HU218863B

HU218863B - Eljárás termofil baktériumok gátlására cukortartalmú vizes közegekben, különösen cukorgyártáskor

Info

Publication number: HU218863B
Application number: HU9501326A
Authority: HU
Inventors: Günter Pollach
Original assignee: Zuckerforschung Tulln Gmbh.
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 2000-12-28
Also published as: EP0681029A2; EP0681029A3; CZ282983B6; EP0681029B1; ATA95194A; PL308470A1; PL180001B1; ATE156194T1; DK0681029T3; SK281480B6; SK58595A3; DE59500431D1; HUT72485A; HU9501326D0; SI0681029T1; CZ115795A3; GR3024318T3; ES2106629T3; AT404469B

Description

A találmány tárgya eljárás termofil baktériumok gátlására cukortartalmú vizes közegekben, különösen cukorgyártáskor.

Cukortartalmú vizes közegeken - a találmány értelmében - egyrészt cukortartalmú növények, így különösen cukorrépa és cukornád kivonatait és leveit, másrészt pedig különböző fajta cukrok, különösen szacharóz, glükóz és hasonlók oldatait értjük, amelyek a legkülönbözőbb eljárások folyamán keletkeznek, vagy egyedileg kerülnek előállításra.

Cukor megjelölésen - a találmány értelmében mono-, di- és oligoszacharidokat, így a már említett szacharózt és glükózt, valamint a fruktózt és hasonlókat kell érteni.

A találmány szerinti eljárás egy különleges célja cukorrépából és cukornádból termikus extrahálással kapott termékek tartósítása.

Cukortartalmú növénykivonatok és -levek 50 °C-ig terjedő hőmérsékleteknél, amelyek mechanikus sejtfelnyitással történő lékinyerésnél kerülnek alkalmazásra, ki vannak téve élesztő, penészgomba és baktériumok által okozott mikrobiológiai károsításnak. Ezzel szemben termikus sejtfelnyitással történő lékinyerésnél 50 °C feletti hőmérsékletek kerülnek használatra, amelyeknél már csak termofil baktériumok képesek szaporodásra. Példa egy ilyen termikus extrahálási eljárásra a jelenleg általában végzett cukorrépa-extrahálás cukor kinyerése céljából.

Ennél az extrahálásnál a répaszeletekből 60 °C-tól 70 °C-ig terjedő hőmérsékleteknél kapható az extrakciós oldat. Ilyen körülmények között a termofil baktériumok a nyersanyag által tartalmazó szacharózt glükózzá, fruktózzá, savakká és gáz alakú anyagcseretermékekké bontják le. Ez a folyamat a közvetlen szacharózveszteségen kívül még további hátrányokat okoz a további szacharózkinyerés folyamán. így számolni kell erősebb elszíntelenedéssel, megnövekedett mennyiségű lúgosítószer-szükséglettel, és nagyobb mennyiségű melasz keletkezésével.

Ezért a termofil baktériumokat az extrahálóberendezésekben leginkább úgy pusztítják el, hogy a léáramhoz szakaszosan vagy folyamatosan kémiai segédanyagokat, így formaldehidet vagy ditiokarbamátot adnak hozzá. Amennyiben ilyen anyagok hozzáadása nem kívánatos vagy törvényileg tiltva van, akkor számolni kell nagyobb arányú szacharózveszteségekkel.

Olyan baktériumtörzsek jelentkezése esetén, amelyek exoinvertázt termelnek, nagy szacharózveszteségek keletkeznek, mivel a szacharóz ellenőrizhetetlenül glükózzá vagy fruktózzá hasad szét. Gyakorlatilag lehetetlen ilyesfajta törzseket egyedül magas hőmérsékletek alkalmazásával eltávolítani, mivel a répaszövetet - tekintettel az extrahált szeletek kipréselhetőségére csak korlátozott mértékben szabad termikusán terhelni.

A találmány kidolgozásával az volt a célunk, hogy visszaszorítsuk a nem kívánt termofil baktériumtörzsek fejlődését a cukortartalmú növénykivonatokban, illetve -levelekben kémiai segédanyagok alkalmazása nélkül.

