ITBO20070542A1 - Metodo per il trattamento di matrici vegetali - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
La presente invenzione è relativa ad un metodo per il trattamento di una matrice vegetale.
Nel settore cosmetico e nel settore alimentare è presente una crescente esigenza di nuovi prodotti funzionali atti a favorire la salute dell'uomo come anche a conferire al prodotto delle caratteristiche edonistiche di tipo naturale. Sono di estrema attualità i cosmetici così detti "freschi" cioè che presentano caratteristiche simili ad un prodotto alimentare fresco (come origine e data di scadenza) così come stanno acquisendo sempre maggiori quote di mercato prodotti alimentari, detti nutraceutici, che presentano sia caratteristiche nutrizionali sia farmaceutiche, come ad esempio yogurt, prodotti da forno, barrette, succhi di frutta eccetera aventi proprietà anticolesterolemiche, antiossidanti, antiage e via dicendo.
Questi prodotti funzionali sono tecnicamente noti come alimenti o cosmetici "fortificati" cioè ottenuti tramite l'addizione a prodotti commerciali di additivi "funzionalizzanti" quali vitamine (A, B, E), fibre, antiossidanti (ad esempio Coenzima Q, biofenoli, carotenoidi), Pre/Pro-Biotici (Bifidobatteri, inulina).
Gli additivi "funzionalizzanti" possono essere ottenuti sia attraverso la sintesi chimica che per via fermentativa oppure, attraverso processi di raffinazione, direttamente estratti da matrici naturali con processi solitamente lunghi, costosi ed in genere ad elevato impatto ambientale.
La maggior parte degli additivi "funzionalizzanti" è costituita da fitocomposti cioè da composti chimici, come ad esempio i fitosterolì o i biofenoli, che sono presenti esclusivamente in matrici vegetali. Sono noti per esempio i sitosteroli, utilizzati come anticolesterolemici in prodotti come lo yogurt ed il pane, oppure i biofenoli ottenibili da thè verde, da uva e da olive molto utilizzati nella cosmesi, o anche il γorizanolo presente nell'olio di riso.
Questi fitocomposti sono ottenuti attraverso processi di estrazione più o meno complessi di matrici vegetali (foglie, bucce, semi, eccetera) che vanno dalla semplice estrazione con acqua a quelle più complesse con soluzione idro-alcoliche con solventi organici fino a quelle piuttosto costose in corrente di vapore (per esempio la produzione di aromi ed oli essenziali) o in fase supercritica con anidride carbonica (per esempio la produzione di caffeina dalla polvere di caffè negli impianti per decaffeinare) . Sono altresì note tecnologie per il recupero di fitocomposti da sistemi acquosi utilizzando resine su cui i composti vengono dapprima adsorbiti per poi essere desorbiti tramite soluzioni idro-alcoliche o solventi organici.
I processi noti sopra descritti portano ad ottenere una resa relativamente bassa di produzione di fitocomposti spesso assieme a quantità rilevanti di impurezze dovute ai solventi.
La resa di estrazione di fitocomposti risulta limitata in particolare dal fatto che essi si trovano chimicamente legati a frazioni solide presenti nella matrice vegetale.
A questo riguardo, è importante sottolineare che, fino ad. oggi, l'unica applicazione degna di nota è quella della crusca, la quale, come sottoprodotto della lavorazione dei cereali, viene utilizzata come ingrediente di prodotti da forno integrali.
Per superare questi inconvenienti è stato recentemente proposto di omogeneizzare le matrici vegetali attraverso azioni meccaniche per la produzione di puree (per esempio carote, mele, eccetera) . In questo modo, tuttavia, la biomassa insolubile viene posta in sospensione ed i fitocomposti rimangono prevalentemente legati alle strutture macromolecolari, risultando così non biodisponibili .
È stato anche proposto di disgregare le matrici vegetali nelle loro frazioni principali, per esempio amidi, cellulose, proteine, grassi e fitoconposti, per poi recuperare le frazioni di interesse attraverso tecniche di separazione o estrazione con solvente (alcoli, glicole eccetera). In questo modo, tuttavia, viene soltanto recuperata una piccola parte di fitocomposti non legati alle strutture macromolecolari .
