления кормов для животных.

Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке способа и установки, позволяющих вторично использовать дистиллированную воду и ее теплосодержание для снижения затрат, связанных с потреблением энергии, и решения экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды.

Краткое описание чертежей

Отличительные особенности настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано на фиг. 1 - технологическая схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении способ, отдельные стадии которого изображены на схеме в виде прямоугольников, а исходные, промежуточные и конечные продукты показаны кружками, и на фиг. 2 - схема части предлагаемой в изобретении установки.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

На фиг. 1 позицией 1 обозначена вся последовательность операций, выполняемых при переработке зародышей предлагаемым в изобретении способом.

Зародыши С получают механическим отделением в мельнице от зерен или ядер зерновых культур, а также экстракцией из сои, пшеницы или других злаковых культур.

- 1 006624

Поверхность зародыша С зависит от остаточных продуктов семени, из которого его выделяют механическим путем, при этом к таким остаточным продуктам относятся крахмал и другие материалы, такие как белки и масла. Предлагаемый в изобретении способ 1 позволяет перерабатывать зародыши СС без крахмала, получаемые в результате экстракции крахмала на предназначенной для этого установке.

При переработке зародышей С последовательно выполняют следующие этапы или стадии:

- перемешанные с жидкостью, в частности с водой, зародыши С на стадии 2 подвергают первому гидролизу амилолитического типа при температуре около 95°С с использованием альфаамилазы и соответствующей добавки, превращающей связанный с зародышем С крахмал в декстрины Ό,

- после первого гидролиза на стадии 2 зародыши С на стадии 3 подвергают путем центрифугирования первой сепарации с получением отделенной от зародышей фракции, содержащей декстрин Ό, первую часть масел Н и содержащиеся в зародышах С белки Ь, и очищенных таким путем от крахмала и сопутствующих веществ зародышей,

- не содержащие крахмал зародыши СС перемешивают на стадии 8 с очищенными зародышами С и жидкостью, в частности водой,

- увлажненные очищенные зародыши С и не содержащие крахмал зародыши СС тонко измельчают на стадии 4,

- измельченные зародыши С и не содержащие крахмал измельченные зародыши СС подвергают на стадии 5 второму гидролизу протеолитического типа при температуре от примерно 50 до примерно 70°С с использованием соответствующего фермента и соответствующей добавки, необходимой для гидролиза по меньшей мере части белков Ь, оставшихся в зародышах С и СС,

- зародыши С, СС подвергают на стадии 6 путем принудительной декантации второй сепарации с получением фракции, содержащей семенную оболочку (отруби) С, пептиды и не гидролизованные белки, отделенные от остальной части зародышей С, СС, представляющей собой смесь, содержащую аминокислоты А и вторую, большую часть масел Н,

- на стадии 7 смесь, содержащую масла Н и аминокислоты А, подвергают путем центрифугирования третьей сепарации с получением раствора аминокислот А, отделенных от остальной части зародышей С, состоящей в основном из второй части масел Н, и

- сохраняют вторую часть масел Н.

Содержащую отруби С, пептиды и не гидролизованные белки фракцию подвергают на стадии 10 первой сушке с получением сухих отрубей С, содержащих пептиды и белки.

При переработке зародышей способом 1 фракцию, содержащую декстрины Ό, первую часть масел Н и белки Ь, содержащиеся в зародышах С, отделенную от них на стадии 3 первой сепарации, подвергают на стадии 9 путем центрифугирования четвертой сепарации с получением раствора, содержащего декстрины Ό и белки Ь, отделенные от первой части масел Н. Первую часть масел можно хранить вместе со второй частью масел Н.

Раствор, содержащий декстрины Ό и белки Ь, последовательно на стадии 12 подкисляют органическими или минеральными кислотами при температуре от 50 до 70°С, и на стадии 13 подвергают путем центрифугирования пятой сепарации с получением отдельно растворов декстринов Ό и белков Ь.

В предлагаемом в изобретении способе 1 раствор белков Ь на стадии 5 вместе с измельченными зародышами С, СС подвергают второму гидролизу или в другом варианте подвергают на стадии 14 второй сушке с получением пригодных для хранения сухих белков Ь.

Раствор декстринов Ό подвергают на стадии 15 третьему гидролизу с использованием соответствующего фермента и добавки, необходимой для получения из декстринов Ό сахаров Ζ, состоящих в основном из глюкозы.

Сахара Ζ на стадии 16 второй раз концентрируют с получением концентрированных сахаров Ζ, или в другом варианте последовательно ферментируют на стадии 17 с получением дрожжей и перегоняют (дистиллируют) на стадии 18 с получением отдельно жидкости О и пригодных для хранения спиртов Е.