A komló a sörgyártásban régóta használatos élelmiszer-komponens, amely ott ízesítés végett kerül alkalmazásra. Ismeretes, hogy a sörgyártásnál baktériumellenes hatás is észlelhető bizonyos baktériumokkal, mégpedig tejsavbaktériumokkal szemben. Ez a hatás az élesztőerjedés hőmérsékleténél bontakozik ki, és kellemes mellékhatást képvisel, amely célirányosan nem alkalmazható, mivel a sör nagyobb mennyiségű komló adagolása esetén nagyon keserű ízű lenne. Komló adagolásával a tejsavbaktériumok fejlődését, amelyek a maguk részéről az élesztőerjedést zavarnák, nem befolyásolható mértékben ugyancsak gátolnánk.

A Chem. Abstr. Vol. 116, 1992, 254404d irodalmi helyen leírtak szerint különböző tényezők, így a pHérték, ionerősség és mások befolyását megvizsgálják a komlókészítmények baktériumellenes hatására nézve a Lactobacilus brevis tejsavbaktérium ellen.

A Lactobacillus brevis 50 °C feletti hőmérsékleten nem vagy rendkívül lassan szaporodik.

A Chem. Abstr. Vol. 83. 1975, 17104j irodalomban leírták a komlókeserű-anyagok meghatározott szerkezeti ismertetőjegyeinek, így ugyanezek hidrofób, illetve hidrofil részeinek a kihatását a komlóanyagok bakteriosztatikus hatására. Gram-pozitív baktériumok érzékenyebbek a komlókezelésre, mint a Gram-negatív baktériumok.

Azok a termofil baktériumok, amelyek 50 °C felett szaporodnak, itt nem kerülnek említésre.

A 4 170 638 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint dezodorálókészítményekben komlótermékeket használnak Gram-pozitív baktériumok elpusztítására a bőrön.

Meglepő módon a komló bakteriosztatikus hatása forró vizes közegben észlelhető, mimellett azok a baktériumok, amelyek a sörfőzdéknél egyáltalán nem játszanak szerepet, mégpedig a termofil baktériumok, amelyek 50 °C-tól 80 °C-ig terjedő hőmérséklet-tartományban fejlődnek, elpusztíthatok.

Ily módon a jelen esetben a cukortartalmú vizes közegek, különösen a cukortartalmú kivonatok és levek tartósítása egy, az élelmiszer-technológiában régóta ismert termék segítségével történik, és a kellemetlen formaldehid alkalmazására, amelyet az utóbbi időben törvényi szabályozások útján sok országban korlátoztak vagy megtiltottak, teljesen kiküszöbölhetővé vált.

Valamely termikus extrahálásnál, a cukorrépa esetében 65 °C és 75 °C közötti hőmérsékleten a termofil baktériumok csak akkor tudnak szaporodni, ha azok anyagcseréjét megszakítás nélkül fenn lehet tartani. Abban az esetben, ha az anyagcserét megállítjuk, amelyet a komló hatóanyag bakteriosztatikus hatása lehetővé tesz, a magas hőmérséklet hatása következményeként a vegetatív csírák elhalnak. Ezáltal a komló a forró cukorlevekben meghatározott időközökben történő adagolásánál konzervárán hat, ha az adagolási időközöket úgy választjuk meg, hogy új spórák ne tudjanak ismét csírázni.

Abban az esetben, ha a komlót a hideg, cukortartalmú léhez 50 °C alatti hőmérsékleteken hozzáadnánk, akkor az hatástalan lenne, mivel ezt a hideg lét a komló és a penészgombák tönkretennék, amelyeknek a szaporodását a komló nem korlátozza.

Átfogó tartósítóhatást a komlónak csak 50 °C feletti hőmérsékleten való adagolása esetén érünk el.

HU 218 863 Β

A komlóadagolás további kedvező hatásaként ezenkívül megmutatkozik az is, hogy a nem kívánt nitritképződés az extrahálóoldatokban ezáltal meggátolható.

A találmány szerint úgy járunk el, hogy a cukortartalmú vizes közegeket és/vagy a berendezéseket valamely komlóalapú adalékanyag hatásának tesszük ki 50 °C és 80 °C közötti hőmérsékleten.

Komlóalapú adalékanyagként minden olyan komlótermék alkalmazható, amely hatóanyagát a cukoroldatnak leadja.

Komlóalapú adalékanyagként előnyösen oldott vagy emulgeált komlótermékek, előnyösen komlókivonat alkalmazhatók.

Ugyancsak használhatók szárított komló vagy komlópelletek, komlókivonatok vagy sörfőzdéi hulladékok, így komlómaradékokat tartalmazó sörélesztő és/vagy komlótörköly.

