EA038913B1 - Способ одновременного получения этанола и ферментированного твердого продукта превращения субстрата - Google Patents

Способ одновременного получения этанола и ферментированного твердого продукта превращения субстрата Download PDF

Info

Publication number
EA038913B1
EA038913B1 EA201990205A EA201990205A EA038913B1 EA 038913 B1 EA038913 B1 EA 038913B1 EA 201990205 A EA201990205 A EA 201990205A EA 201990205 A EA201990205 A EA 201990205A EA 038913 B1 EA038913 B1 EA 038913B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
substrate
weight
biomass
incubation
mixture
Prior art date
Application number
EA201990205A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201990205A1 (ru
Inventor
Катрине Вид Эллегор
Джонатан Аренс Диков
Стиг Виктор Петерсен
Лайла Тируп
Свенн Андреас Гелефф
Original Assignee
Хамлет Протеин А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хамлет Протеин А/С filed Critical Хамлет Протеин А/С
Publication of EA201990205A1 publication Critical patent/EA201990205A1/ru
Publication of EA038913B1 publication Critical patent/EA038913B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/14—Vegetable proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/12—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes by fermentation of natural products, e.g. of vegetable material, animal waste material or biomass
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
    • A23K10/37—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material
    • A23K10/38—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material from distillers' or brewers' waste
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
    • A23L33/185—Vegetable proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00—Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18—Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/185—Magnoliopsida (dicotyledons)
    • A61K36/28—Asteraceae or Compositae (Aster or Sunflower family), e.g. chamomile, feverfew, yarrow or echinacea
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00—Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18—Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/185—Magnoliopsida (dicotyledons)
    • A61K36/31—Brassicaceae or Cruciferae (Mustard family), e.g. broccoli, cabbage or kohlrabi
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00—Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18—Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/185—Magnoliopsida (dicotyledons)
    • A61K36/48—Fabaceae or Leguminosae (Pea or Legume family); Caesalpiniaceae; Mimosaceae; Papilionaceae
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P17/00—Drugs for dermatological disorders
    • A61P17/18—Antioxidants, e.g. antiradicals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P39/00—General protective or antinoxious agents
    • A61P39/06—Free radical scavengers or antioxidants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00—Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/20—Material Coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/06—Means for pre-treatment of biological substances by chemical means or hydrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/10—Separation or concentration of fermentation products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/14—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/16—Yeasts; Culture media therefor
    • C12N1/18—Baker's yeast; Brewer's yeast
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C12P1/02—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes by using fungi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01022—Alpha-galactosidase (3.2.1.22)
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2236/00—Isolation or extraction methods of medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2236/00—Isolation or extraction methods of medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicine
    • A61K2236/10—Preparation or pretreatment of starting material
    • A61K2236/19—Preparation or pretreatment of starting material involving fermentation using yeast, bacteria or both; enzymatic treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2300/00—Mixtures or combinations of active ingredients, wherein at least one active ingredient is fully defined in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2203/00—Fermentation products obtained from optionally pretreated or hydrolyzed cellulosic or lignocellulosic material as the carbon source
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Natural Medicines & Medicinal Plants (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Alternative & Traditional Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу одновременного получения твердого продукта превращения субстрата и неочищенного этанола, включающему следующие стадии: приготовление субстрата из молотой или плющенной в хлопья биомассы, содержащей белковый материал, происходящий из соевых бобов, семян рапса или их смеси, факультативно дополнительно смешанный с белковым материалом, происходящим из кормовых бобов, гороха, подсолнечника, люпина, злаковых и/или трав; смешение указанного субстрата с живыми дрожжами в отношении от 1:1 до 10000:1 и добавление воды в количестве, которое обеспечивает отношение объемной плотности полученной смеси во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от 0,60 до 1,45; инкубация указанной смеси в течение 1-48 ч при температуре примерно 20-60°C и выделение неочищенного этанола и влажного твердого продукта превращения из указанной смеси; причем способ предусматривает также, что указанная инкубация реализуется как непрерывный процесс идеального вытеснения в вертикальном закрытом резервуаре без перемешивания, содержащем средства для ввода указанной смеси и добавок и средства для выпуска указанного твердого продукта превращения и неочищенного этанола. Кроме того, изобретение относится к продуктам, полученным этим способом, а также к их применению.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу инкубации твердого субстрата для одновременного получения ценного твердого продукта превращения субстрата и неочищенного этанола в непрерывном процессе идеального вытеснения в вертикальном закрытом резервуаре без перемешивания, в котором перенос обеспечивается силой тяжести.
Кроме того, изобретение относится к продуктам, получаемым указанным способом, а также к их применению.
Уровень техники
Существует потребность в биологических продуктах, которые могут использоваться главным образом как пища или корм или как ингредиенты пищи или корма. Основными компонентами таких продуктов являются белки, жиры и углеводы. Подходящими биомассами для таких продуктов являются содержащие масла зерновые, такие как масличное семя, злаки и бобовые. Злаки имеют содержание белка в пересчете на сухое вещество до 15%, например, в пшенице, а бобовые имеют содержание белка до 40%, например, в соевых бобах.
Общей проблемой, связанной, в частности, со стручками, плодами и семенами бобовых, является присутствие неусваиваемых олигосахаридов, таких как стахиоза и раффиноза, вызывающих метеоризм и диарею при ферментации в толстой кишке.
Существует также потребность в разработке устойчивых источников энергии, и биоэтанол является привлекательным в качестве источника для топлива, например, для транспортных средств. Таким образом, существует потребность в способе, который мог бы производить биоэтанол при низких затратах.
Низкозатратными способами, известными в данной области техники, являются способы ферментации твердого субстрата или твердофазной ферментации (SSF), осуществляемые при низком содержании воды. Способ состоит в инокуляции твердого влажного субстрата подходящими микроорганизмами и выдерживании в условиях контролируемой температуры в течение некоторого периода времени.
Обычно субстрат культивируют в периодическом режиме на планшетах без перемешивания; один пример такого способа известен как процесс Кодзи. Периодические процессы осуществляют также с применением перемешивающих устройств.
В литературе описаны также непрерывные способы SSF с использованием следующих биореакторов: перемешиваемый резервуар, вращающийся барабан и трубчатые проточные реакторы. Одним примером трубчатого проточного реактора является реактор шнекового типа.
Заявка WO 2006/102907 А1, введенная в настоящий документ ссылкой, описывает способ получения белкового продукта из дрожжей и белковосодержащих частей стручков путем инкубации в анаэробных условиях при содержании воды не выше 80% с последующей инкубацией в закрытой системе.
Заявка WO 2013/050456, введенная в настоящий документ ссылкой, описывает способ одновременного получения неочищенного этанола и твердого продукта. Производство осуществляется в одном или более соединенных шнековых конвейерах как периодический процесс или как непрерывный процесс.
Патент US 4735724 описывает анаэробный ферментер в виде вертикальной башни без перемешивания и способ сбраживания биоразлагаемой части сырья микроорганизмами, производящими метан. Этот способ отличается тем, что имеется отвод жидкости из центральной или нижней зоны в верхнюю часть башни.
Патент ЕР 2453004 В1 описывает способ анаэробной ферментации органического материала в закрытом резервуаре с подачей в резервуар сверху вниз под действием силы тяжести. Этот способ отличается тем, что ферментирующая масса перемешивается посредством поочередного повышения давления газообразного продукта и резкого сброса давления газообразного продукта.
Цель настоящего изобретения - предложить альтернативный способ получения неочищенного биоэтанола и одновременного получения ценного твердого продукта превращения.
Другой целью является разработка способа, который может быть осуществлен на реакторе большего размера, но более простой конструкции, чем конструкция реакторов известного уровня техники.
Еще одной целью является разработка альтернативного способа обработки биомассы на основе смесей биомасс, в частности соевых бобов или рапсового семени или их смесей.
Эти цели достигаются посредством способа по настоящему изобретению.
