FI88169B - Foerfarande foer behandling av majsbloetningsvatten - Google Patents

Description

1 88169

Menetelmä malssinliotusveden käsittelemiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää malssinliotusveden käsittelemiseksi. Tällä menetelmällä voidaan parantaa 5 malssinliotusnesteen laatua.

"Maissinliotusneste" on nimi, joka on annettu vesipitoiselle nesteelle, jota saadaan, kun maissia liotetaan lämpimässä vedessä, niin että jyvät pehmenevät ja paisuvat. Samalla jyvän liukoisia aineita uuttuu liotus-10 veteen ja tämä aine on sopivissa olosuhteissa helposti fermentoituvaa.

Käytännössä maissia pidetään sarjassa siiloja, joiden läpi virtaa liotusvesi. Liotusveden liukoisten aineiden pitoisuus kasvaa sen virratessa siilosarjan läpi 15 ja viimeisestä siilosta lähtevän veden liuenneen aineen pitoisuus on suurin. Olosuhteet, joissa liotus suoritetaan, ovat otolliset maitohappokäymiselle, jossa pelkistävät sokerit muutetaan maitohapoksi. Kun maissinliotus-vesi jättää viimeisen siilon, tämä maitohappokäyminen on 20 jo käynnissä.

Runsasravinteisena maissinliotusneste sopii käytettäväksi ravintoliuoksena organismeille, joita käytetään antibioottien, kuten penisilliinin teollisessa valmistuksessa. Tätä tarkoitusta varten liotuksesta saatu 25 maissinliotusvesi haihdutetaan osan vedestä poistamiseksi ja haluttujen kiinteiden ravinteiden konsentroimlseksi.

On tärkeää, että fermentaatioteollisuuden käyttämä maissinliotusneste on tasalaatuista. Tekijät, joiden mukaan laatua arvostellaan, ovat pelkistävien sokerien 30 alhainen pitoisuus, korkea maitohappopitoisuus ja vaa leanruskea väri. Suuret määrät pelkistäviä sokereita maissinliotusvedessä aiheuttavat toksisten yhdisteiden muodostumista maissinliotusveden haihdutuksessa ja steriloinnissa ja siten vähentävät seuraavan fermentoinnin 35 saantoa.

2 88169

Maissinliotusnesteen käyttö penisilliiniravintee-na ei myöskään käy laatuun, jos nesteen vapaan lysiinin pitoisuus on liian suuri. Maissinliotusnesteen lysiinipi-toisuus vähenee jonkin verran vedessä liotuksen aikana 5 tapahtuvien fermentaatioprosessien ansiosta, mutta vapaan lysiinin häviäminen on hidasta ja määrä, joka jää maissinliotusnesteen kiinteisiin aineisiin haihdutuksen jälkeen, on usein liian korkea, jotta sitä voitaisiin käyttää penisilliinin tuotantoon.

10 US-patentti 4 359 528 kuvaa menetelmän maissinlio- tusveden tuottamiseksi, jonka sanotaan mahdollistavan maksimaalisen maitohappokäymisen ja tuottavan tuotteen, jonka kuiva-ainepitoisuus on korkea, jossa ei ole juuri lainkaan pelkistäviä sokereita, jonka laatu on erittäin 15 tasainen ja jossa on hyvin vähän vapaata lysiiniä, histi-diiniä, arginiinia, aspartaamihappoa ja tyrosiinia. US-patentissa kuvattu menetelmä näiden tavoitteiden saavuttamiseksi käsittää sarjana olevissa siiloissa olevan maissin käsittelyn vedellä, joka sisältää noin 0,75 - 3 g 20 rikkidioksidia litraa kohden, joka vesi johdetaan peräkkäin kuhunkin sarjan siiloista, niin että vesi läpäisee siilot yhden toisensa jälkeen ja lisätyn liotusveden määrä kuutiometreinä kaupallisen maissin tonnia kohden määrää kiertosuhteen. Liotusveden lämpötila pidetään sellai-25 sena, että lämpötila laskee progressiivisesti siilosta siiloon veden kulkiessa siilojen läpi, enimmillään noin 58 °C:sta alkusiilossa noin 32 °C:seen sen siilon poisto-aukolla, josta maissinliotusvesi kerätään. Kiertosuhde pidetään 0,8 ja 1,2 kuutiometrin välillä kaupallisen 30 maissin tonnia kohden ja liotusaika, jona maissinjyvät ja liotusvesi ovat yhteydessä, pidetään noin 24 ja 44 tunnin välillä.