A komlókivonatok kereskedelmi forgalomban lévő termékek, és onnan beszerezhetők. A komlókivonatok különböző állagúak lehetnek, színük és oldhatóságuk is eltérhetnek egymástól. A kivonatok folyékonyak, sűrűn folyók és szilárdak lehetnek, a színük pedig sárgástól a sötétzöldig terjedő tartományban változhat. Oldásukhoz néha a víz mellett alkohol adagolása is szükséges.

Extrahálószerekként folyékony CO₂, metilén-klorid és alkohol jönnek számításba.

Oldhatatlan vagy nehezen oldható komlókivonatok emulgeálásához habzásgátló anyagként a cukoriparban ismert szorbitán-észter alkalmazható.

Mivel a találmány keretében az ízspektrumnak nincs szerepe, és csak a komló bakteriosztatikus hatása kerül felhasználásra, ezért olyan kivonatok is használhatók, amelyek rossz ízük miatt sörkészítés számára alkalmatlanok vagy kevéssé alkalmasak.

A találmány egy előnyös kiviteli formája szerint lehetővé kell tenni, hogy a komló adalékanyag a növényrészek termikus extrahálása alatt fejtse ki hatását.

A fonó (50-80 °C) extrakciós oldathoz előnyösen folyékony, illetve oldott vagy emulgeált komlókivonatot adunk, amely konzerválóhatását addig fejti ki, ameddig az oldat hőmérséklete a fent megadott tartományban van.

Másrészt kedvezőnek bizonyult az, hogy az extrahálandó növényrészekhez szilárd komlóterméket, előnyösen szárított komlót, komlópelletet vagy komlótartalmú sörfőzdéi hulladékokat adagolunk. A hatás azáltal fejlődik ki, hogy egyidejűleg a komló hatóanyag extrahálása is megtörténik a forró lében. Az extrahált növénymaradékok kipréselésénél azután azzal a komló adalékanyag maradékát is eltávolítjuk.

A komlótermékek folyamatos adagolásánál a folyamatosan felmerülő segédanyagköltségek számításba vétele mellett baktériumszaporodás-gátló hatás mehet végbe.

Szakaszos adagolásnál rövid ideig bizonyos baktériumtörzsek eliminálása történhet, mimellett az adagolás megszakítása után csírázni kezdenek azok a spórák, amelyek már eddig oldatban voltak, de más mikroorganizmusok jelenlétében nem fejlődtek.

A találmány további előnye abban mutatkozik meg, hogy védhetők a cukoroldatok előnyösen a szacharóz-, illetve glükózoldatok, vagy a szacharóz-, illetve glükóztartalmú levek kezelésére szolgáló eljárásnál, membránszűrési és/vagy ioncserélő eljárások során a membránok és/vagy az ioncserélők komlóalapú adalékanyag segítségével a baktériumok által okozott fertőzéstől. Az említett berendezésrészek ebben a tekintetben különösen veszélyeztetve vannak, és cukorveszteségeknek, úgyszintén az egész termelési lánc elfertőződésének a forrásai lehetnek.

Az adalékanyagot a cukoroldattal együtt rávihetjük a berendezésrészekre, vagy elkülönített adagolás formájában vihetjük rá ezekre.

A komló konzerválóhatását a forró cukortartalmú levekben a következő alkalmazási példák segítségével is bemutatjuk.

1. példa

Nagyüzemű extrahálóberendezésből származó 16 tömeg% szárazanyag-tartalmú répalevet 1 edénytérfogat/óra átfolyási sebességgel átvezetünk egy keverővei ellátott 22 literes edényen, és emellett 80 °C-ra temperálunk. Az oda- és elfolyás között egy - a baktériumfertőzés fokától függő - pH-különbség keletkezik, ahogy azt például az alábbi példatáblázat szemlélteti. Komlókivonatoknak folyamatos odaszivattyúzásánál, amely 1/10 000 edénytartalom/óra mennyiségben történik, az alábbi táblázatban feltüntetett adatok szerint 14:18:00-tól csökken a pH-különbség a baktériumok csökkent anyagcsere-tevékenysége miatt, ahogy látható, 0,49-ről 0,16-ra, tehát nagyon jelentősen:

