MX2011007148A

MX2011007148A - Composicion de zeina.

Info

Publication number: MX2011007148A
Application number: MX2011007148A
Authority: MX
Inventors: John Warren Lawton Jr
Original assignee: Poet Res Inc
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-11-18
Also published as: US8652818B2; US20110143013A1; US20140123855A1; EP2381760B1; JP2012514459A; JP6009623B2; US9321815B2; WO2010078528A1; CA2748640C; EP2381760A1; CN102368902A; US20140303348A1; US20100178675A1; US8795760B2; JP2016005455A; EP2381760A4; CA2748640A1; US9487565B2

Abstract

Se describe un método para producir bio-productos a partir de una materia prima en un sistema configurado para producir etanol y granos de destilería a partir de un producto de fermentación. Se describe un sistema configurado para procesar materia prima a un producto de fermentación y bio-productos incluyendo etanol y alimento. Se describe un bio-producto producido a partir de un producto de fermentación producido a partir de una materia prima en un sistema de bio-refinación.

Description

COMPOSICION DE ZEINA REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS La presente invención reclama la prioridad de y expresamente incorpora para referencia las siguientes solicitudes: (a) Solicitud de Patente Provisional No. 61/196,720 intitulada "Extracción de Zeína a Partir de Maíz Fermentado", la cual se presentó el 31 de Diciembre del 2008 (como Solicitud de Patente de E.U.A. No. 12/347,566); (b) Solicitud de Patente Provisional de E.U.A. No. 61/207,868 intitulada "Extracción de Zeína a Partir de Maíz Fragmentado por Fermentación", la cual se presentó el 31 de Diciembre del 2008 (como Solicitud de Patente de E.U.A. No. 12/347,743); (c) Solicitud de Patente Provisional No. 61/161,313 intitulada "Extracción de Zeina a Partir de Maíz Fermentado", la cual se presentó el 18 de marzo del 2009; (d) Solicitud de Patente Provisional de E.U.A. No. 61/161,318 intitulada "Extracción de Zeína a Partir de Maíz Fraccionado por Fermentación", la cual se presentó el 18 de Marzo del 2009; (e) Solicitud de Patente Provisional de E.U.A. No. 61/161,322 intitulada "Extracción y Recuperación de Zeína", la cual se presentó el 18 de Marzo del 2009; y (f) Solicitud de Patente Provisional de E.U.A. No. 61/161,325 intitulada "Extracción y Recuperación de Zeína", la cual se presentó el 18 de Marzo del INTERESES GUBERNAMENTALES El Gobierno puede tener derechos en una invención reclamada en la presente solicitud de acuerdo con el Contrato No. DE-FG36-08GO8033 con el Departamento de Energía.

CAMPO TECNICO La presente solicitud se refiere a un sistema para la extracción de proteína a partir de un producto de fermentación. La presente solicitud también se refiere a un sistema para la extracción de zeína a partir de sólidos fermentados en la producción de etanol a partir de maíz. La presente solicitud además se refiere a una composición de zeína extraída que comprende alfa-zeína, beta-zeína, y gama-zeína.

ANTECEDENTES La zeína es un grupo de proteínas vegetales que pueden ser extraídas del maíz o substratos que contienen proteina de maíz, tales como harina de gluten de maíz. La zeína es clasificada como GRAS (Generally Recognized As Safe, Generalmente Reconocido como Seguro) por la Administración de Alimentos y Fármacos de E.U.A. y tiene una variedad de usos comerciales, incluyendo la fabricación de empaque comestible para alimentos, películas comestibles, resinas de plástico biodegradables, base para goma de mascar, compuestos de recubrimiento de tableta, adhesivos, recubrimientos para copas de papel, forros para tapas de refrescos, etc. La zeina también puede ser procesada a resinas y otros polímeros bio-plástícos, los cuales pueden ser extruídos o enrollados a una variedad de productos de plástico. La zeína tiene utilidad como un material de partida para una variedad de aplicaciones de polímeros no tóxicas y renovables.