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per il trattamento di una matrice vegetale, il quale permetta di superare, almeno parzialmente, gli inconvenienti dell'arte nota e sia, nel contempo, di facile ed economica attuazione.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per il trattamento di una matrice vegetale secondo quanto licitato nelle rivendicazioni indipendenti che seguono e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente o indirettamente dalle rivendicazioni indipendenti .
A meno che non sia specificato esplicitamente il contrario, nel presente testo i seguenti termini presentano il significato indicato qui sotto.
Per matrici vegetali si intende materiale organico di origine vegetale, in particolare contenente mono e/o polisaccaridi. Le matrici vegetali possono, comprendere del materiale vegetale non trattato (ad esempio cereali, barbabietola, canna da zucchero eccetera) o del materiale di origine vegetale trattato (ad esempio scarti agroindustriali come vinacce, acque di vegetazione delle olive, buccette di pomodoro, crusca di cereali,-.). Vantaggiosamente, le matrici vegetali comprendono, in particolare sono costituite, da scarti della lavorazione di cerali, in particolare crusca di grano.
Per endo-lisi si intende una lisi (in particolare, una idrolisi) che avviene in una posizione intermedia di una molecola. Vantaggiosamente, una endo-lisi può ottenersi utilizzando endo-enzimi che presentino almeno una tra le seguenti attività: amilasica, cellulasica, proteasica, pectinasica, xilanasica.
Per eso-lisi si intende una lisi (in particolare, una idrolisi) di una porzione di estremità di una molecola. Vantaggiosamente, una eso-lisi può ottenersi utilizzando eso-enzimi che presentino almeno una tra le seguenti attività: glucosidasica, arilesterasica, maltasica, cellobiasica.
Per preparato enzimatico si intende uno o più enzimi tra loro uguali o differenti. Secondo alcune vantaggiose forme di attuazione, il preparato enzimatico comprende più enzimi tra loro differenti. Secondo alternative e vantaggiose forme di attuazione, il preparato enzimatico contiene un enzima di un solo tipo.
Nel presente testo la porosità di una membrana viene quantificata come la dimensione massima delle particelle che possono attraversare la membrana stessa.
L'invenzione viene di seguito descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi d'attuazione non limitativi, in cui:
- le figure 1-4 illustrano schematicamente alcune forme di attuazione di un impianto atto ad implementare un metodo in accordo con la presente invenzione.
Secondo un primo aspetto della presente invenzione viene fornito un metodo per il trattamento di una matrice vegetale comprendente molecole organiche; il metodo conprende le seguenti fasi: una prima fase di lisi, durante la quale delle prime reazioni di lisi vengono enzimaticamente indotte su almeno parte delle molecole organiche della matrice vegetale,· una prima fase di separazione, la quale è successiva alla prima fase di lisi e durante la quale almeno parte delle molecole organiche di maggiori dimensioni vengono separate dalla matrice vegetale,-una seconda fase di lisi, la quale è successiva alla prima fase di separazione e durante la quale delle seconde reazioni di lisi, differenti dalle prime reazioni di lisi, vengono enzimaticamente indotte su almeno parte delle molecole organiche della matrice vegetale .
È importante sottolineare che le prime e le seconde reazioni di lisi vengono indotte da preparati enzimatici differenti; effettuando la prima e la seconda fase di lisi separatamente si evita che i differenti preparati enzimatici si inibiscano tra loro. Inoltre, separando le molecole organiche di maggiori dimensioni prima della seconda fase di lisi si riduce il rischio che molecole organiche di minori dimensioni della matrice vegetale inibiscano gli enzimi durante la prima fase di lisi. Questi due aspetti si combinano tra loro per ottenere una disgregazione molecolare della matrice vegetale sorprendentemente efficiente.
In particolare, le prime e le seconde reazioni di lisi sono reazioni di idrolisi ed avvengono in presenza di acqua.
Secondo alcune forme di attuazione, le prime reazioni di lisi sono reazioni di endo-lisi. Vantaggiosamente, le reazioni di endo-lisi vengono indotte da un primo preparato enzimatico presentante almeno un'attività scelta nel gruppo consistente in: amilasica, cellulasica, proteasica, pectinasica, xilanasica. Secondo vantaggiose forme di attuazione, il primo preparato enzimatico presenta almeno tre (ovvero almeno due ovvero almeno quattro) attività scelte nel gruppo consistente in: amilasica, cellulasica, proteasica, pectinasica, xilanasica.