Óraidő	Odafolyás (pH)	Eifolyás (pH)	Különbség
13:40:00	5,69	5,20	0,49
13:53:00	5,68	5,20	0,48
13:59:00	5,70	5,20	0,50
14:05:00	5,68	5,20	0,48
14:18:00	5,67	5,17	0,50 folyamatos komlóadago- lás
14:50:00	5,70	5,19	0,51
15:59:00	5,65	5,21	0,44
16:19:00	5,60	5,23	0,37
16:31:00	5,57	5,25	0,32
16:50:00	5,56	5,27	0,29
17:16:00	5,59	5,31	0,28
17:54:00	5,65	5,39	0,26
18:19:00	5,68	5,43	0,25
18:32:00	5,68	5,45	0,23
19:03:00	5,68	5,49	0,19
19:35:00	5,68	5,51	0,17
20:25:00	5,71	5,53	0,18
21:47:00	5,70	5,55	0,15
22:25:00	5,72	5,56	0,16

i

HU 218 863 Β

2. példa

Répalevet vezetünk egy edényen keresztül az 1. példában leírt módon. Az odafolyást hirtelen megállítjuk, ezáltal egy - a baktériumtevékenység mértékétől függő - pH-csökkenés kezdődik, a példatáblázatban 13:42:06-tól, 0,04-0,05 pH-egység nagyságrendben 6 percenként.

Komlókivonatok 1/20 000 edénytartalom mennyiségben történő hozzáadásánál, az alábbi táblázatban 13:48:24-nél, megszűnik a pH-csökkenés 13 percen belül:

Óraidő	pH az edényben	pH-csökkcnés 6 percenként
13:16:58	5,40,
13:23:16	5,40	0,00
13:29:34	5,39	-0,01
13:35:50	5,39	0,00 odafolyás
13:42:06	5,34	-0,05
13:48:24	5,30	-0,04 egyszeri komlóhozzáadás
13:54:42	5,26	-0,04
14:01:00	5,26	0,00
14:07:18	5,26	0,00
14:13:34	5,25	-0,01

3. példa

Répalevet vezetünk egy edényen keresztül az 1. példában leírt módon. Az odafolyást hirtelen megállítjuk, ezáltal egy - a baktériumtevékenység mértékétől függő - pH-csökkenés kezdődik, a példatáblázatban 17:46:20 körül, 0,04 pH-egység nagyságban 6 percenként. Egy másik, második komlókivonat 1/40 000 edénytartalom mennyiségben történő egyszeri hozzáadásnál az alábbi táblázatban 17:52:38 körül megszűnik a pHcsökkenés 6 percen belül.

Óraidő	Edény (pH)	pH-csökkenés 6 percenként
17:27:30	5,29
17:33:48	5,29	0,00
17:40:04	5,29	0,00 odafolyás
17:46:20	5,28	0,01
17:52:38	5,24	-0,04
17:58:54	5,25	0,01
18:05:12	5,25	0,00
18:11:28	5,26	0,01
18:17:46	5,26	0,00
18:24:03	5,26	0,00
18:30:19	5,27	0,01
18:36:37	5,27	0,00

4. példa

Ebben a példában a komlókivonat hatását egy technikai répaextraháló berendezésben mutatjuk be.

Folyamatosan működő répaextraháló berendezést, amely naponta 10 000 tonna répa feldolgozására alkalmas, és amely egy ellenáramú extrahálótoronyból és három szeletelőgépből áll, formaldehid adagolása nélkül üzemeltetünk. A három cefrézőben a répaszeletekből és léből előállított elegyet szivattyúk segítségével az extrahálótoronyba szivattyúzzuk, és a levet az extrahálótoronyból a három cefrézőbe lehúzzuk. A 70 °C-os üzemi hőmérsékletnél savképződés megy végbe az extrahálóberendezésben, amely a kapott 600 mg/liter nyerslésavtartalomban fejeződik ki.

Ezen a helyen említjük meg, hogy a termofil baktériumok mint anyagcseretermékek tej savat képeznek, így valamely tejsavmérés a forró lében a termofil baktériumok által történt megtámadottság mértékeként figyelembe vehető. Ezenkívül megállapítjuk, hogy mellékjelenségként a baktériumfertőzésnek köszönhetően a présszeletek jó kisajtolása érhető el. A jelen esetben körülbelül 28 tömeg% szárazanyag-tartalomra történő kipréselhetőségről van szó. Ez a jó kipréselhetőség mindenekelőtt akkor előnyös, ha a szeleteket termikusán 11 tömeg% víztartalomra kell szárítani.

Valamely 50 °C-ra melegített komlókivonatnak 3 kg/óra mennyiségben egy szeletszivattyú szívóvezetékébe történő közvetlen adagolása útján a nyerslé tejsavtartalmát az extrahálóberendezés alsó résztartományában 300 mg/literre csökkentjük anélkül, hogy a présszeletek kipréselhetősége csökkenne. Ez jelentősen csökkenti a cukorveszteséget a berendezésben anélkül, hogy a szeletek kipréselésénél nehézségekhez vezetne.