Сущность изобретения
Соответственно, в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу одновременного получения твердого продукта превращения субстрата и неочищенного этанола, включающему следующие стадии:
приготовление субстрата из молотой или плющенной в хлопья биомассы, содержащей белковый материал, происходящий из соевых бобов, семян рапса или их смеси, факультативно дополнительно смешанной с белковым материалом, происходящим из кормовых бобов, гороха, подсолнечника, люпина, злаковых и/или трав;
смешение указанного субстрата с живыми дрожжами в отношении, рассчитанном на сухую массу, от 1:1 до 10000:1 и добавление воды в количестве, которое обеспечивает отношение объемной плотности полученной смеси во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от 0,60 до 1,45;
- 1 038913 инкубация указанной смеси в течение 1-48 ч при температуре примерно 20-60°С и выделение неочищенного этанола и влажного твердого продукта превращения из указанной смеси;
причем способ предусматривает также, что указанная инкубация реализуется как непрерывный процесс идеального вытеснения в вертикальном закрытом резервуаре без перемешивания, содержащем средства для ввода указанной смеси и добавок и средства для выпуска указанного твердого продукта превращения и неочищенного этанола.
Предлагаемый способ обработки биомассы использует силу тяжести для транспортировки/перемещения биомассы в процессе инкубации. Хотя использование гравитации для перемещения, как правило, является идейно простым, оно требует тщательного выбора реакционных условий для конкретной цели, как, например, в данном процессе идеального вытеснения.
Обычно при повышении содержания воды инкубируемая смесь имеет тенденцию к уплотнению в результате уменьшения объема пустот, что негативно влияет на характеристики переноса. При достижении определенного содержания воды смесь уплотняется настолько, что ее перенос под действием силы тяжести прекращается. Материал будет прилипать к стенкам реактора, и однородное поршневое течение нарушается, что приводит к неравномерному времени пребывания биомассы в реакторе.
Кроме того, если инкубация проводится при повышенном давлении, что может иметь место под действием гравитации, реакция биомасса+дрожжи ^ твердый продукт превращения+EtOH+CO2 обычно замедляется.
Предлагаемое настоящим изобретением решение проблемы, связанной с переносом инкубационной смеси под действием силы тяжести. состоит в применении для инкубации закрытого резервуара, какой определен в формуле изобретения, причем течение материала можно сохранить настолько высоким и однородным, что достигаются и поддерживаются условия идеального вытеснения. Скорость потока регулируется средствами впуска и выпуска, а также размерами (отношение ширины к высоте) резервуара.
Кроме того, решение, предлагаемое настоящим изобретением, должно обеспечить баланс содержания воды в инкубационной смеси таким образом, чтобы водная активность на поверхности частиц была достаточной для протекания процесса. Это достигается благодаря сохранению низкого отношения объемной плотности субстрата во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии, соответствующего определенным пределам, определенным в п.1 формулы изобретения. В этих условиях смесь действует как текучий порошок.
Более конкретно, авторы настоящего изобретения обнаружили, что необходимого однородного процесса можно достичь, если использовать субстрат/биомассу, имеющую отношение объемной плотности во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от 0,60 до 1,45. В сочетании с предлагаемой изобретением вертикальной конструкцией для процесса идеального вытеснения можно обеспечить однородный поршневой режим потока и обеспечить одинаковое время обработки для продукта превращения. Наконец, способ по настоящему изобретению осуществляют без перемешивания. Это противоречит способам промышленного производства этанола согласно уровню техники, которые требуют перемешивания мешалкой, чтобы удерживать используемый организм в виде взвеси.
Вертикальная конструкция требует меньших инвестиций, чем горизонтальная, благодаря ее большей мощности на единственной производственной линии. Ее также дешевле обслуживать благодаря меньшим механическим перемещениям. Кроме того, использование резервуара без перемешивания способствует снижению эксплуатационных расходов.
Этим способом можно выделить более 98 вес.% полученного неочищенного этанола. Выход этанола зависит от содержания углеводов в питательной смеси и конверсии в сбраживаемые сахара. Исходя из обезжиренной сои, можно получить 4-5 вес.% этанола, тогда как из пшеницы можно получить около 20 вес.%.
Во втором аспекте изобретение относится к неочищенному этанолу, получаемому способом согласно изобретению и содержащему также небольшие количества примесей, полученных при инкубации указанной биомассы с указанными дрожжами, например другие спирты и простые эфиры.
В третьем аспекте изобретение относится к твердому продукту превращения субстрата, получаемому способом согласно изобретению, содержащему белки в количестве примерно 25-90 вес.% в пересчете на сухую массу, и, факультативно, глицерид в количестве примерно 0,05-30 вес.% в пересчете на сухую массу.
В четвертом аспекте изобретение относится к применению твердого продукта превращения по изобретению для потребления человеком и/или животным или в качестве ингредиента для использования в пищевом или кормовом продукте или в качестве ингредиента косметического или фармацевтического продукта или пищевой добавки.
В пятом аспекте изобретение относится к пищевому, кормовому, косметическому или фармацевтическому продукту или пищевой добавке, содержащему/ей от 1 до 99 вес.% твердого продукта превращения согласно изобретению.
Дефиниции.
В контексте настоящего изобретения, если в описании не указано иное, следующие термины должны означать следующее.
- 2 038913
Термины примерно, около, приблизительно или ~ предназначены для указания, например, погрешности измерения, обычно встречающейся в данной области техники, которая по порядку величины может составлять, например, ±1%, 2%, 5%, 10%, 20% или даже 50%.
Термин содержащий следует интерпретировать как определяющий присутствие указанных частей, стадий, признаков, составов, химических реагентов или компонентов, но не исключающий присутствия одного или более дополнительных частей, стадий, признаков, составов, химических реагентов или компонентов. Например, состав, содержащий одно химическое соединение, может тем самым содержать дополнительные химические соединения и т.д.
Процесс идеального вытеснения.
В непрерывном процессе этого типа реакционная смесь течет, например, через трубчатый или полиэдрический реактор с ограниченным противоточным смешением. Течение является ламинарным, при котором состав реакционной смеси изменяется вдоль осевого направления реактора, или однородным потоком массы.
Биомасса.
Биомасса содержит биологический материал, полученный в результате фотосинтеза, который можно использовать в качестве сырья в промышленном производстве. В этом контексте биомасса относится к растительному материалу в форме семян, злаков, стручков, трав, например бобов и гороха, и т.д., и их смесей, в частности плодов и семян бобовых. Кроме того, особенно хорошо подходит биомасса, содержащая стручки, благодаря содержанию в них белка и составу.
Инкубация.
Инкубация является процессом выращивания культур микроорганизмов на субстрате для конкретной цели, например выращивание дрожжей на углеводе для получения спирта.
Твердый продукт превращения субстрата.
Вообще говоря, обработку биомассы путем инкубации с микроорганизмами можно разделить на четыре типа:
получение биомассы - клеточный материал, получение внеклеточных компонентов - химические соединения, метаболиты, ферменты, получение внутриклеточных компонентов - ферменты и т.д., продукт превращения субстрата - продуктом является преобразованный субстрат.
В данном контексте твердый продукт превращения субстрата относится к продукту, полученному в результате инкубации выбранной биомассы с живыми дрожжами и, факультативно, ферментами.
Объемная плотность.
Плотность порошка определяют путем помещения фиксированного объема порошка в мерный стакан и определения веса или путем определения веса измеренного объема порошка. Этот опыт позволяет определить следующие характеристики:
объемная плотность (известная также как насыпная плотность) = масса/сухой объем без утряски, в г/мл или кг/м3;
объемная плотность во влажном состоянии (известная также как суммарная плотность) = отношение полной массы (Ms+Ml) к ее полному объему, где Ms=мacca твердой фазы, a Ml=мacca жидкости.
Обычно объемную плотность определяют в соответствии с международными стандартами ISO 697 и ISO 60, но из-за природы веществ в контексте настоящего изобретения это не применимо. Отдельные использованные способы описаны в примерах.
Олигосахариды и полисахариды.
Олигосахарид представляет собой полимер сахарида, содержащий по меньшей мере два мономерных звена сахаров. Полисахариды являются полимерами сахарида, содержащими много мономерных звеньев сахаров, они известны также как сложные углеводы. Примеры включают запасные полисахариды, такие как крахмал, и структурные полисахариды, такие как целлюлоза.
Углеводы.
Углеводы включают моно-, ди-, олиго- и полисахариды.
Белковые материалы.
Белковые материалы включают органические соединения с высоким содержанием белков, полученных из аминокислот, находящихся в одной или нескольких цепях. При длине цепи до примерно 50 аминокислот соединение называют пептидом, при более высоком молекулярном весе органическое соединение называется полипептидом или белком.