Vantaggiosamente, il primo preparato enzimatico presenta le seguenti attività: amilasica, cellulasica, proteasica, pectinasica, xilanasica.
Secondo vantaggiose forme di attuazione, il primo preparato enzimatico presenta un'attività amilasica da 340 a 2380 KU/L.
Secondo vantaggiose forme di attuazione, il primo preparato enzimatico presenta un'attività xilanasica da 40 a 280 KU/L.
Secondo vantaggiose forme di attuazione, il primo preparato enzimatico presenta un'attività pectinasica da 10 a 700 KU/L.
Secondo vantaggiose forme di attuazione, il primo preparato enzimatico presenta un'attività cellulasica da 1,2 a 8,4 u/L.
Secondo vantaggiose forme di attuazione, il primo preparato enzimatico presenta un'attività proteasica da 1 a 3000 KU/L.
Vantaggiosamente, la prima fase di lisi viene realizzata mantenendo in agitazione la matrice vegetale in presenza del primo preparato enzimatico da 2 a 20 ore, preferibilmente ad una temperatura da 10°C a 90°C.
Si noti che, durante la prima fase di separazione, il primo preparato enzimatico viene separato dalla matrice vegetale che viene sottoposta alla seconda fase di lisi.
Secondo alcune forme di attuazione, le seconde reazioni di lisi sono reazioni di eso-lisi. Vantaggiosamente, le reazioni di eso-lisi vengono indotte da un secondo preparato enzimatico presentante almeno un'attività scelta nel gruppo consistente in: glucosidasica, arilesterasica, maltasica, cellobiasica. Secondo vantaggiose forme di attuazione, il secondo preparato enzimatico presenta almeno due (ovvero almeno tre) attività scelte nel gruppo consistente in: glucosidasica, arilesterasica, maltasica, cellobiasica. Vantaggiosamente, il secondo preparato enzimatico presenta le seguenti attività: glucosidasica, arilesterasica, maltasica, cellobiasica .
Secondo vantaggiose forme di attuazione, il secondo preparato enzimatico presenta un'attività glucosidasica da 90 a 630 KU/L.
Secondo vantaggiose forme di attuazione, il secondo preparato enzimatico presenta un'attività aril-esterasica da 460 a 3220 KU/L.
Vantaggiosamente, la seconda fase di lisi viene realizzata mantenendo in agitazione la matrice vegetale in presenza del primo preparato enzimatico da 2 a 20 ore, preferibilmente ad una temperatura da 10°C a 90°C.
Vantaggiosamente, la prima fase di separazione prevede la filtrazione meccanica della matrice vegetale. Secondo alcune forme di attuazione, durante la prima fase di separazione, la matrice vegetale viene filtrata attraverso un prima membrana presentante una porosità inferiore a 6 μπι.
Secondo alcune forme di attuazione, la prima membrana presenta una porosità da 2 a 5 μιη.
Secondo alcune forme di attuazione, la prima membrana presenta una porosità inferiore a 110 KDa (vantaggiosamente, da 110 KDa a 80 KDa, in particolare di circa 100 KDa). Vantaggiosamente, la prima membrana presenta una porosità inferiore a 11 KDa (vantaggiosamente, da 11 KDa a 8 KDa, in particolare di circa 10 KDa).
Secondo alcune forme di attuazione, durante la prima fase di separazione, sulla matrice vegetale a monte della prima membrana viene esercitata una pressione di almeno 2 bar, preferibilmente da 3 a 4 bar, in particolare di 3,5 bar. Vantaggiosamente, una depressione (in particolare, un pressione inferiore ad 1 bar) viene applicata alla matrice vegetale permeata attraverso la prima membrana.
Secondo alcune forme di attuazione, la prima fase di separazione comprende una fase di microfiltrazione, durante la quale la matrice vegetale viene filtrata attraverso la prima membrana presentante una porosità inferiore a 6 μιη {vantaggiosamente, da 2 a 5 μm),- ed una prima fase di ultrafiltrazione, la quale è successiva alla fase di microfiltrazione e durante la quale la matrice vegetale viene filtrata attraverso una seconda membrana presentante una porosità inferiore a 110 KDa (vantaggiosamente, da 110 KDa a 80 KDa, in particolare di circa 100 KDa). Secondo alcune forme di attuazione, la prima fase di separazione comprende, in aggiunta o in alternativa alla prima fase di ultrafiltrazione, una seconda fase di ultrafiltrazione, la quale è, preferibilmente, successiva alla prima fase di ultrafiltrazione e/ alla fase di microfiltrazione e durante la quale la matrice vegetale viene filtrata attraverso una ulteriore membrana presentante una porosità inferiore a 11 KDa {vantaggiosamente, da 11 KDa a 8 KDa, in particolare di circa 10 KDa).