5. példa

Egy folyamatosan működő répaextraháló berendezést, amely naponta 10 000 tonna répa feldolgozására alkalmas és amely egy ellenáramú extrahálótoronyból és egy szeletelőgépből áll, formaldehid hozzáadása nélkül üzemeltetünk. A berendezés 70 °C-os üzemi hőmérsékleten történő működtetésénél savképződés megy végbe az extrahálóberendezésben, amely a kapott 450 mg/l nyersanyag tej savtartalmában jut kifejezésre. A szeletek kipréselhetősége 28 tömeg% szárazanyag-tartalomnál van. Szorbitán-észter segítségével emulgeált komlókivonat 2 kg/óra mennyiségben 3 tömeg% vizes hígításban való adagolása útján, amely egy, az extrahálótorony közepében lévő adagoló gyűrűvezetéken át történik, az extrahálóberendezés alsó résztartományaiban lévő nyerslé tejsavtartalmát 200 mg/literre csökkentjük anélkül, hogy a présszeletek kipréselése csökkenne.

6. példa

Egy naponta 10 000 t cukorrépát feldolgozó cukorgyár a híg lé lágyítására egy enyhén savas, 78 °C üzemi hőmérsékletű kationcserélővei ellátott ioncserélő technológiai rendszert működtet. Ez az üzemi hőmérséklet megfelelő kompromisszumot biztosít az ioncserélőben fellépő esetleges károsodások, illetve a baktériumnövekedés gátlása között. A hőmérsékleti határok betartása ellenére

HU 218 863 Β is előfordulhat, hogy az ioncserélőben mikroorganizmusok fejlődnek ki, és a feldolgozott répa esetlegesen magas nitráttartalma következtében a híg lében több mint 50 mg/kg híg lé mennyiségben nitritet termelnek. Ennek következményeként, amennyiben a melaszba nem juttatunk komlót, az említett koncentráció akár 130 mg/kg híglé-értékre emelkedhet, amely meghaladja az elfogadhatónak tartott 80 mg/kg híglé-értéket. Amennyiben a léáramhoz az ioncserélő berendezés előtt, 6 óránként, periodikusan, összesen 10 kg komlóextraktumot juttatunk, az tapasztalható, hogy a bakteriális tevékenység gátolttá válik, és a lé nitrittartalma 20 mg/kg léértékre csökken, amelynek következtében a melaszeladásnál előírt határérték is betartható.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás termofil baktériumok gátlására cukortartalmú vizes közegek jelenlétében, különösen cukorgyártáskor, azzal jellemezve, hogy a cukortartalmú vizes közeghez és/vagy a berendezésekbe komlóalapú adalékanyagot adagolunk, és a közeget 50 °C és 80 °C közötti hőmérsékleten tartjuk, vagy ilyen hőmérsékletre melegítjük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy cukortartalmú növényi részeket, különösen cukorrépa vagy cukornád növényi részeket komlóalapú adalékanyagok jelenlétében termikusán extrahálunk.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy komlóalapú adalékanyagként oldott vagy emulgeált komlóterméket, előnyösen komlókivonatot alkalmazunk.
4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy komlóalapú adalékanyagként szilárd komlóterméket, előnyösen szárított komlót vagy komlópelleteket, vagy sörfőzdéi hulladék anyagokat, így komlómaradékokat tartalmazó sörélesztőt és/vagy komlótörkölyt alkalmazunk.
5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrahálóoldathoz komlókivonatot adunk folyékony vagy emulgeált formában.
6. Az 1., 2. vagy 4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrahálandó cukortartamú növényi részekhez komlóalapú szilárd adalékanyagot adunk.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy folyamatosan végzett extrahálásnál a komlóadalékot folyamatosan adagoljuk az elegyhez.
8. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy folyamatosan végzett extrahálásnál a komlóadagolást szakaszosan végezzük.
9. Az 1. igénypont szerinti eljárás cukoroldatok, előnyösen szacharóz- és/vagy glükózoldatok vagy szacharóz- és/vagy glükóztartalmú levek kezelésére membránkezelő és/vagy ioncserélő eljárásban, azzal jellemezve, hogy a membránok és/vagy ioncserélők előtt komlóalapú adalékanyagot adagolunk.