Жиры.
Жиры включают сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Одну молекулу глицерина можно этерифицировать с получением одной, двух или трех молекул жирной кислоты, приводящих к моноглицериду, диглицериду или триглицериду соответственно. Обычно жиры состоят в основном из триглицеридов и меньшего количества лецитинов, стеринов и т.д. Если жир является жидким при комнатной температуре, он обычно называется маслом. Что касается масел, жиров и соответствующих продуктов в этом контексте, можно сослаться на публикацию Physical and Chemical Characteristics of Oils, Fats and Waxes, AOCS, 1996, а также на Lipid Glossary 2, F.D. Gunstone, The Oily Press, 2004.
- 3 038913
Глицериды.
Глицериды включают моно-, ди- и триглицериды.
Технологические добавки.
1. Ферменты.
Ферменты представляют собой очень широкий класс белковых веществ, способных действовать как катализаторы. Их принято разделять на шесть классов, и основными классами, подпадающие под объем настоящего изобретения, могут быть транферазы, которые переносят функциональные группы, или гидролазы, которые гидролизуют различные связи. Типичные примеры включают протеазы, пептидазы, αгалактозидазы, амилазы, глюканазы, пектиназы, гемицеллюлазы, фитазы, липазы, фосфолипазы, транферазы и оксидоредуктазы.
2. Растительные компоненты и органические агенты обработки.
Некоторые из функциональных свойств, важных в контексте настоящего изобретения, включают антиоксидантное, антибактериальное действие, смачивающую способность и стимулирование активности ферментов.
Список компонентов на растительной основе огромен, но наиболее важными являются следующие: розмарин, тимьян, орегано, флавоноиды, фенольные кислоты, сапонины и α- и β-кислоты хмеля, например α-лупулиновая кислота, для модулирования растворимых углеводов.
Кроме того, частью этой группы технологических добавок являются органические кислоты, например сорбиновая, пропионовая, молочная, лимонная и аскорбиновая кислота, а также их соли для регулирования значений рН, консервации и хелатообразующей способности.
3. Неорганические агенты обработки.
Сюда относятся неорганические композиции, которые могут оберегать от воздействия бактерий во время обработки, например бисульфит натрия и т.д. Агенты, предотвращающие слеживание и улучшающие реологические свойства конечного продукта, например алюмосиликат калия, и т.д.
Содержат неорганические кислоты, например соляную кислоту.
Обработанные пищевые продукты.
Сюда относятся молочные продукты, обработанные мясные продукты, сладости, десерты, мороженое, консервированные продукты, замороженная сухая пища, соусы, супы, полуфабрикаты, хлеб, пирожные и т.д.
Обработанные кормовые продукты.
Сюда относится готовый к употреблению корм для животных, например, поросят, телят, домашней птицы, пушных зверей, овец, кошек, собак, рыбы, ракообразных и т.д.
Фармацевтические продукты.
Сюда относятся продукты типично в форме таблеток или в гранулированной форме, содержащие одно или более биологически активных веществ, предназначенных для лечения и/или облегчения симптомов болезни или состояния. Кроме того, фармацевтические продукты содержат фармацевтически приемлемые вспомогательные вещества и/или носители. Описанные в настоящем документе твердые биопродукты очень хорошо подходят для применения в качестве фармацевтически приемлемых ингредиентов в таблетке или грануле.
Косметические продукты.
Сюда относятся продукты, предназначенные для личной гигиены, а также для улучшения внешнего вида, например кондиционеры и препараты для ванн.
Подробное описание изобретения
В первом варианте осуществления способа по изобретению по меньшей мере 20 вес.% биомассы, например по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80% или по меньшей мере 90 вес.% составляет белковый материал, происходящий из обезжиренных соевых хлопьев. Соевые хлопья могут быть также лущеными.
Во втором варианте осуществления способа по изобретению по меньшей мере 20 вес.% биомассы, например по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80% или по меньшей мере 90 вес.% составляет белковый материал, происходящий из обезжиренного рапсового семени.
В третьем варианте осуществления способа по изобретению биомасса содержит белковый материал, происходящий из обезжиренных соевых хлопьев, в количестве от 5 до 95 вес.% в смеси с белковым материалом, происходящим из обезжиренного рапсового семени, в количестве от 95 до 5 вес.%, факультативно дополнительно смешанный с белковым материалом, происходящим из кормовых бобов, гороха, семян подсолнечника и/или злаковых, в таком количестве, чтобы полное количество белкового материала составило 100 вес.%.
В любом из вариантов осуществления изобретения биомасса, содержащая белковый материал, может дополнительно содержать олигосахариды и/или полисахариды и/или, кроме того, содержит масла и жиры, например, из семян масличных растений.
В любом из вариантов осуществления изобретения твердый продукт превращения субстрата может
- 4 038913 быть продуктом превращения белкового материала, олигосахаридов и/или полисахаридов, происходящих из указанной биомассы, например продуктом превращения стручков бобовых, таких, например, как соя, горох, люпин, подсолнечника и/или злаковых, например пшеницы или кукурузы, или семян масличных растений, например рапсового семени.
В любом из вышеописанных вариантов осуществления отношение сухих веществ биомассы к живым дрожжам составляет от примерно 1:1 до примерно 10000:1, например от примерно 2:1 до примерно 8000, например, 3:1, 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1, 50:1, 70:1, 75:1, 85:1, 100:1, 200:1, 300:1, 500:1, 1000:1, 2000:1, 3000:1, 4000:1, 5000:1 или 7000:1.
В любом из вариантов осуществления изобретения воду добавляют в субстрат в таком количестве, чтобы обеспечить отношение объемной плотности субстрата во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от примерно 0,60 до 1,45, например от примерно 0,65 до примерно 1,40, например, 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30 или 1,35.
В любом из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере 40 вес.% биомассы, например по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80% или по меньшей мере 90 вес.% может составлять белковый материал, происходящий из обезжиренного рапсового семени, а воду можно добавить в субстрат в таком количестве, чтобы обеспечить отношение объемной плотности во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от примерно 0,65 до примерно 1,10, например, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00 или 1,05.
В любом из вариантов осуществления изобретения указанные дрожжи могут быть выбраны из штаммов Saccharomyces cerevisiae, включая использованные пивные дрожжи, использованные спиртовые дрожжи, хлебопекарные дрожжи и использованные дрожжи винного производства, а также из дрожжевых штаммов, сбраживающих С5-сахара.
В любом из вариантов осуществления изобретения в субстрат перед или во время инкубации можно добавить одну или более технологических добавок, выбранных из ферментов, растительных компонентов и органических и неорганических агентов обработки.
В любом из вариантов осуществления изобретения степень заполнения указанного закрытого инкубационного резервуара можно поддерживать постоянной. Это приведет к однородному течению.
В любом из вариантов осуществления изобретения в субстрат перед или во время инкубации можно добавить α-галактозидазу, например, препарат α-галактозидазы, имеющий активность примерно 5000 единиц α-галактозидазы на 1 г ферментного продукта добавляют в количестве в пересчете на сухую массу субстрата от примерно 0,001 до примерно 1 вес.%, например, в количестве 0,005, 0,01, 0,015, 0,02, 0,03, 0,05, 0,1, 0,5 или 0,75 вес.%.
В любом из вариантов осуществления изобретения инкубацию можно проводить в анаэробных условиях. Настоящее изобретение позволяет облегчить достижение анаэробных условий.
В любом из вариантов осуществления изобретения весовое содержание воды в инкубационной смеси может составлять от 35 до 70%, например 40%, 45%, 50%, 55%, 60% или 65%. Так, содержание воды в исходной смеси обычно не превышает 70 вес.% и может варьироваться, например, от 40 до 65%, от 45 до 60%, от 48 до 52% или от 50 до 55%, составляя, например, 49%, 50%, 51%, 52%, 53% или 54%.
В любом из вариантов осуществления изобретения смесь инкубируют 1-48 ч при 20-60°C, например 1-42 ч при 20-60°C, или 25-60°C, или 30-50°C, или 30-40°C, или 2-36 ч в одном из вышеуказанных температурных интервалов, или 3-24 ч в одном из вышеуказанных температурных интервалов, или 5-18 ч в одном из вышеуказанных температурных интервалов, или 8-15 ч в одном из вышеуказанных температурных интервалов, или 10-12 ч в одном из вышеуказанных температурных интервалов.