Secondo alcune forme di attuazione, il sopradescritto metodo comprende una seconda fase di separazione, la quale è successiva alla seconda fase di lisi e durante la quale almeno parte di ulteriori molecole organiche di maggiori dimensioni vengono separate dalla matrice vegetale. Vantaggiosamente, durante la seconda fase di separazione la matrice vegetale viene filtrata attraverso una terza membrana presentante porosità inferiore alla prima membrana e/o alla seconda membrana.
Secondo alcune forme di attuazione, la terza membrana presenta una porosità inferiore a 11 KDa (vantaggiosamente, da 11 KDa a 8 KDa, in particolare di circa 10 KDa).
Secondo alcune forme di attuazione, la terza membrana presenta una porosità inferiore a 1,1 KDa (vantaggiosamente, da 1,1 KDa a 0,8 KDa, in particolare di circa 1 KDa).
Secondo alcune forme di attuazione, durante la seconda fase di separazione, sulla matrice vegetale a monte della terza membrana viene esercitata una pressione di almeno 2 bar, preferibilmente da 3 a 4 bar, in particolare di 3,5 bar. Vantaggiosamente, una depressione (in particolare, un pressione inferiore ad 1 bar) viene applicata alla matrice vegetale permeata attraverso la terza membrana.
Secondo alcune forme di attuazione, sono previste ulteriori fasi di lisi e/o di separazione e/o ricircolo.
Secondo alcune forme di attuazione, il sopradescritto metodo comprende una fase di concentrazione, la quale è successiva alla seconda fase di separazione e durante la quale una componente liquida, in particolare acqua, viene separata da una matrice vegetale trattata (vale a dire, sostanzialmente un disgregato molecolare della matrice vegetale che viene sottoposta alla prima fase di lisi) in particolare mediante osmosi inversa. Il disgregato molecolare così ottenuto può essere, ad esempio, utilizzato per arricchire alimenti.
Secondo alcune forme di attuazione, il sopradescritto metodo comprende una terza fase di separazione, la quale è successiva alla seconda fase di separazione e durante la quale i componenti della matrice vegetale vengono tra loro separati. In questo modo è possibile, ad esempio, ottenere zuccheri, amminoacidi, acidi grassi, glicerolo e/o fitocomposti .
Secondo alcune forme di attuazione, il sopradescritto metodo comprende una fase di generazione di carburante, la quale è successiva alla seconda fase di separazione e durante la quale la matrice vegetale viene almeno parzialmente trasformata in carburante mediante un processo microbiologico .
Secondo alcune vantaggiose forme di attuazione, il sopradescritto metodo comprende una fase di trattamento termico, durante la quale la matrice vegetale viene miscelata con da 3 a 12 volte in peso di acqua (in particolare acqua deionizzata) e mantenuta in agitazione da 30 a 120 minuti ad una temperatura da 60°C a 90°C, la fase di trattamento termico è precedente alla prima fase di lisi. Vantaggiosamente, la fase di trattamento termico avviene in presenza di stabilizzanti; in particolare m-parabenzoato 0,01-1% (peso su volume) e/o acido citrico 1-5% (peso su volume) e/o acido latticol-6% (peso su volume) e/o EDTA 0,1-3% (peso su volume).
Secondo vantaggiose forme di attuazione, prima della fase di trattamento termico, è prevista una fase di trattamento meccanico, durante la quale la matrice vegetale viene lavorata fino ad ottenere particelle di piccole dimensioni.
Facendo riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un impianto per implementare alcune forme di attuazione del metodo sopradescritto .
L'impianto 1 comprende un dispositivo 2 per l'alimentazione della matrice vegetale ad un omogenizzatore 3, in corrispondenza del quale la matrice vegetale viene sottoposta ad un trattamento termico e meccanico, ed un reattore 4, il quale è disposto a valle dellOmogenizzatore 3 ed è ad esso collegato.