La zeína pertenece a una clase de proteínas denominadas prolaminas, solubles en alcohol. La zeína comprende aproximadamente de cuarenta a cincuenta por ciento de la proteína total en el maíz, o aproximadamente cuarenta por ciento del grano de maíz. La zeína además ha sido dividida en cuatro sub-clases: alfa-zeína, beta-zeína, gama-zeína y delta-zeína. La alfa-zeína es la zeína primaria comercialmente utilizada y representa aproximadamente el setenta por ciento de la zeína en el maíz. La beta-zeína representa aproximadamente cinco por ciento de la zeína en el maíz. La gama-zeína representa aproximadamente del veinte al veinticinco por ciento de la zeína en el maíz y la delta-zeína representa aproximadamente de uno a cinco por ciento de la zeína. Cada tipo de zeína (alfa, beta, gama y delta) tiene diferentes perfiles de aminoácido y exhibe propiedades ligeramente diferentes. La zeína puede ser extraída y recuperada del maíz o productos de maíz del procesamiento del maíz.

La harina de gluten de maíz, un sub-producto de producción de etanol a través de molienda en húmedo, es un material de partida típico para la extracción de zetna ya que su contenido proteico es de sesenta por ciento o más. El dióxido de azufre u otros químicos que pueden ser utilizados durante la preparación (por ejemplo, en un procedimiento de remojo) de la harina de gluten de maíz pueden afectar adversamente la calidad de la zeína.

El etanol puede ser producido a partir de materias primas (tales como maíz), materias primas celulósicas (tales como pasto varilla o mazorcas), u otro material vegetal (tao como caña de azúcar). La producción de etanol a partir de maíz produce productos de fermentación (por ejemplo, co-productos) que son adecuados para usarse como materiales de partida para la extracción de zeína.

En un procedimiento de molienda en húmedo, el etanol es producido a partir de maíz remojando primero los granos de maíz en agua que contiene dióxido de azufre, y después separando los granos en endospermo, fibra y germen. El endospermo además se procesa para producir almidón y gluten de maíz, que pueden ser secados a harina de gluten de maíz. La harina de gluten de maíz puede comprender al menos sesenta por ciento de proteína, y típicamente se utiliza como un material de partida para la extracción de zeína en la producción comercial de zeína. El dióxido de azufre u otros químicos que pueden ser utilizados durante la preparación de harina de gluten de maíz pueden afectar adversamente la calidad de la zeína.

El etanol también puede ser producido a partir de maíz utilizando un procedimiento de molienda en seco. En un procedimiento de molienda en seco, un material conteniendo almidón, tal como maíz, es molido a una harina y se forma una lechada con agua y enzimas. La lechada puede ser horneada para licuar el almidón y para facilitar la sacarificación. Se pueden agregar enzimas adicionales para completar la sacarificación para romper el almidón en azúcares simples (por ejemplo, glucosa) que puede ser fermentado utilizando un etanolgen (por ejemplo, levadura). La fermentación produce un producto de fermentación que comprende una porción o componente líquido y una porción o componente de sólidos. La porción líquida comprende etanol y agua y componentes solubles. Los sólidos residuales comprenden, por ejemplo, proteínas, fibra, aceite, y otros componentes inso'lubles.

El producto de fermentación que comprende un componente líquido y un componente de sólidos puede ser destilado para separar el etanol y vinaza entera (por ejemplo, sólidos húmedos o sólidos de fermentación). La vinaza entera comprende sólidos residuales y agua, y además puede ser separada en una torta húmeda y vinaza delgada. La torta húmeda (sólidos húmedos) puede ser secada a harina tal como granos de destilería secos (DDG); la vinaza delgada puede ser reducida a jarabe y agregarse a la torta húmeda o harina durante el procedimiento de secado para producir granos de destilería secos con solubles (DDGS). La harina tal como DDG y DDGS, puede ser utilizada como un producto alimenticio animal.

De acuerdo con un procedimiento alternativo, por ejemplo, como se describe en la Publicación de Solicitud de Patente de E.U.A.