В любом из вариантов осуществления изобретения твердый продукт превращения субстрата может быть высушен, а затем (факультативно) размолот.
В любом из вариантов осуществления изобретения питательную смесь можно инкубировать в течение достаточного времени и при достаточной температуре, чтобы частично и, при желании, полностью инактивировать дрожжи, антипитательные факторы, а также ферменты, если таковые используются. Обычно более высокие температуры применяются на более короткий период, тогда как более низкие температуры применяются на большее время, чтобы инактивировать живые дрожжи, антипитательные факторы и ферменты.
В любом из вариантов осуществления изобретения неперемешиваемый закрытый инкубационный резервуар может быть вертикальным резервуаром вытянутого цилиндрического или полиэдрического типа. Преимущество использования этого типа конструкции заключается в том, что она занимает мало места, и так как перемешивание отсутствует, исключаются расходы на эксплуатацию и обслуживание смесительного оборудования.
В любом из вариантов осуществления изобретения площадь верхней части указанного неперемешиваемого закрытого инкубационного резервуара может быть меньше площади в нижней части, т.е. резервуар имеет коническую форму. Это выгодно тем, что усиливается эффект скольжения, так что можно использовать биомассу с пониженной сыпучестью.
В любом из вариантов осуществления изобретения неперемешиваемый закрытый инкубационный
- 5 038913 резервуар может иметь изолирующую матирующую или пуклеванную охлаждающую рубашку и средства для контроля температуры в инкубационном резервуаре.
Посредством предлагаемого способа этанол можно выделять от питательной смеси обычными способами, например с помощью вакуума и/или введения пара, и можно извлечь более 98 вес.% полученного неочищенного этанола. Выход этанола зависит от содержания углеводов в инкубационной смеси и конверсии в сбраживаемые сахара. Исходя из обезжиренной сои, можно получить 4-5 вес.% этанола, тогда как из пшеницы можно получить около 20 вес.%.
Таким образом, в своем втором аспекте изобретение предлагает неочищенный этанол, получаемый способом согласно изобретению и содержащий, кроме того, небольшие количества побочных продуктов, образованных при инкубации указанной биомассы, например другие спирты и простые эфиры.
В первом варианте осуществления твердого продукта превращения субстрата согласно изобретению субстрат был высушен до содержания воды, не превышающего 15%, 13%, 10%, 6%, 4% или 2 вес.%, и факультативно находится в измельченной форме.
В любом из вариантов осуществления твердого продукта по изобретению он может быть продуктом превращения белкового материала, олигосахаридов и/или полисахаридов, происходящий из указанной биомассы. Твердый продукт превращения будет иметь сниженное содержание антипитательных факторов, например ингибиторов трипсина, антигенов, вызывающих метеоризм олигосахаридов, например стахиозы и раффинозы; фитиновой кислоты и лецитинов.
Твердый продукт по изобретению в любом из вариантов осуществления может содержать в пересчете на сухую массу по меньшей мере 40 вес.% белкового материала, происходящего из сои.
Твердый продукт по изобретению в любом из вариантов осуществления может содержать в пересчете на сухую массу по меньшей мере 40 вес.% белкового материала, происходящего из рапсового семени.
Твердый продукт по изобретению в любом из вариантов осуществления может содержать белки в количестве в пересчете на сухую массу 30-65 вес.%, происходящие из частей растений сои, рапса или подсолнечника или их смесей.
Твердый продукт по изобретению в любом из вариантов осуществления может иметь полное количество раффинозы, стахиозы и вербаскозы меньше или равное 3 вес.%, например 2 вес.% или меньше, 1 вес.% или меньше, 0,5 вес.% или меньше или 0,4 вес.% или меньше.
Твердый продукт по изобретению в любом из вариантов осуществления может содержать органические кислоты, выбранные из янтарной кислоты, уксусной кислоты и их смесей, в количестве от 0,01 до 0,5 вес.%.
Наконец, изобретение относится к пищевому, кормовому, косметическому или фармацевтическому продукту или пищевой добавке, содержащему/ей от 1 до 99 вес.% твердого продукта превращения согласно изобретению.
Примеры
Пример 1. Сравнительная инкубация биомассы, содержащей полисахариды и белки из стручков бобовых, в открытом и закрытом реакторе периодического действия.
Далее сравниваются инкубация биомассы на основе сои при атмосферном давлении и при повышенном давлении.
1.1. Питательная смесь.
кг лущенных обезжиренных соевых хлопьев, из которых был удален растворитель, смешивали с 3 кг суспензии дрожжей (10% с.в.) и добавляли воду в таком количестве, чтобы достичь содержания сухого вещества в смеси 51 вес.%. Отношение объемной плотности питательной смеси во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии составило 0,832.
1.2. Инкубационный резервуар.
В качестве открытого и закрытого реактора периодического действия использовали 40-литровый изолированный автоклав, оснащенный датчиком температуры и давления.
Резервуар заполняли примерно 15 кг питательной смеси и оставляли открытым для испытания при атмосферном давлении, а затем закрывали для инкубации под давлением, крышка имела клапан с регулятором давления, установленным на открывание при давлении 6,0 бар.
1.3. Результаты.
Фиг. 1 иллюстрирует повышение температуры и давления как функцию времени инкубации.
Фиг. 2 показывает эволюцию температуры при испытании при атмосферном давлении в зависимости от времени инкубации.
Уменьшение содержания олигосахаридов после 6 ч инкубации приведено в следующей таблице.
- 6 038913
Параметр Стахиоза вес. % Раффиноза вес. %
Питательная смесь 4, 0 1,5
Инкубация при повышенном давлении 1,5 0, 0
Инкубация при атмосферном давлении 1, 6 0, 0
Эти результаты позволяют сделать вывод, что можно проводить инкубацию под давлением и при этом получить снижение содержания олигосахаридов, близкое к получаемому при атмосферном давлении, если правильно выбрать влажностные условия, т.е. отношение объемной плотности во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии.
Пример 2. Отношение объемной плотности во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии для предпочтительных субстратов на основе различных видов биомассы.
2.1. Биомасса, использованная в экспериментах.
Соя.
В качестве сои использовали обезжиренную соевую муку.
Кукуруза.
В качестве кукурузы использовали цельную кукурузу, раздробленную в молотковой дробилке до размера 3,5 мм.
Пшеница.
В качестве пшеницы использовали цельную пшеницу, раздробленную в молотковой дробилке до размера 3,5 мм.
Подсолнечник.
В качестве подсолнечника использовали обезжиренные гранулы подсолнечника, размолотые в блендере.
Семена рапса.
В качестве семян рапса использовали обезжиренную рапсовую муку.
Кормовые бобы.
Использованные бобы представляли собой цельные кормовые бобы, измельченные в блендере.
Г ороховый белок.
В качестве горохового белка использовали концентрат горохового белка.
2.2. Описание процедуры.
Количество биомассы и воды, приведенные ниже в таблице, перемешивали в течение 10 мин, а затем приводили в равновесие течение 50 мин в закрытом резервуаре.
После этого материал выливали в мерный стакан на 500 мл и определяли вес материала, взвешивая стакан и вычитая вес стакана.
Объемную плотность (в кг/м3) рассчитывали как отношении массы к объему без утряски.
В качестве объемной плотности в сухом состоянии использовали измеренную объемную плотность биомассы без добавления воды.
Объемная плотность во влажном состоянии представляла собой объемную плотность биомассы с добавленной водой.
Отношение рассчитывали, деля объемную плотность во влажном состоянии на объемную плотность в сухом состоянии.
Содержание влаги в биомассе определяли путем сушки до постоянного веса.
После добавления воды влажность смеси определяли расчетным путем.
2.3. Результаты.
Результаты для 100% сои и 80%-й смеси сои приведены в таблице ниже.