Жидкость О на стадии 19 подвергают путем центрифугирования шестой сепарации с получением отдельно водной жидкости 8, практически не содержащей твердого остатка, и пригодных для хранения дрожжей Т. Водную жидкость 8 добавляют к зародышам С на стадии 2 первого гидролиза и к воде, которую перемешивают с зародышами на стадии 8, повторно используя воду и ее теплосодержание.

Способ 1 также предполагает использование водной жидкости 8 для тепловой обработки зерен зерновых культур и получения дезинфицированной пищи или кормов.

Раствор аминокислот А, полученный на стадии 7 третьей сепарации, концентрируют первый раз на стадии 11 с получением пригодных для хранения концентрированных аминокислот А.

При переработке зародышей предлагаемым в изобретении способом третью, четвертую, пятую и шестую сепарации на стадиях 7, 9, 13 и 19 выполняют в вертикальных центрифугах.

Предлагаемая в настоящем изобретении установка для переработки зародышей С содержит первую выполненную в виде контейнера с транспортером секцию 50, которая состоит из бункера и транспортера и предназначена для заполнения бака, соединенного с устройством 61 для подачи воды, измельченными в мельнице или в другом подобном устройстве зародышами С, полученными из зерна зерновых культур, сои, пшеницы или других злаковых культур. Зародыши С связаны с фрагментами эндосперма семян, со

- 2 006624 держащими крахмал, масла, белки и декстрины в значительном количестве, которое зависит от исходного зерна и его предыдущей обработки.

Первая выполненная в виде контейнера с транспортером секция 50 последовательно соединена с аппаратом 53 для первого амилолитического гидролиза, с сепаратором 65 зародышей, на вход которого подается фракция, содержащая по меньшей мере содержащиеся в зародышах С масла, белки и декстрины, и с выхода которого отдельно отбираются очищенные от содержащихся в них веществ зародыши С, с мельницей 71 для тонкого помола очищенных зародышей С, вход которой соединен с выходом сепаратора 65 зародышей, с аппаратом 54 для второго протеолитического гидролиза, в котором содержащиеся в зародышах белки превращаются в аминокислоты, с сепаратором 67 белковой фракции, из которого отбирается фракция, содержащая отруби, пептиды и не гидролизованные протеины, и отдельно отбираются масла и аминокислоты, и с сепаратором 73 аминокислот, на вход которого из сепаратора 67 белковой фракции подаются масла и аминокислоты белковой фракции и с одного выхода которого отдельно отбираются аминокислоты, которые затем подают в концентратор 74, в котором получают концентрированные аминокислоты А, а с другого, отдельного выхода отбирается масляная фракция Н.

В качестве сепаратора 65 зародышей, сепаратора 67 белковой фракции и сепаратора 73 используют декантаторы с принудительной декантацией или горизонтальные либо вертикальные центрифуги.

В предлагаемой в изобретении установке сепаратор 67 белковой фракции и сепаратор 73 аминокислот можно выполнить в виде одного аппарата с тремя отдельными выходами для фракции, содержащей отруби, пептиды и не гидролизованные белки, для аминокислот N и для масляной фракции Н.

Предлагаемая в изобретении установка содержит смеситель 30, вход и выход которого соединены с выходом сепаратора 65 зародышей, через который из него отбирают очищенные зародыши С, и входом мельницы 71, и который имеет еще один вход, соединенный со второй, выполненной в виде контейнера с транспортером секцией 31, в которую из сепаратора крахмала подают зародыши С, практически не содержащие эндосперм и уже очищенные от содержащихся в них продуктов.

Первый аппарат 53 для гидролиза содержит теплообменник 64, который соединен со входом и выходом по меньшей мере одного из аппаратов 53, 54 для гидролиза и используется для регенерации тепла.

Отбираемую из сепаратора 67 белковой фракции фракцию, в которой содержатся отруби, пептиды и не гидролизованные белки, обрабатывают в сушилке 69 с получением отрубей, не гидролизованных белков и сухих пептидов, которые используют, например, для приготовления корма для животных.

Отбираемую из сепаратора 65 зародышей фракцию, в которой содержатся масла, белки и декстрины, подают в сепаратор 33 масла, из которого раздельно отбирают масляную фракцию Н и фракцию, в которой содержатся белки и декстрины.

Содержащую белки и декстрины фракцию из сепаратора 33 последовательно обрабатывают в подкислителе 79, в котором протеины становятся нерастворимыми и выпадают в осадок, и в сепараторе 34 декстринов, из которого раздельно отбирают декстрины и белки, которые подают во второй аппарат 54 для гидролиза.