L'impianto 1 comprende, inoltre, un reattore 5, il quale è disposto a valle del reattore 4 ed è ad esso collegato per tramite di un'unità 6 di separazione, ed un'unità 7 di ricircolo per convogliare le molecole organiche di maggiore dimensione separate dalla matrice vegetale in corrispondenza dell'unità 6 al reattore 4.
A valle del reattore 5 è disposta un'unità 8 di separazione, alla quale è collegato un dispositivo 9 per lo stoccaggio e/o il convogliamento della matrice vegetale trattata ed un'unità 10 di ricircolo per convogliare le ulteriori molecole organiche di maggiore dimensione separate dalla matrice vegetale in corrispondenza dell'unità 8 al reattore 5.
Nella figura 2 viene illustrato un impianto 1', il quale differisce dall'impianto 1 della figura 1 per il fatto di comprendere un'unità 11 di osmosi, la quale è disposta a valle del dispositivo 9 ed è atta a separare la matrice vegetale trattata (vale a dire sostanzialmente un disgregato molecolare della matrice vegetale alimentato mediante il dispositivo 2) dal solvente (specificamente, acqua) mediante osmosi inversa.
L'impianto 1' include, inoltre, un'unità 12 di ricircolo la quale è atta a convogliare il solvente separato dall'unità 11 di osmosi all'omogenizzatore 3.
Nella figura 3 viene illustrato un impianto 1'', il quale differisce dall'impianto 1 della figura 1 per il fatto di comprendere un dispositivo 13 di separazione, il quale è di per sé di tipo noto (ad esempio comprende o consiste di una colonna cromatografica) , è disposto a valle del dispositivo 9 ed è atto, in particolare, a separare dalla matrice vegetale zuccheri, amminoacidi, acidi grassi, glicerolo e/o fitocomposti.
Nella figura 4 viene illustrato un impianto 1''', il quale differisce dall'impianto 1 della figura 1 per il fatto di comprendere un dispositivo 14, il quale è disposto a valle del dispositivo 9 ed è atto a produrre biocarburante mediante tecniche di per sé note (in particolare, fermentazione).
L'impianto 1''' comprende inoltre un'unità 15 per la produzione di energia elettrica tramite una biofuel celi (cella a bio-combustibile di tipo microbiologico e/o enzimatico) che viene alimentata dal dispositivo 9. L'utilizzo della matrice vegetale presente nel dispositivo 9 per l'alimentazione di una biofuel celi è particolarmente vantaggioso poiché tale matrice vegetale è sostanzialmente sterile.
Secondo forme di attuazione non illustrate l'impianto 1 comprende un dispositivo analogo al dispositivo 14 disposto a valle di un dispositivo analogo al dispositivo 13.
Secondo alcune forme di attuazione, nel sopradescritto metodo, la prima fase di lisi e la seconda fase di lisi vengono realizzate nel reattore 4 e, rispettivamente, nel reattore 5, i quali sono tra loro collegati dall'unità 6 di separazione; il metodo comprende una prima fase di ricircolo, durante la quale le molecole organiche di maggiore dimensione separate dalla matrice vegetale durante la prima fase di separazione in corrispondenza dell'unità 6 di separazione vengono convogliate nuovamente al primo reattore 4.
Vantaggiosamente, il metodo comprende una seconda fase di separazione, la quale avviene in corrispondenza dell'unità 8 di separazione disposta a valle del secondo reattore 5 e durante la quale almeno parte di ulteriori molecole organiche di maggiori dimensioni vengono separate dalla matrice vegetale; ed una seconda fase di ricircolo, durante la quale le molecole organiche di maggiore dimensione separate dalla matrice vegetale durante la seconda fase di separazione vengono convogliate nuovamente al secondo reattore 5.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, vengono fom ite molecole organiche ottenute mediante un metodo come sopra definito.
È inportante sottolineare che il metodo in accordo con la presente invenzione permette di ottenere i seguenti vantaggi rispetto all'arte nota.
- L'utilizzo di scarti agroindustriali come fonte a basso costo di materie prime per la produzione di bevande funzionali e/o additivi "funzionalizzanti". Dai processi produttivi dell'industria vitivinicola, conserviera, olearia e cerealicola infatti escono come scarti materiali quali bucce crusche e acque di vegetazione che spesso non hanno un loro mercato e devono essere detossificati e smaltiti. È possibile, ad eseirpio, produrre a basso costo succhi "antiossidanti", additivi per l'industria alimentare e cosmetica, principi attivi per l'industria della detergenza.