- 7 038913
Соя Кукуруза Пшеница Подсолнечник Рапс Кормовые Горох Вода Влажность Объемная Отношение
бобы % ПЛОТНОСТЬ
кг/м3
1000г 0г 10, 9 665 -
1000г 100г 19, 0 638 0,96
1000г 250г 28,7 500 0,75
1000г 450г 38,6 476 072
1000г 750г 49, 1 470 0,71
1000г 900г 53, 1 572 0,86
1000г 1100г 57,6 655 0,98
1000г 1400г 62,9 715 1,07
1000г 1900г 69,3 889 1,34
800г 200г — 0г 11,4 703 -
800г 200г 450г 38,9 617 0,88
800г 200г 900г 53,4 634 0,90
800г 200г 1900г 69,4 1008 1,43
800г 200г — 0г 11,7 694 -
800г 200г 450г 39, 1 580 0,84
800г 200г 900г 53,5 623 0,90
800г 200г 1900г 69,5 960 1,38
800г 200г — 0г 10,4 683 -
800г 200г 450г 38,2 554 0,81
800г 200г 900г 52,9 598 0,88
800г 200г 1900г 69, 1 926 1,36
800г 200г 0г 11,3 711 -
800г 200г 100г 19,4 576 0,81
800г 200г 250г 29, 0 514 0,72
800г 200г 450г 38,8 483 0,68
800г 200г 750г 49,3 490 0,69
800г 200г 900г 53,3 597 0,84
800г 200г 1100г 57,8 528 0,74
800г 200г 1900г 69,4 908 1,28
800г 200г 0г 11, 1 691 -
800г 200г 450г 38,7 569 0,82
800г 200г 900г 53,2 605 0,88
800г 200г 1900г 69,3 941 1,36
800г 200г 0г 11,2 703 -
800г 200г 450г 38,7 488 0,69
800г 200г 900г 53,2 728 1,04
800г 200г 1900г 69,4 964 1,37
Результаты для 60%-й и 40%-й смеси сои с кукурузой, подсолнечником и рапсом, а также для 100%-го семени рапса приведены в таблице ниже.
- 8 038913
Соя Кукуруза Подсолнечни к Рапс Вода Влажность Объемная плотност ь кг/м3 Отношение
600г 400г 0г 11, 8 703 -
600г 400г 250г 29,5 651 0, 93
600г 400г 450г 39,2 62 6 0,89
600г 400г 750г 49, 6 631 0,90
600г 400г 900г 53, 6 666 0, 95
600г 400г 1100 г 58,0 723 1, 03
600г 400г 1400 г 63,3 796 1, 13
600г 400г 0г 10, 0 644 -
600г 400г 100г 18,2 530 0, 82
600г 400г 250г 28,0 435 0, 68
600г 400г 450г 37,9 433 0, 67
600г 400г 750г 48,6 436 0, 68
600г 400г 900г 52,6 480 0,75
600г 400г 1100 г 57,1 449 0,70
600г 400г 1400 г 62,5 616 0,96
600г 400г 0г 11,7 643 -
600г 400г 100г 19,7 560 0, 82
600г 400г 250г 29,4 502 0,78
600г 400г 450г 39, 1 503 0,78
600г 400г 750г 49,5 492 0,77
600г 400г 900г 53,5 516 0,80
600г 400г 1100 г 57,9 545 0,85
600г 400г 1400 г 63,2 655 1, 02
400г 600г 0г 12,3 718 -
400г 600г 250г 29, 9 636 0,89
400г 600г 450г 39,5 638 0,89
- 9 038913
400г 600г 750г 49, 9 666 0, 93
400г 600г 900г 53, 8 721 1,00
400г 600г 1100 г 58,2 802 1, 12
400г 600г 1400 г 63,5 988 1,38
400г 600г 0г 9,5 654 -
400г 600г 100г 17,7 535 0, 82
400г 600г 250г 27,6 422 0, 65
400г 600г 450г 37,6 487 0,74
400г 600г 750г 48,3 491 0,75
400г 600г 900г 52,4 512 0,78
400г 600г 1100 г 56, 9 585 0,89
400г 600г 1400 г 62,3 612 0, 94
400г 600г 0г 12,1 658 -
400г 600г 100г 20, 1 556 0,84
400г 600г 250г 29,7 471 0, 72
400г 600г 450г 39,4 458 0,70
400г 600г 750г 49, 8 486 0,74
400г 600г 900г 53,7 486 0,74
400г 600г 1100 г 58,1 531 0,81
400г 600г 1400 г 63,4 605 0, 92
0г 1000г 0г 12,9 616 -
0г 1000г 100г 20, 8 484 0,79
0г 1000г 250г 30,3 438 0,71
0г 1000г 450г 39, 9 457 0,74
0г 1000г 750г 50,2 507 0, 82
0г 1000г 900г 54,1 535 0,87
0г 1000г 1100 г 58,5 585 0, 95
0г 1000г 1400 г 63,7 688 1, 12
Отношение плотностей (объемная плотность во влажном состоянии/объемная плотность в сухом состоянии) в зависимости от влажности для соевой муки и рапсовой муки, а также их смесей графически показано на фиг. 3.
Пример 3. Лабораторные инкубационные испытания со способом согласно предшествующему уровню техники в сравнении со способом по новой технологии.
3.1. Обоснование.
Целью следующих лабораторных инкубационных испытаний было имитировать условия способа известного уровня техники (РАМ), описанного в WO 2013050456, и условия способа по настоящему изобретению (NTM).
В способе предшествующего уровня (РАМ) образованный CO2 может свободно выделяться в окру- 10 038913 жающую среду, тогда как в способе по новой технологии (NTM), предлагаемому настоящим изобретением, выделение CO2 ограничено сильнее, т.е. парциальное давление CO2 выше.
3.2. Материалы и методы.
3.2.1. Материалы.
Биомассы: мука соевых бобов (SBM), рапсовая мука (RSM) и мука семян подсолнечника (SSM), как описано в разделе 2.1.
Вода: обычная водопроводная вода.
Дрожжи: хлебопекарные дрожжи от De Danske G^rfabrikker, Grena, Дания.
Технологическая добавка: α-галактозидаза от Bio-Cat (12500 ед/г).
Каждая инкубационная смесь имела содержание биомассы 150 г св. при разном количестве воды, 0,4 вес.% дрожжей и 0,12 вес.% α-галактозидазы, все в пересчете на сухой вес биомассы.
Составы инкубационных смесей приведены ниже в таблице.
Биомасса Влажность вес.% SBM 90,1% с. в . (г) RSM 87,2% с. в . (г) SSM 90,7% с. в. (г) Вода (мл) Дрожжи (20% с . в . ) (мл) агалактозидаза (мг)
100% SBM 45 166, 7 - - 103 3,0 182
100% SBM 60 166, 7 - - 205 3,0 182
100% SBM 65 166, 7 - - 259 3,0 182
80% SBM/ 20% RSM 45 133,3 34,4 — 102 3,0 182
80% SBM/ 20% RSM 60 133,3 34,4 — 204 3,0 182
60% SBM/ 40% SSM 45 100 — 66,2 104 3,0 182
60% SBM/ 40% SSM 60 100 — 66,2 206 3,0 182
3.2.2. Использованные экспериментальные методы.
Инкубационный резервуар.
Для способа согласно уровню техники (РАМ) использовали конические колбы, заполненные наполовину и неплотно закрытые алюминиевой фольгой. Для способа по новой технологии (NTM) использовали прочные пластиковые пакеты, сдавленные вручную для удаления воздуха и завязанные лентой, чтобы мог выходить CO2.
Инкубация.
Все образцы инкубировали 16 ч при 32°C в термостатированной водяной бане.
Инкубацию останавливали путем нагревания до 100°C в течение 30 мин, за исключением образцов для анализа на этанол, когда инкубацию останавливали замораживанием.
Аналитические методы.
Используемые аналитические методы упоминаются в следующих разделах, описывающих отдельные результаты.
3.3. Результаты.
3.3.1. Плотность.
Определение объемной плотности проводили, выливая некоторое количество материала (250-460 мл) в градуированный цилиндр на 500 мл и считывая объем после уравнивания поверхности путем осторожного потряхивания (без толчков) цилиндра. После этого определяли вес материала.
Расчеты проводили, как описано в разделе 2.2.
Результаты приведены в таблице ниже.