No. 2005/0239181, el almidón puede ser convertido a azúcares y puede ser fermentado en un procedimiento de almidón crudo sin "horneado" o licuación. El daño con calor a las proteínas y otros componentes de la lechada puede ser evitado utilizando el procedimiento de almidón crudo.

Un procedimiento de fraccionamiento en seco que no utiliza dióxido de azufre puede ser utilizado en lugar de la molienda en seco para fraccionar el maíz a endospermo, fibra y germen. La cantidad de sólidos residuales en el producto de fermentación puede ser reducida a través de fraccionamiento y eliminando la fibra y germen, ambos bajos en almidón, a partir de la fermentación. El endospermo principalmente está compuesto de almidón y proteína con pequeñas cantidades de fibra y aceite presentes. La zeína también está concentrada en el endospermo; más de la mitad de la proteína del endospermo puede estar compuesta de zeína. Cuando el endospermo es fermentado, los sólidos residuales comprenden una alta concentración de zeína. Los sólidos residuales secos de la fermentación de endospermo tienen alto contenido de proteina y dan como resultado una harina que es denominada como "granos de destilería secos con alta concentración de proteina" (DDG HP).

Los granos de destilería secos (DDG) contienen zeína, pero un alto porcentaje o alta calidad de zeína puede no ser recuperada, si el producto ha sido sometido a tratamientos químicos o calor.

Podría ser ventajoso proporcionar un sistema para extraer proteína de un producto de fermentación. También podría ser ventajoso proporcionar un método para producir bio-productos a partir de una materia prima en un sistema configurado para producir etanol y granos de destilería a partir de un producto de fermentación. También podría ser ventajoso proporcionar un sistema configurado para procesar materia prima a un producto de fermentación y bio-productos incluyendo etanol y harina. También podría se ventajoso proporcionar un bio-producto producido a partir de un producto de fermentación producido a partir de una materia prima en un sistema de biorref ¡nación .

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un método para producir bio-productos a partir de una materia prima en un sistema configurado para producir etanol y granos de destilería a partir de un producto de fermentación. El método comprende los pasos de procesar la materia prima a un componente que contiene almidón y crear una lechada que comprende el componente que contiene almidón. El método comprende los pasos de preparar el componente que contiene almidón de la lechada a un componente fermentable para fermentación y fermentar por lo menos una porción del componente fermentable de la lechada al producto de fermentación. El método comprende los pasos de procesar el producto de fermentación a bio-productos que comprenden etanol y los granos de destilería y producir un bio-producto que comprende una composición de zeína a partir del producto de fermentación.

La presente invención se refiere a un sistema configurado para procesar la materia prima a un producto de fermentación y bio-productos incluyendo etanol y harina. El sistema comprende un molino para procesar la materia prima a un componente que contiene almidón de manera que se puede formar una lechada que comprende el componente que contiene almidón. El sistema también comprende un recipiente configurado para contener la lechada y para la fermentación de un componente fermentable del componente que contiene almidón al producto de fermentación. El sistema comprende un sistema de destilación para la recuperación de etanol a partir del producto de fermentación y la separación de materia de sólidos húmedos del producto de fermentación que se van a secar en la harina. El sistema comprende un sistema para extraer un bio-producto que comprende una composición de zeína del producto de fermentación, el producto de fermentación comprende un componente de proteína y la composición de zeína comprende al menos una porción del componente de proteína del producto de fermentación.

La presente invención se refiere al bio-producto producido a partir de un producto de fermentación a partir de una materia prima en un sistema de biorrefinación. El bio-producto comprende una composición de zeína que comprende alfa-zeína y beta-zeína y gama-zeína. La composición de zeína ha sido extraída de un componente de proteína del producto de fermentación.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama esquemático de una instalación de producción de etanol.

Las Figuras 2A a la 2C son diagramas de bloques esquemáticos de una instalación de producción de etanol.

Las Figuras 3A a la 3C son diagramadas de flujo de procedimiento de un procedimiento de producción de etanol.

La Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático del equipo utilizado en una instalación de producción de etanol, que comprende un sistema para extraer zeína de sólidos fermentados.