- L'utilizzo di scarti agroindustriali come fonte a basso costo di materie prime per la produzione di composti ad alto valore aggiunto.
- L'utilizzo di scarti agroindustriali come fonte a basso costo di materie prime per la produzione di energia e/o biocarburante.
Il metodo in accordo con la presente invenzione permette quindi l'azzeramento potenziale degli scarti risolvendo da una parte un problema industriale legato ai costi di smaltimento e dall'altra generando valore economico.
Ulteriori caratteristiche della presente invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di un esempio meramente illustrativo e non limitativo .
Esempio 1
Fase 1 di pre-trattamento termico
Le crusche vengono caricate in un tino agitato addizionate con una quantità d'acqua deionizzata pari a 8 volte il peso di solido trattato, movimentate con elica marina o altro sistema di miscelazione idoneo, addizionate con stabilizzanti opportuni (mparabenzoato 0,6% p/v e/o acido citrico 3% p/v e/o acido lattico 3% p/v e/o EDTA 1,5% p/v). La sospensione viene trattata a caldo ad una temperatura di 75°C per un tempo 75 minuti.
Fase 2 pre-trattamento idrolitico con endo-enzimi La sospensione viene aggiunta a preparati enzimatici selezionati aventi le attività:
□ amilasica 1300 KU/L circa
□ xilanasica 140 KU/L circa
□ pectinasica 400 KU/L circa
□ cellulasica 5,2 U/L circa
□ Proteasica 1500 KU/L circa
Il liquido viene mantenuto in agitazione per 11 ore a temperatura di circa 50°C.
Fase 3 operazione di microfiltrazione a 2-5 μιη Il liquido viene raffreddato a temperatura ambiente e sottoposto ad un processo di microfiltrazione su membrana tubolare in ceramica avente una porosità di 3,5 μιη, un diametro del canale di 7 mm, una lunghezza di 250 mm e un'area superficiale di 50 m<2>.
velocità di flusso: 1000 litri/h
Pressione in entrata: 2,5 bar
Pressione in uscita: 2,3 bar
Pressione sul permeato: < 1 bar
Velocità di flusso sulla membrana: 7 m/s
Il volume di partenza è di 3 litri da cui si ottengono 0,47 litri di concentrato e 2,5 litri di permeato microrfiltrato.
Il concentrato viene inviato nuovamente alla fase 1 e miscelato con 2,21 litri di nuova sospensione.
Fase 3 operazione di ultrafiltrazione a lOOKDa I 2,5 litri di permeato vengono sottoposti ad un processo di ultrafiltrazione su membrana tubolare in ceramica avente porosità di 100 Kda, un diametro del canale di 7 mm, una lunghezza di 250 mm e un'area superficiale di 50m<2>.
Velocità di flusso: 1000 litri/h
Pressione in entrata: 3,5 bar
Pressione in uscita: 3,3 bar
Pressione sul permeato: < 1 bar
Velocità di flusso sulla membrana: 2 m/s
Da questo passaggio si ottengono 0,32 litri di concentrato, che vengono rinviati alla fase 1 a formare i 3 litri da risottoporre al processo di microfiltrazione, e 2,17 litri di permeato.
Fase 4 trattamento idrolitico con endo-enzimi ed eso-enzimi
I 2,17 litri di permeato vengono sottoposti ad un trattamento di idrolisi enzimatica utilizzando preparati enzimatici selezionati aventi le attività: □ amilasica 1340 KU/L circa
□ xilanasica 160 KU/L circa
□ pectinasica 400 KU/L circa
□ cellulasica 4,8 U/L circa
□ Proteasica 1500 KU/L circa
□ aril-esterasica 1900 KU/L circa
□ glucosidasica 380 U/L circa
Il liquido viene mantenuto in agitazione per 11 ore a temperatura di 50°C.
Fase 5 operazione di ultrafiltrazione a lOKDa I 2,17 litri di idrolizzato vengono sottoposti ad un processo di ultrafiltrazione su membrana tubolare in ceramica avente porosità di 10 Kda, un diametro del canale di 7 mm, una lunghezza di 250 IMIe un'area superficiale di 50 m<2>.