- 11 038913
Способ РАМ Биомасса 100% SBM 100% SBM 100% SBM Влажность вес . % 45 60 65 Отношение плотностей 0,89 1,05 1,29 Объемная плотность субстрата в сухом состоянии кг/м3 654 642 654 Объемная плотность субстрата во влажном состоянии кг/м3 (1) 583 673 843 Объемная плотность во влажном состоянии после инкубации кг/м3 (2) 568 645 552 Изменение объемной плотности во влажном состоянии кг/м3 (2) минус (1) -15 -28 -291
100% SBM 45 0,90 641 580 926 346
NTM 100% SBM 60 1,06 641 682 852 170
100% SBM 65 1,27 641 817 992 175
РАМ 80% SBM/ 45 0,89 671 598 530 -68
20% RSM
80% SBM/20% RSM 60 1,05 671 701 635 -66
NTM 80% SBM/20% RSM 45 0,90 641 580 869 289
80% SBM/20%RSM 60 1,11 658 732 970 238
РАМ 60% SBM/40% SSM 45 0,82 652 536 506 -30
60% SBM/40% SSM 60 1,06 665 703 518 -185
NTM 60% SBM/40% SSM 45 0,84 639 535 858 323
60% SBM/40% SSM 60 1,06 652 692 1045 353
Комментарии.
Из результатов видно, что после инкубации способом РАМ объемная плотность уменьшается, а после инкубации способом NTM плотность увеличивается.
Чтобы проверить влияние сдавливания пакетов, четыре разных субстрата были обработаны без инкубации. Результаты этих четырех измерений показали максимальное увеличение 60 кг/м3 и среднее значение 33,5 кг/м3. Следовательно, увеличение плотности является очевидным фактом.
3.3.2. Содержание белка.
Содержание общего белка определяли по методу Дюма, используя коэффициент 6,25 в качестве переводного коэффициента.
Результаты приведены в таблице ниже.
- 12 038913
Способ Биомасса Влажность Содержание Содержание изменение Относит
вес. % белка в белка в содержания ельное
биомассе продукте белка повышен
вес.% с.в. превращения вес.% с.в. ие
(1) вес. % с.в. (2) минус содержа
(2) (1) НИЯ
белка %
100% SBM 45 54,8 60,4 5,6 10,2
РАМ 100% SBM 60 54,8 61, 6 6, 8 12,4
100% SBM 65 54,8 62,1 7,3 13,3
100% SBM 45 54,8 59, 9 5,1 9,3
NTM 100% SBM 60 54,8 60, 8 6, 0 10, 9
100% SBM 65 54,8 61,7 6, 9 12,6
РАМ 80% SBM/ 45 52,6 56, 0 3,4 6, 4
20% RSM
80% SBM/ 60 52,6 58,3 5,7 10, 8
20% RSM
NTM 80% SBM/ 45 52,6 56, 6 4,0 7,6
20% RSM
80% SBM/ 60 52,6 57,3 4,7 8,9
20% RSM
РАМ 60% SBM/ 45 48,9 51,7 2,8 5,7
40% SSM
60% SBM/ 60 48,9 54,3 5,4 11, 0
40% SSM
NTM 60% SBM/ 45 48,9 54,1 5,2 10, 6
40% SSM
60% SBM/ 60 48,9 52,0 3,1 6, 3
40% SSM
3.3.3. Содержание спирта в инкубационной смеси.
Содержание этанола анализировали способом, разработанным Центром сертификации по химической безопасности Eurofins, внутренний код способа RTTEF.
Результаты приведены в таблице ниже.
- 13 038913
Способ Группа биомассы Влажное ть вес. % Содержание EtOH, г на кг влажного веса инкубационной смеси Содержание EtOH, г на кг сухого веса инкубационной смеси Ранжировани е в группе биомасс
РАМ 100% SBM 45 12,0 21,8 6
100% SBM 60 20,0 50,0 3
100% SBM 65 13,0 48,6 4
-
NTM 100% SBM 45 18, 0 32,7 5
100% SBM 60 21,0 52,6 1
100% SBM 65 18, 0 51,4 2
РАМ 80% SBM/ 20% RSM 45 19, 0 34,5 3
80% SBM/ 20% RSM 60 13,0 32,5 4
-
NTM 80% SBM/ 20% RSM 45 23,0 41,8 2
80% ЗВМ/ 20% RSM 60 20,5 51,3 1
РАМ 60% ЗВМ/ 40% SSM 45 20,0 36, 4 2
60% ЗВМ/ 40% SSM 60 13,0 32,5 4
NTM 60% ЗВМ/ 40% SSM 45 18, 0 32,7 3
60% ЗВМ/ 40% SSM 60 18, 0 45,0 1
Комментарии.
Из ранжирования EtOH, образованного в группе биомасс, видно, что при способе NTM детектируется больше спирта, чем при способе РАМ.
3.3.4. Олигосахариды.
Содержание стахиозы и раффинозы определяли методом тонкослойной хроматографии.
Стационарная фаза - силикагель 60 (Merck L05553.0001).
Подвижная фаза - 120 мл н-бутанола, 80 мл пиридина и 60 мл деминерализованной воды.
Пятна визуализировали с помощью жидкости, состоящей из 8 г дифениламина, 335 мл ацетона, 8 мл анилина и 60 мл фосфорной кислоты.
Концентрации сахаров определяли путем сравнения с известными стандартами.
Результаты приведены в таблице ниже.
- 14038913
Способ Биомасса Влажность Стахиоза Раффиноза Стахиоза+раф Стахиоза Раффиноза Стахиоза+р Относительное
вес. % с.в. В В финоза после после аффиноза уменьшение, %
биомассе биомассе, в биомассе, инкубации инкубации после
, вес.% вес.% с.в вес.% с.в. вес. % вес.% с.в. инкубации
С . В . с. в . вес. % с.в.
100% SBM 45 4,7 1, о 5,7 0,2 0,2 0,4 93
РАМ 100% SBM 60 4,7 1, о 5,7 0 0 0 100
100% SBM 65 4,7 1, о 5,7 0 0 0 100
100% SBM 45 4,7 1, о 5,7 0,2 0,2 0,4 93
NTM 100% SBM 60 4,7 1, 0 5,7 0 0 0 100
100% SBM 65 4,7 1, о 5,7 0 0 0 100
РАМ 80% SBM/ 45 4,0 0, 9 4,9 0,2 0,2 0,4 92
20% RSM
80% SBM/ 60 4,0 0, 9 4,9 0 0 0 100
20% RSM
NTM 80% SBM/ 45 4,0 0, 9 4,9 0,2 0,2 0,4 92
20% RSM
80% SBM/ 60 4,0 0, 9 4,9 0 0 0 100
20% RSM
РАМ 60% SBM/ 45 2,9 1,2 4,1 0,2 0,2 0,4 90
40% SSM
60% SBM/ 60 2,9 1,2 4,1 0 0 0 100
40% SSM —
NTM 60% SBM/ 45 2,9 1,2 4,1 0,2 0,2 0,4 90
40% SSM
60% SBM/ 60 2,9 1,2 4,1 0 0 0 100
40% SSM
Комментарии.
Оба способа выполнялись одинаково хорошо, и при влагосодержании более 45% измеренное снижение содержания олигосахаридов составило 100%.
3.3.5. Органические кислоты.
Содержание янтарной и уксусной кислот анализировали способом, разработанным Центром сертификации по химической безопасности Eurofins, внутренний код способа HEG12.
Результаты сведены в таблице ниже.
- 15 038913
Способ Группа биомассы Влажное ть вес. % Янтарная кислота, мг на кг с.в. Уксусная кислота мг на кг с.в. Янтарная+ уксусная кислоты мг на кг с.в. Ранжирование в группе биомасс
РАМ 100% SBM 45 1818 3091 4909 3
100% SBM 60 4500 1625 6125 1
100% SBM 65 1314 1114 2428 5
-
NTM 100% SBM 45 600 1818 2418 6
100% SBM 60 1300 1150 2450 4
100% SBM 65 4000 1371 5371 2
РАМ 80% SBM/ 20% RSM 45 3636 3636 7272 1
80% SBM/ 20% RSM 60 4250 1750 6000 2
-
NTM 80% SBM/ 20% RSM 45 1818 1437 3255 3
80% SBM/ 20% RSM 60 1925 925 2850 4
РАМ 60% SBM/ 40% SSM 45 5091 1527 6618 1
60% SBM/ 40% SSM 60 5000 600 5600 2
-
NTM 60% SBM/ 40% SSM 45 2545 636 3181 3
60% SBM/ 40% SSM 60 2500 325 2825 4
Комментарии.