Kuten edeltävästä kuvauksesta selviää, US-patentin menetelmä vaatii monimutkaista lämpötilansäätöjärjestel-35 mää ja alhaisissa lämpötiloissa on mahdollisuus hiivakäy- 3 88169 miseen ja alkoholin muodostumiseen sokereista. US-paten-tin kuvaus esittää lyhyesti kaksi muuta ratkaisua, joita on ehdotettu maitohappokäymisen tehostamiseen, mutta hylkää molemmat epätyydyttävien tulosten vuoksi.

5 Ensimmäisen näistä kahdesta ratkaisusta sanotaan koostuvan komplementaarisesta inkubaatiosta, jossa lio-tusvesi, jossa on 6 - 8 % kuiva-ainetta, johdetaan varastosäiliöön, jossa se viipyy 8-24 tuntia ennen haihdutusta. Tämän seisonta-ajan sanotaan sallivan maitohappo-10 bakteerien käyttää täydellisemmin loppuun liukoiset aineet. Panosprosessi on kuitenkin verraten hidas ja tarvitaan usein jopa yli 24 tuntia prosessin suorittamiseen. Tällaiset ajanjaksot tarkoittavat, että maissinliottamos-sa on oltava suhteellisen suuret inkubaattorit prosessin 15 suorittamiseen, mikä lisää pääomakustannuksia. Toisen ratkaisun sanotaan sisältävän liotusveden siementämisen maitohappobakteereilla, joilla olisi liotusaikaa vähentävä vaikutus, kun liotuksen lämpötila on 45 - 50 “C ja 3 käytetty veden kiertosuhde on 1,4 - 1,8 m vettä tonnia 20 kohden kaupallista maissia.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä ei sisällä muutoksia itse liotusprosessiin, vaan sisältää maissinlio-tusveden jälkikäsittelyn sen jälkeen kun se on ollut kosketuksessa maissin kanssa. Se on huomionarvoinen, koska - 25 se vaatii suhteellisen lyhyen ajan käsittelyyn, se voidaan toteuttaa jatkuvatoimisena ja se tuottaa tuotetta, jolla on parempi väri ja hyvin alhainen pelkistävien sokerien pitoisuus. Lisäksi menetelmä voidaan haluttaessa suorittaa siten, että tuotetaan tuote, jonka vapaan ly-30 siinin pitoisuus on alhainen.

Niinpä keksinön kohteena on menetelmä maissinlio-tusveden käsittelemiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että a) vesi erotetaan maissista, 35 b) veden pH säädetään aluksi vähintään noin 3,5, 4 U816S) cl) pidetään maisslnliotusvesi lämpötilassa 40 -48 °C enintään prosessin biomassan kehittymiseksi, c2) syötetään jatkuvasti maissinliotusvettä sellaisella nopeudella, että viipymä on 6 - 48 tuntia, kos-5 ketukseen biomassan kanssa lämpötilassa 0 - 48 eC, säätäen liotusveden pH ainakin jatkuvan toiminnan ensimmäisessä vaiheessa, vähintään arvoon 3,5, ja d) erotetaan maisslnliotusvesi biomassasta. "Prosessin biomassa" on mikro-organismimassa, joka 10 kehittyy luonnostaan liotusolosuhteissa maissinliotusve-teen ja jonka määrä lisääntyy ajan myötä. Juuri nämä mikro-organismit tuottavat entsyymit, jotka aiheuttavat maissinliotusvedessä tapahtuvat muutokset. Biomassa on riittävän erillisenä faasina maissinliotusvedessä, jotta 15 tämä voi virrata eri nopeudella, niin että biomassa voidaan pitää konsentroidumpana, kun liotusvesi virtaa jatkuvasti sen läpi. Liotusveden jättäessä viimeisen maissi-siilon, sen sisältämää biomassaa on vähemmän kuin tarvitaan keksinnön mukaisen menetelmän tehokkaaseen toimin-20 taan. Tästä syystä prosessin käynnistykseen kuuluu alkuperäisen pH:n säätö, jota seuraa maissinliotusveden pitäminen halutussa lämpötilassa enintään 48 tuntia, kunnes biomassan määrä kehittyy edullisesti ainakin viisinkertaiseksi verrattuna normaalisti maissinliotusvedessä ole-25 vaan, edullisemmin vähintään kymmenkertaiseksi. Tuoretta maissinliotusvettä voidaan sitten syöttää jatkuvasti biomassaan samalla kun käsiteltyä vettä poistetaan siitä ja biomassan määrä pysyy suunnilleen vakiona ylimäärän poistuessa käsitellyn veden mukana. Nopeutta, jolla maissin-30 liotusvettä syötetään biomassaan, voidaan lisätä tämän massan kehittyessä, niin että kun alussa voidaan tarvita 6-48 tunnin viipymä, tätä voidaan vähentää 6-30 tuntiin tai jopa 6-15 tuntiin tasaisissa toimintaolosuhteissa.