Velocità di flusso: 1000 litri/h
Pressione in entrata: 3,5 bar
Pressione in uscita: 3,3 bar
Pressione sul permeato: < 1 bar
Velocità di flusso sulla membrana: 2 m/s
Da questo passaggio si ottengono 0,28 litri di concentrato, che vengono rinviati alla fase 4 da risottoporre al processo di idrolisi e ultrafiltrazione, e 1,89 litri di permeato.
Fase 6 trattamento idrolitico con eso-enzimi 1,89 litri di permeato vengono sottoposti ad un trattamento di idrolisi enzimatica utilizzando preparati enzimatici selezionati aventi le attività: □ aril-esterasica 1900 KU/L circa
□ glucosidasica 335 U/L circa
Il liquido viene mantenuto in agitazione per 11 ore a temperatura di 50°C.
Fase 7 operazione di ultrafiltrazione a lKDa 1,89 litri di idrolizzato vengono sottoposti ad un processo di ultrafiltrazione su membrana tubolare in ceramica avente porosità di 1 Kda, un diametro del canale di 7 mm, una lunghezza di 250 mm e un'area superficiale di 50 m<2>.
Velocità di flusso: 1000 litri/h
Pressione in entrata: 3,5 bar
Pressione in uscita: 3,3 bar
Pressione sul permeato: < 1 bar
Velocità di flusso sulla membrana: 2 m/s
Da questo passaggio si ottengono 0,24 litri di concentrato, che vengono rinviati alla fase 6 da risottoporre al processo di idrolisi e ultrafiltrazione, e 1,65 litri di permeato.
Questo permeato è quindi stato arricchito di sostanze chimiche con un peso molecolare al di sotto di 1000 g/mole. Tali pesi molecolari sono nell'ordine di grandezza degli oligomeri che costituiscono le strutture fibrose primarie del tessuto vegetale dello scarto di partenza.
Per questo motivo si può equiparare questo prodotto ad un vero e proprio disgregato molecolare.
Aspetto caratteristico:
•Colore: paglierino, trasparente
•Odore: caratteristico, fruttato
•pH 3,5 circa
•Zuccheri semplici: 40-60 g/L
•Fenoli liberi: 200-400 mg/L
•Potere antiossidante in ORAC /L: 700-1200 TE Le fasi 2, 3 e 5 possono fornire dei concentrati utilizzabili come caratterizzati da miscele chimiche con specifici pesi molecolari che possono essere veicolati al di fuori del processo.
il disgregato molecolare può essere sottoposto ad ulteriori fasi idrolitiche e di ultrafiltrazione con cut-off di porosità inferiore a 1 Kda fino ad arrivare ad uno stadio di osmosi inversa per il recupero dell'acqua e dei sali.
Claims (1)
- R I V E N D I C A Z IO N I 1.- Metodo per il trattamento di una matrice vegetale comprendente molecole organiche, il metodo comprende le seguenti fasi: una prima fase di lisi, durante la quale delle prime reazioni di lisi vengono enzimaticamente indotte su almeno parte delle molecole organiche della matrice vegetale; una prima fase di separazione, la quale è successiva alla prima fase di lisi e durante la quale almeno parte delle molecole organiche di maggiori dimensioni vengono separate dalla matrice vegetale; una seconda fase di lisi, la quale è successiva alla prima fase di separazione e durante la quale delle seconde reazioni di lisi, differenti dalle prime reazioni di lisi, vengono enzimaticamente indotte su almeno parte delle molecole organiche della matrice vegetale. 2.- Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la prima fase di lisi e la seconda fase di lisi vengono realizzate in un primo e rispettivamente secondo reattore, i quali sono tra loro collegati da una prima unità di separazione,· il metodo comprende una prima fase di ricircolo, durante la quale le molecole organiche di maggiore dimensione separate dalla matrice vegetale durante la prima fase di separazione in corrispondenza della prima unità di separazione vengono convogliate nuovamente al primo reattore. 3.- Metodo secondo la rivendicazione 2, e comprendente una seconda fase di separazione, la quale avviene in corrispondenza di una seconda unità di separazione disposta a valle del secondo reattore e durante la quale almeno parte di ulteriori molecole organiche di maggiori dimensioni vengono separate dalla matrice vegetale; ed una seconda fase di ricircolo, durante la quale le ulteriori molecole organiche di maggiore dimensione separate dalla matrice vegetale durante la seconda fase di separazione vengono convogliate nuovamente al secondo reattore . 4.- Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le prime reazioni di lisi sono reazioni di endo-lisi. 5.- Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui le reazioni di endo-lisi vengono indotte da un primo preparato enzimatico presentante almeno un'attività scelta nel gruppo consistente in: amilasica, cellulasica, proteasica, pectinasica xilanasica. 6 .