Из ранжирования в группе биомассы видно, что способ РАМ дает больше янтарной и уксусной кислот, чем способ NTM.
3.4. Выводы.
Из полученных результатов можно видеть, что способ NTM дает твердый продукт превращения с чуть меньшим количеством белка и меньшим количеством янтарной и уксусной кислот, чем продукт на основе способа РАМ. В то же время содержание спирта в инкубационной смеси, полученной способом NTM, выше.
Пример 4. Инкубация биомассы, содержащей полисахариды и белки из стручков бобовых, в вертикальном инкубаторе непрерывного действия.
Далее иллюстрируется инкубация биомассы на основе смеси обезжиренной сои в вертикальном закрытом неперемешиваемом инкубаторе.
4.1. Инкубационная смесь.
Смесь лущеных, обезжиренных соевых хлопьев, из которых был удален растворитель, и суспензии дрожжей и воды готовили в непрерывном режиме в таком количестве, чтобы достичь содержания сухих веществ в смеси 45 вес.%.
Инкубационная смесь имела содержание дрожжей в пересчете на полный сухой вес 3,5 вес.%. Отношение объемной плотности инкубационной смеси во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии составило 0,895.
4.2. Инкубатор.
Использовали пилотный инкубатор, представляющий собой изолированную вытянутую цилиндрическую трубу из нержавеющей стали с внутренним диаметром 1,55 м и полной высотой 4,75 м. В верхней части находился набор из трех вращающихся измерителей уровня лопастного типа для удерживания системы ввода и распределения на уровне 4,25 м. Это дает инкубатору эффективный рабочий объем 8 м3.
Кроме того, инкубатор был оборудован датчиком температуры как на входе, так и на выходе.
4.3. Методика испытаний.
Инкубатор заполняли инкубационной смесью со скоростью 1000 л/ч. Через 8 ч инкубатор был заполнен до рабочего уровня, и средства выпуска были установлены на такую скорость, чтобы поддержи- 16 038913 вать постоянный уровень заполнения.
Аликвотный объем около 30 л отбирали через 10 ч испытательного цикла и инкубировали при
100°C острым паром 25 мин, избыточный пар, содержащий неочищенный этанол, переносили в охлаждающий теплообменник.
Затем влажный твердый продукт превращения биомассы подвергали мгновенной сушке и размалывали.
Общие параметры инкубации были следующими:
продолжительность инкубации - 8 ч, температура на входе - 25,2°C, температура на выходе - 32,3°C.
4.4. Результаты.
Содержание выделенного неочищенного этанола соответствует выходу 4,7 кг на 100 кг биомассы. Твердый продукт превращения биомассы имел содержание общего сырого белка (Nx6,25) 58,3%. Содержание воды в сухом продукте составляло 5,4 вес.%.
Кроме того, антипитательные факторы в сухом твердом продукте превращения были значительно снижены.
Параметр Биомасса Твердый продукт превращения
олигосахариды 10,2% 0,5%
ингибитор трипсина 43000 ТИЕ/г 1900 ТИЕ/г
β-конглицинин 130000 ppm 2 ppm
Твердый продукт превращения является высокопитательным и приятным на вкус и, таким образом, подходит в качестве ингредиента для ряда пищевых или кормовых продуктов или пищевых добавок. Кроме того, он может использоваться в качестве вспомогательного вещества в фармацевтических продуктах и в косметике, например, в рецептурах для ванн.
Пример 5. Инкубация биомассы, содержащей полисахариды и белки из смеси стручков бобовых и злаков, в вертикальном инкубаторе непрерывного действия.
Далее иллюстрируется инкубация биомассы на основе смеси обезжиренной сои и пшеницы, в вертикальном закрытом неперемешиваемом инкубаторе.
5.1. Инкубационная смесь.
Смесь, содержащую в пересчете на сухое вещество 10 вес.% дробленой пшеницы и 90 вес.% лущеных обезжиренных соевых хлопьев, из которых был удален растворитель, и суспензии дрожжей, ферментов и воды, готовили в непрерывном режиме в таком количестве, чтобы достичь содержания сухих веществ в смеси 40 вес.%. Инкубационная смесь имела содержание в пересчете на сухое вещество 3 вес.% дрожжей и 0,4 вес.% пшеницы сортов Viscozyme Wheat, Spirizyme Fuel и Liquozyme, все от фирмы Novozymes.
Отношение объемной плотности инкубационной смеси во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии составляло 0,984.
5.2. Инкубатор.
Использовали инкубатор, который описан в примере 4.
5.3. Методика испытаний.
Методика испытаний была той же, какая описана в примере 4, за исключением того, что в этом процессе средства ввода были установлены на работу с объемной скоростью 500 л/ч.
Общие параметры инкубации были следующими:
продолжительность инкубации - 16 ч, температура на входе - 25,1°C, температура на выходе - 33,1°C.
5.4. Результаты.
Содержание выделенного неочищенного этанола соответствует выходу 8,4 кг на 100 кг биомассы. Твердый продукт превращения биомассы имел содержание сырого белка (Nx6,25) 59,4 вес.% и содержание воды 6,2 вес.%.

Claims (24)

1. Способ одновременного получения твердого продукта превращения субстрата и неочищенного этанола, включающий следующие стадии:
приготовляют субстрат из молотой или плющенной в хлопья биомассы, содержащей белковый материал, происходящий из соевых бобов, семян рапса или их смесей;
смешивают указанный субстрат с живыми дрожжами в отношении сухих веществ от 1:1 до 10000:1 по массе и добавляют воду в количестве, которое обеспечивает содержание воды от 35 до 70 вес.%, и
- 17 038913 отношение объемной плотности полученной смеси во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от 0,60 до 1,45;
инкубируют указанную смесь в течение 1-48 ч при температуре примерно 20-60°C и выделяют неочищенный этанол и влажный твердый продукт превращения из указанной смеси;
в котором способ предусматривает также, что указанная инкубация реализуется как непрерывный процесс вытеснения в вертикальном закрытом резервуаре без перемешивания, содержащем средства для ввода указанной смеси и добавок и средства для выпуска указанного твердого продукта превращения и неочищенного этанола.
2. Способ по п.1, в котором указанная биомасса дополнительно содержит белковый материал, происходящий из кормовых бобов, гороха, подсолнечника, люпина, злаковых и/или трав.
3. Способ по пп.1 и 2, в котором по меньшей мере 20 вес.% указанной биомассы составляет белковый материал, происходящий из обезжиренных соевых хлопьев.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере 20 вес.% указанной биомассы составляет белковый материал, происходящий из обезжиренного рапсового семени.
5. Способ по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере 30 вес.%, например по меньшей мере 40 вес.%, по меньшей мере 50 вес.%, по меньшей мере 60 вес.%, по меньшей мере 70 вес.%, по меньшей мере 80 вес.% или по меньшей мере 90 вес.% указанной биомассы составляет белковый материал, происходящий из обезжиренных соевых хлопьев.
6. Способ по любому из пп.1 или 4, в котором по меньшей мере 30 вес.%, например по меньшей мере 40 вес.%, по меньшей мере 50 вес.%, по меньшей мере 60 вес.%, по меньшей мере 70 вес.%, по меньшей мере 80 вес.% или по меньшей мере 90 вес.% указанной биомассы составляет белковый материал, происходящий из обезжиренного рапсового семени.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная биомасса, содержащая белковый материал, дополнительно содержит олигосахариды и/или полисахариды и/или содержит также масла и жиры, например, из семян масличных растений.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный твердый продукт превращения субстрата является продуктом превращения белкового материала, олигосахаридов и/или полисахаридов, происходящих из указанной биомассы.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отношение сухих веществ биомассы и дрожжей составляет от 2:1 до 5000:1, например 3:1, 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1, 50:1, 70:1, 75:1, 85:1, 100:1, 200:1, 300:1, 500:1, 1000:1, 2000:1, 3000:1 или 4000:1.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором воду добавляют в указанный субстрат в таком количестве, чтобы получить отношение объемной плотности субстрата во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от 0,65 до 1,40, например 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30 или 1,35.