35 pH:n alkusäätö tehdään yleensä lisäämällä emästä pH:n nostamiseksi vähintään arvoon 3,5, edullisemmin 3,75 5 88169 - 4,5, prosessin alussa ja jatkuvatoimisen alkukäytön aikana. Kun jatkuva toiminta on saatu käyntiin, ei pH:n säätöä tarvitse jatkaa. pH:n säätö aluksi 3,5teen vaikuttaa niin, että saadaan tuotetta, jonka väri on parempi ja 5 pelkistävien sokereiden määrä alhainen. Jos tarvitaan myös alhainen lysiinipitoisuus, suositellaan alku-pH:n nostamista yli 5,0:n, edullisesti noin 5,5:een. pH säädetään yleensä lisäämällä emästä, edullisesti ammoniakkia tai alkalimetallihydroksidia, vaikka muitakin emäksiä 10 voidaan käyttää. Jos se on taloudellisesti hyväksyttävää. Yleensä pidetään edullisena ammoniumhydroksidia. Prosessin käynnistyksessä vesipitoisena ammoniakkina lisättävän ammoniakin määrä voi edullisesti olla noin 2,0 paino-% (laskettuna 100-%:isena kuivana NH^tna ja liotusveden 15 kuiva-ainemäärästä). Käynnistyksen jälkeen mutta jatkuvan toiminnan ensimmäisessä vaiheessa on kuitenkin huomattu sopivaksi ruiskuttaa vesipitoista ammoniakkia jatkuvasti maissinliotusveteen, edullisesti 0,5 - 1,0 paino-% (laskettuna kuivana NH^tna liotusveden kuiva-aineesta). Käy-20 tetty tarkka määrä vaihtelee tietysti laitoksesta toiseen, mutta se voidaan helposti määrittää halutun pH:n perusteella.

Prosessi suoritetaan lämpötila-alueella 40 - 48° C. Edullinen toimintalämpötila on noin 45 °C ja laitoksen . : 25 lämpötilansäätö on yleensä sellaista, että todellinen käyttölämpötila vaihtelee alueella 45 - 48 °C.

Käynnistyttyään täysin prosessi on jatkuvatoiminen. Jatkuva toiminta saadaan aikaan syöttämällä maissin-liotusvesi yhteen tai useampaan, esim. kahdesta neljään, - 30 sarjassa olevaan säiliöön, joissa vesi virtaa ylöspäin biomassan läpi ja valuu yli viimeisestä astiasta viedän mukanaan osan biomassasta säilyttäen astioissa olevan massan lähes vakiona.

Kun maissinliotusvesi on käsitelty keksinnön mu-- 35 kaisella menetelmällä, se konsentroidaan tavanomaisesti esim. haihduttimessa, jolloin saadaan maissinliotusnes- tettä.

6 88169

Keksintöä kuvataan nyt lisää seuraavalla esimerkillä.

5 Esimerkki 200 litraa liotusvettä kaupallisesta liotusproses-sista pantiin sopivaan astiaan, jossa oli lämmitin ja laitteet sisällön lieväksi sekoittamiseksi. Sekoitus säädettiin niin, että biomassaa sedimentoitui jonkin verran, 10 niin että inkubaattorissa pysyi suhteellisen vakio määrä. Liotusveden vapaan lysiinin pitoisuus oli 50 mg/ml.

Liotusveden pH säädettiin arvoon 5,5 lisäämällä ammoniakkia ja liotusvettä sekoitettiin lievästi 48 tuntia lämpötilassa 45 eC. 48 tunnin ajanjakson jälkeen as-15 tiaan syötettiin jatkuvasti tuoretta liotusvettä yhden kuukauden ajan. Liotusvesi syötettiin astian pohjaan ja , se virtasi ylöspäin biomassan läpi valuen yli nesteen I pinnassa, jossa biömassan määrä oli kymmenkertainen alku peräiseen liotusveteen nähden. Liotusveden viipymää asti-20 assa lyhennettiin vähitellen lisäämällä virtausta. Ensimmäiset kuusi päivää viipymä oli 24 tuntia, joka vähennettiin 14 tuntiin seitsemännestä kahdenteentoista päivään ja oli sitten 12 tuntia kolmannestatoista päivästä kuukauden loppuun.