- Metodo secondo la rivendicazione 5, il primo preparato enzimatico presenta almeno tre attività scelte nel gruppo consistente in: amilasica, cellulasica, proteasica, pectinasica, xilanasica. 7.- Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le seconde reazioni di lisi sono reazioni di eso-lisi. 8.- Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui le reazioni di eso-lisi vengono indotte da un secondo preparato enzimatico presentante almeno un'attività scelta nel gruppo consistente in: glucosidasica, arilesterasica , maltasica, cellobiasica. 9.- Metodo secondo la rivendicazioni 7, in cui il secondo preparato enzimatico presenta almeno due attività scelte nel gruppo consistente in: glucosidasica, arilesterasica, maltasica, cellobiasica . 10.- Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima e la seconda fase di lisi avvengono in presenza di acqua. 11.- Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima fase di separazione prevede la filtrazione meccanica della matrice vegetale . 12.- Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui durante la prima fase di separazione, la matrice vegetale viene filtrata attraverso un prima membrana presentante una porosità inferiore a 6 μπι. 13.- Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui la prima membrana presenta una porosità da 110 KDa a 80KDa. 14.- Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui la prima membrana presenta una porosità da 11 KDa a 8 KDa. 15.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 14, in cui durante la prima fase di separazione, sulla matrice vegetale a monte della prima membrana viene esercitata una pressione di almeno 2 bar,· una depressione viene applicata alla matrice vegetale permeata attraverso la prima membrana. 16.- Metodo secondo la rivendicazione 12 o 15, in cui la prima fase di separazione comprende una fase di microfiltrazione, durante la quale la matrice vegetale viene filtrata attraverso la prima membrana presentante una porosità da 2 a 5 μιη; ed una prima fase di ultrafiltrazione, la quale è successiva alla fase di microfiltrazione e durante la quale la matrice vegetale viene filtrata attraverso una seconda membrana presentante una porosità da 110 a 80 KDa. 17.- Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente una seconda fase di separazione, la quale è successiva alla seconda fase di lisi e durante la quale almeno parte di ulteriori molecole organiche di maggiori dimensioni vengono separate dalla matrice vegetale. 18.- Metodo secondo la rivendicazione 17, in cui durante la prima fase di separazione la matrice vegetale viene filtrata attraverso una prima membrana e/o una seconda membrana; durante la seconda fase di separazione la matrice vegetale viene filtrata attraverso una terza membrana presentante porosità inferiore alla prima membrana e/o alla seconda membrana . 19.- Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui la terza membrana presenta una porosità inferiore a 11 KDa. 20.- Metodo secondo rivendicazione 18, in cui la terza membrana presenta una porosità inferiore a 1,1 KDa. 21.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 17 a 19, in cui durante la seconda fase di separazione, sulla matrice vegetale a monte della terza membrana viene esercitata una pressione di almeno 2 bar; una depressione viene applicata alla matrice vegetale permeata attraverso la terza membrana . 22.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 17 a 21, e comprendente una fase di concentrazione, la quale è successiva alla seconda fase di separazione e durante la quale una componente liquida, in particolare acqua, viene separata da una matrice vegetale trattata, in particolare mediante osmosi inversa. 23.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 17 a 22, e comprendente una terza fase di separazione, la quale è successiva alla seconda fase di separazione e durante la quale componenti della matrice vegetale vengono tra loro separati. 24.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 17 a 22, e comprendente una fase di generazione di carburante, la quale è successiva alla seconda fase di separazione e durante la quale la matrice vegetale viene almeno parzialmente trasformata in carburante mediante un processo microbiologico. 25.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 17 a 22, e comprendente una fase di produzione di energia, la quale è successiva alla seconda fase di separazione e durante la quale la matrice vegetale viene utilizzata come carburante. 26.- Molecole organiche ottenute mediante un metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti,
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