11. Способ по любому из пп.1, или 4, или 6, в котором воду добавляют в указанный субстрат в таком количестве, чтобы получить отношение объемной плотности субстрата во влажном состоянии к объемной плотности в сухом состоянии от 0,65 до 1,05, например, от 0,75 до 1,00, например 0,80, 0,85, 0,90 или 0,95.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанные живые дрожжи выбраны из штаммов Saccharomyces cerevisiae, включая использованные пивные дрожжи, использованные спиртовые дрожжи, хлебопекарные дрожжи и использованные дрожжи винного производства, а также из дрожжевых штаммов, ферментирующих С5 сахара.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором в субстрат перед или во время указанной инкубации добавляют одну или более технологических добавок, выбранных из ферментов, растительных компонентов и органических и неорганических агентов обработки.
14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором степень заполнения указанного закрытого инкубационного резервуара поддерживают постоянной.
15. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором в субстрат перед или после указанной инкубации добавляют α-галактозидазу.
16. Способ по п.15, в котором препарат α-галактозидазы, имеющий активность примерно 5000 единиц α-галактозидазы на 1 г ферментного продукта, добавляют в субстрат в количестве в пересчете на сухой вес субстрата от примерно 0,001 до примерно 1 вес.%, например в количестве 0,005, 0,01, 0,015, 0,02, 0,03, 0,05, 0,1, 0,5 или 0,75 вес.%.
17. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная инкубация проводится в анаэробных условиях.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержание воды в указанной смеси составляет от 35 до 70 вес.%, например 45, 50, 55, 60 или 66 вес.%.
19. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий сушку твердого продукта превращения субстрата.
20. Способ по п.19, дополнительно включающий размалывание сухого твердого продукта превра-
- 18 038913 щения субстрата.
21. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный закрытый инкубационный резервуар без перемешивания является вертикальным резервуаром вытянутого цилиндрического или полиэдрического типа.
22. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором площадь верхней части указанного закрытого инкубационного резервуара без перемешивания меньше площади нижней части, т.е. резервуар имеет коническую форму.
23. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный закрытый инкубационный резервуар без перемешивания имеет изолирующую матирующую или пуклеванную охлаждающую рубашку и средства для контроля температуры в резервуаре.
24. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий извлечение по меньшей мере 90 вес.%, например по меньшей мере 95 вес.%, например по меньшей мере 98 вес.% или 99 вес.% полученного неочищенного этанола из указанной смеси.
EA201990205A 2016-07-06 2017-06-27 Способ одновременного получения этанола и ферментированного твердого продукта превращения субстрата EA038913B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16178170 2016-07-06
PCT/EP2017/065781 WO2018007196A1 (en) 2016-07-06 2017-06-27 Vertical plug-flow process for simultaneous production of ethanol and a fermented, solid transformation product of the substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201990205A1 EA201990205A1 (ru) 2019-07-31
EA038913B1 true EA038913B1 (ru) 2021-11-09

Family

ID=56360318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201990205A EA038913B1 (ru) 2016-07-06 2017-06-27 Способ одновременного получения этанола и ферментированного твердого продукта превращения субстрата

Country Status (21)

Country Link
US (1) US11180723B2 (ru)
EP (1) EP3481960B1 (ru)
JP (1) JP6735857B2 (ru)
KR (1) KR102174906B1 (ru)
CN (1) CN109563523B (ru)
AR (1) AR108970A1 (ru)
AU (1) AU2017291773A1 (ru)
BR (1) BR112018076362A2 (ru)
CA (1) CA3028850A1 (ru)
CL (1) CL2019000005A1 (ru)
DK (1) DK3481960T3 (ru)
EA (1) EA038913B1 (ru)
ES (1) ES2928957T3 (ru)
IL (1) IL263798A (ru)
MX (1) MX2018015902A (ru)
NZ (1) NZ750362A (ru)
PL (1) PL3481960T3 (ru)
SG (1) SG11201811200SA (ru)
UA (1) UA125340C2 (ru)
WO (1) WO2018007196A1 (ru)
ZA (1) ZA201808428B (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111172199A (zh) * 2018-11-12 2020-05-19 中国科学院过程工程研究所 一种惰性气体强化乙醇固态发酵新方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735724A (en) * 1986-07-30 1988-04-05 Gas Research Institute Solids concentrating anaerobic digestion process and apparatus
WO2006102907A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 Hamlet Protein A/S Fermented protein product
WO2013050456A1 (en) * 2011-10-06 2013-04-11 Hamlet Protein A/S Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409329A (en) * 1981-03-23 1983-10-11 Gulf Research & Development Company Saccharification method
JP2003047456A (ja) 2001-05-29 2003-02-18 Kenji Kida 醸造酢及びその製造法
US8153174B2 (en) 2005-04-01 2012-04-10 Hamlet Protein A/S Fermented protein product
US20060292677A1 (en) 2005-06-22 2006-12-28 Brad Ostrander Use of corn with low gelatinization temperature for production of fermentation-based products
DK2276352T3 (da) 2008-04-15 2020-04-06 Us Agriculture Proteinkoncentrat af stivelsesholdigt korn: sammensætning, fremgangsmåde til fremstilling og anvendelser deraf
US9506098B2 (en) 2011-09-24 2016-11-29 Beta Renewables S.P.A. Process for the rapid hydrolysis of high solids biomass
BE1019570A4 (fr) 2010-11-10 2012-08-07 Bertrand Yves Procede et installation de methanisation de matiere organique a haute teneur en solides.
US9416377B2 (en) * 2012-05-04 2016-08-16 Archer Daniels Midland Company Cellulolytic enzyme enhancement of dry grind corn processing and ethanol production

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735724A (en) * 1986-07-30 1988-04-05 Gas Research Institute Solids concentrating anaerobic digestion process and apparatus
WO2006102907A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 Hamlet Protein A/S Fermented protein product
WO2013050456A1 (en) * 2011-10-06 2013-04-11 Hamlet Protein A/S Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TISSEYRE B, COQUILLE J C, GERVAIS P: "CONCEPTION AND CHARACTERIZATION OF A CONTINUOUS PLUG FLOW BIOREACTOR", BIOPROCESS ENGINEERING, SPRINGER-VERLAG, BERLIN/HEIDELBERG, vol. 13, no. 03, 1 January 1995 (1995-01-01), Berlin/Heidelberg , pages 113 - 118, XP008066218, ISSN: 0178-515X *

Also Published As

Publication number Publication date
CL2019000005A1 (es) 2019-02-22
JP6735857B2 (ja) 2020-08-05
CN109563523B (zh) 2022-05-27
KR102174906B1 (ko) 2020-11-06
WO2018007196A9 (en) 2018-06-21
IL263798A (en) 2019-02-03
EP3481960B1 (en) 2022-08-31
DK3481960T3 (da) 2022-10-03
BR112018076362A2 (pt) 2019-03-26
UA125340C2 (uk) 2022-02-23
US11180723B2 (en) 2021-11-23
CN109563523A (zh) 2019-04-02
EA201990205A1 (ru) 2019-07-31
AR108970A1 (es) 2018-10-17
ES2928957T3 (es) 2022-11-23
SG11201811200SA (en) 2019-01-30
MX2018015902A (es) 2019-04-22
NZ750362A (en) 2019-11-29
WO2018007196A1 (en) 2018-01-11
CA3028850A1 (en) 2018-01-11
ZA201808428B (en) 2019-08-28
KR20190025951A (ko) 2019-03-12
US20190309244A1 (en) 2019-10-10
JP2019519236A (ja) 2019-07-11
AU2017291773A1 (en) 2019-02-21
PL3481960T3 (pl) 2023-01-09
EP3481960A1 (en) 2019-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11078500B2 (en) Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product
US11180723B2 (en) Vertical plug-flow process for simultaneous production of ethanol and a fermented, solid transformation product of the substrate
US20230145337A1 (en) Vertical plug-flow process for bio-conversion of biomass involving enzymes
US11564404B2 (en) Vertical plug-flow process for bio-conversion employing microorganisms
RU2817795C2 (ru) Процесс с вертикальным потоком для биоконверсии биомассы, включающей ферменты
EA040568B1 (ru) Способ совмещенного получения этанола и ферментированного твердого продукта