25 Ammoniakkia syötettiin jatkuvasti liotusveteen sen tullessa astiaan. Annostus oli 1 % (liotusveden kuiva-aineesta), jota vähennettiin progressiivisesti 0,7 - 0,8 %:iin seitsemäntenä päivänä ja 0,6 %:iin 14. päivänä.

18. päivänä ammoniakkilisäys lopetettiin.

30 Näytteitä otettiin aika ajoin ennen ja jälkeen in- kubaation ja ne analysoitiin pelkistävien sokerien ja vapaan lysiinin suhteen (taulukko 1).

Ennen ja jälkeen inkubaation otetut näytteet konsentroitiin haihduttamalla ja analysoitiin kuiva-aineen, : 35 pelkistävien sokereiden, vapaan lysiinin ja värin suhteen (taulukko 2).

7 88169

Taulukko 1

Ennen inkubolntia Inkuboinnin jälkeen

Aika Pelk. sok. Vapaa pH Pelk. sok. Vapaa 5 (vrk) (%d.b.) lysiini (20°C) (%d.b.) lysiini (mg/100ml) (mg/100ml) 1 12,7 65 4,06 2,0 10 10 2 12,0 55 3,96 1,0 8 3 12,0 60 3,91 1,0 15 4 7,7 100 3,98 1,6 18 5 7,7 68 3,97 1,6 13 6 7,4 - 3,98 1,3 10 15 7 7,4 - 3,86 1,3 35 8 12,0 60 3,92 2,6 58 9 12,0 73 3,90 2,6 35 10 11,5 50 3,88 2,2 20 11 11,5 60 3,94 2,2 10 20 12 12,7 88 3,90 - 10 13 12,7 65 3,90 2,9 23 14 9,0 70 3,96 2,9 13 15 9,0 70 3,86 1,0 13 16 11,5 48 3,80 1,0 13 . . 25 17 11,5 68 3,81 2,8 15 18 8,8 50 3,86 2,8 15 19 6,2 60 3,80 3,4 20 20 4,7 30 3,77 3,6 15 : 21 li,9 90 3,78 1,5 40 30 22 8,1 55 3,88 5,3 25 :Y: 23 8,4 43 3,88 1,1 10 24 10,1 55 3,78 2,4 13 : 25 8,9 - 3,6 .*:·* 26 - - 3,9 8 • . 35 - 8 88169

Taulukko 2

Vrk k.a.-pitoisuus Vapaa lysiini Pelk. sok. Väri % w/w mg/100 g % w/w 5 _

Inkuboii attomat näytteet 10 3 50,3 632 10,6 Tumma 10 49 , 8 667 9,0 Tumma 14 45,8 843 12,6 Tumma 15

Inkuboidut näytteet 3 53,8 104 1,5 Vaalea 5 50,9 110 1,3 Vaalea 20 6 50,1 218 1,5 Vaalea 10 54 r4 217 1,4 Vaalea 14 54,2 138 1,3 Vaalea 16 50,2 109 1,4 Vaalea 23 49,8 72 1.3 Vaalea ; 25 _

Claims (8)

9 88169

1. Menetelmä maissinliotusveden käsittelemiseksi, parannetun fermentointiravintoliuoksen tuottamiseksi, 5 tunnettu siitä, että a) vesi erotetaan maissista, b) veden pH säädetään aluksi vähintään noin 3,5, cl) pidetään maissinliotusvesi lämpötilassa 40 - 48 eC enintään 48 tuntia prosessin biomassan kehittyrni-10 seksi, c2) syötetään jatkuvasti maissinliotusvettä sellaisella nopeudella, että viipymä on 6 - 48 tuntia, kosketukseen biomassan kanssa lämpötilassa 0 - 48 °C, säätäen liotusveden pH ainakin jatkuvan toiminnan ensimmäi-15 sessä vaiheessa, vähintään arvoon 3,5, ja d) erotetaan maissinliotusvesi biomassasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi pidetään vaiheessa c2) kosketuksessa prosessin biomassan 6-15 tunnin ajan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila vaiheessa cl) ja/ tai vaiheessa c2) on 45 - 48 °C.

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH vaiheessa . 25 c2) on 3,75 - 4,5.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH vaiheessa c2) on yli 5 ja tuotteen lysiinipitoisuus on alhainen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että pH on noin 5,5.

7. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH säädetään lisäämällä ammoniakkia.

8. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mu-35 kainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen d) liotusvesituotteen tilavuutta pienennetään haihduttamalla maissinliotusnesteen saamiseksi. 10 88169