Масляную фракцию Н из сепаратора 73 аминокислот и сепаратора 33 масла сливают в обычный и не показанный на схеме масляный бак.

Отбираемые из сепаратора 34 декстрины подают в третий аппарат 35 для гидролиза, в котором из них получают сахара, которые подают в камеру 36 ферментации 36, в которой из сахаров получают спирт, который затем подают в дистиллятор 57, из которого раздельно отбирают содержащую дрожжи водную жидкость 8 и спирт Е.

Камера 36 ферментации имеет устройство для подачи дрожжей и соединена с устройством 61 для подачи воды.

Отбираемую из дистиллятора 57 водную жидкость 8 подают в выполненный в виде центрифуги сепаратор 75 дрожжей, из которого раздельно отбирают дрожжи Т и не содержащую дрожжей водную жидкость 8, которую подают в упомянутые выше устройства 61 для подачи воды.

Первый, второй и третий аппараты 53, 54 и 35 для гидролиза содержат камеру 59 ферментации с регулируемой температурой, оборудованную соответствующими устройствами 58 и 60 для подачи в камеры 59 соответствующих ферментов и добавок.

Каждый аппарат 53, 54, 35 для гидролиза имеет расположенные до камеры 59 и после нее сборники 62, 63, выполненные в виде баков, работающих в непрерывном режиме.

Камера 59 ферментации первого аппарата 53 для гидролиза соединена с устройством 61 для подачи воды к обрабатываемым в аппарате зародышам.

Предлагаемая в изобретении установка содержит также различные (известные и поэтому на схеме не показанные) трубопроводы, клапаны, нагреватели, датчики, насосы и промежуточные емкости, необходимые для нормальной работы установки в непрерывном режиме.

Основным преимуществом предлагаемых в настоящем изобретении способа и установки является возможность получения масла без использования органических растворителей в безопасных для обслуживающего персонала условиях, которое можно безопасно использовать в пищевых целях.

Другим преимуществом предлагаемых в изобретении способа и установки является возможность получения отделенных аминокислот, сахаров, спирта, масел, отрубей и белков и других, неденатуриро

- 3 006624 ванных и поэтому хорошо усваиваемых и безопасных для человека и для кормления животных продуктов.

Преимуществом предлагаемых в изобретении способа и установки является также возможность снижения расхода воды и электроэнергии за счет вторичного использования водной жидкости и ее теплосодержания.

Другим преимуществом изобретения является возможность работы предлагаемой в нем установки в непрерывном режиме с непрерывным получением готовой продукции и непрерывной подачей в нее исходных материалов.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки зародышей (О), заключающийся в том, что зародыши (О) подвергают первому гидролизу, в процессе которого содержащийся в зародышах (О) крахмал превращается в декстрины (Ό), после первого гидролиза зародыши (О) подвергают первой сепарации с получением фракции, содержащей декстрин (Ό), первую часть масла (Н) и содержащиеся в зародышах (О) белки (Ь), и очищенных от них зародышей, очищенные зародыши (О) измельчают, измельченные зародыши (О) подвергают второму гидролизу, в процессе которого происходит гидролиз белков (Ь), содержащихся в зародышах (О), после второго гидролиза зародыши (О) подвергают второй сепарации с получением фракции, содержащей отруби (С), пептиды и негидролизованные белки, отделенные от остальной части зародышей (О), представляющей собой смесь, содержащую аминокислоты (А) и вторую часть масел (Н), смесь, содержащую масла (Н) и аминокислоты (А), подвергают третьей сепарации с получением раствора аминокислот (А), отделенного от остальной части зародышей (О), состоящей в основном из второй части масел (Н), и сохраняют вторую часть масел (Н).
2. Способ по п.1, в котором после первой сепарации и до второго гидролиза вместе с зародышами (О), очищенными от крахмала, измельчают не содержащие крахмала зародыши (ОО).
3. Способ по п.1, в котором фракцию, содержащую декстрины (Ό), первую часть масла (Н) и содержащиеся в зародышах (О) белки (Ь) и отделенную от них на стадии первой сепарации, подвергают четвертой сепарации с получением раствора, содержащего декстрины (Ό) и белки (Ь), отделенные от первой части масла (Н), и собирают первую часть масел (Н) вместе со второй частью масел (Н).
4. Способ по п.3, в котором раствор, содержащий декстрины (Ό) и белки (Ь), последовательно подкисляют и подвергают пятой сепарации с получением раздельно раствора декстринов (Ό) и раствора белков (Ь), который необязательно подвергают второму гидролизу.
5. Способ по п.4, в котором раствор декстринов (Ό) подвергают третьему гидролизу с получением из декстринов (Ό) сахаров (Ζ).
6. Способ по п.5, в котором сахара (Ζ) подвергают первому концентрированию с получением концентрированных сахаров (Ζ) или ферментации и дистилляции с получением раздельно жидкости (О) и спиртов (Е), которые затем сохраняют.
7. Способ по п.6, в котором жидкость (О) подвергают шестой сепарации с получением раздельно водной жидкости (8), практически не содержащей твердого остатка и содержащей растворенные вещества, и направляемых на хранение дрожжей (Т).
8. Способ по пп.2 и 7, в котором водную жидкость (8), по меньшей мере, частично добавляют к зародышам (О), по меньшей мере, между стадией первого гидролиза и стадией измельчения.
9. Способ по п.7, в котором водную жидкость (8), по меньшей мере, частично используют для тепловой обработки зерна зерновых культур с получением дезинфицированной пищи или кормов.
10. Способ по п.4, в котором при подкислении используют, по меньшей мере, органическую или минеральную кислоту и проводят его при температуре от 50 до 70°С.
11. Способ по п.1, в котором по меньшей мере первую сепарацию, вторую сепарацию, третью сепарацию, четвертую сепарацию, пятую сепарацию и шестую сепарацию проводят путем принудительной декантации или вертикального либо горизонтального центрифугирования.
12. Установка для переработки зародышей, содержащая, по меньшей мере, последовательно соединенные друг с другом первую, выполненную в виде контейнера с транспортером секцию (50), которая предназначена для хранения и перемещения зародышей (О), аппарат (53) для первого амилолитического гидролиза, сепаратор (65) зародышей, на вход которого подается фракция, содержащая, по меньшей мере, содержащиеся в зародышах (О) масла, белки и декстрины, и с выхода которого отбираются очищенные от содержащихся в них веществ зародыши (О), мельницу (71) для тонкого помола очищенных зародышей (О), вход которой соединен с соответствующим выходом сепаратора (65) зародышей, аппарат (54) для второго протеолитического гидролиза, в котором содержащиеся в зародышах (О) белки превращаются в аминокислоты, сепаратор (67) белковой фракции, с одного выхода которого отбирается фракция, содержащая отруби, пептиды и не гидролизованные протеины, а с другого, отдельного выхода отбираются масла и аминокислоты, сепаратор (73) аминокислот, на вход которого из сепаратора (67) подаются масла и аминокислоты белковой фракции и с выхода которого отдельно отбираются аминокислоты, ко

- 4 006624 торые затем подаются в концентратор (74), в котором отдельно получают концентрированные аминокислоты (А) и масляную фракцию (Н).
13. Установка по п.12, в которой выход сепаратора (65) зародышей, из которого отбираются очищенные зародыши (С), соединен со входом мельницы (71) через смеситель (30), который имеет также еще один вход, соединенный со второй выполненной в виде контейнера с транспортером секцией (31), которая предназначена для хранения и перемещения очищенных зародышей (С).
14. Установка по п.12, в которой по меньшей мере один из аппаратов (53, 54) для гидролиза содержит теплообменник (64), который соединен со входом и выходом по меньшей мере одного из аппаратов (53, 54) для гидролиза.
15. Установка по п.12, в которой сепаратор (67) белковой фракции и сепаратор (73) аминокислот объединены в один трикантер.
16. Установка по п.12, в которой выход сепаратора (65) зародышей, через который из него отбирается фракция, содержащая масла, белки и декстрины, соединен с сепаратором (33) масла, из которого отдельно отбираются масляная фракция (Н) и содержащая белки и декстрины фракция, которая последовательно подвергается обработке в подкислителе (79), в котором белки и декстрины становятся нерастворимыми, и в сепараторе (34) декстринов, из которого отдельно отбираются декстрины и белки, которые подаются во второй аппарат (54) для гидролиза.
17. Установка по п.16, в которой выход сепаратора (34) декстринов соединен последовательно с третьим аппаратом (35) для гидролиза, в котором декстрины превращаются в сахара, ферментатором (36), в котором сахара превращаются в спирт, и дистиллятором (57), из которого раздельно отбираются содержащая дрожжи водная жидкость (8) и спирт (Е).
18. Установка по п.17, в которой выход дистиллятора (57), через который из него отбирается водная жидкость (8), соединен с сепаратором (75) дрожжей, из которого раздельно отбираются дрожжи (Т) и очищенная от дрожжей водная жидкость (8), которая подается в устройства (61) для подачи воды.
19. Установка по п.17, в которой третий аппарат (35) для гидролиза содержит камеру (59) ферментации с регулируемой температурой, оборудованную устройствами (58, 60) для подачи в нее соответственно фермента и добавки, и устройства (62) хранения, расположенные до и после камеры (59) ферментации.