Las Figuras 5A a la 5B son diagramas de flujo de procedimiento de un sistema para la extracción de zeína a partir de sólidos secos de almidón crudo (DDG) y sólidos secos de endospermo de almidón crudo (DDG HP). La Figura 5A es un flujo de procedimiento para la extracción de zeína utilizando un procedimiento de molienda. La Figura 5B es un flujo de procedimiento para la extracción de zeína utilizando un procedimiento de fraccionamiento.

Las Figuras 6A a la 6B son diagramas de flujo de procedimiento de un sistema para la extracción de zeína. La Figura 6A es un flujo de procedimiento para la extracción de zeína a partir de cerveza de endospermo de almidón crudo. La Figura 6B es un flujo de procedimiento para la extracción de zeína a partir de una torta húmeda.

Las Figuras 7A a la 7C son cuadros de la composición promedio de sólidos fermentados. La Figura 7A es un cuadro de composición de cerveza para fermentación convencional de almidón crudo y endospermo. La Figura 7B es un cuadro de una composición de torta húmeda para la fermentación de almidón crudo. La Figura 7C es un cuadro de composición de sólidos secos (DDG) para fermentación convencional de almidón crudo y endospermo.

La Figura 8 es un cuadro para la composición promedio de cerveza en fermentaciones convencionales de almidón crudo y endospermo.

La Figura 9 es un cuadro para el contenido de proteina promedio en materiales de partida para la extracción de zeína.

La Figura 10 es un cuadro para las condiciones de operación y parámetros para un recipiente de extracción de zeína.

La Figura 11 es una representación gráfica de parámetros y condiciones de operación para un procedimiento de extracción de zeína.

La Figura 12 en un cuadro que ilustra la extracción de zeína producida a partir de diferentes materiales de partida.

La figura 13 es un cromatograma ilustrativo de la composición de zeína.

Las Figuras 14A a la 14C son cuadros para la composición de zeína que proporcionan datos de extracciones experimentales. La figura 14A es un cuadro para la composición de zeína extraída de cerveza a una escala de laboratorio. La Figura 14B es un cuadro para la composición de zeína extraída de granos de destilería secos con alto contenido de proteína a una escala de laboratorio. La Figura 14C es un cuadro para la composición de zeína extraída de granos de destilería secos con alto contenido de proteína a una escala piloto.

La Figura 15 es un cuadro del efecto de homogenización y temperatura, La Figura 16 es un cuadro para el tiempo de gelificación de la zeína a diferentes condiciones de almacenamiento de soluciones de zeína extraída de diferentes materiales de partida.

Las Figuras 17A a la 17B son gráficas de viscosidad de zeína sobre el tiempo a diferentes temperaturas. La Figura 17A es una gráfica de la viscosidad de zeína que fue extraída de granos de destilería secos con alto contenido de proteína. La Figura 17B es una gráfica de la viscosidad de zeína que fue extraída de harina de gluten de maíz.

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de una planta de etanol. Un método para producir bio-productos a partir de una materia prima en un sistema configurado para producir etanol y granos de destilería a partir de un producto de fermentación puede ser utilizado en la planta de etanol. La planta de etanol puede comprender un sistema configurado para procesar materia prima a un producto de fermentación y bio-productos incluyendo etanol y harina.

La planta comprende una instalación para producir etanol a base de maíz y se puede extraer zeína de los sólidos de fermentación, un componente del producto de fermentación. .Los sólidos de fermentación pueden comprender cerveza, sólidos de cerveza, sólidos húmedos, torta húmeda, o sólidos secos, granos de destilería de harina (por ejemplo, DDG, DDGS, DDG HP). La planta de etanol puede utilizar varios sistemas y métodos, tales como licuación convencional de almidón (por ejemplo, hidrólisis de almidón horneado o almidón crudo, entro otros procedimientos) para procesar maíz (u otros tipos de biomasa).

Las Figuras 2A a la 2C son diagramas de bloques esquemáticos de una instalación de producción de etanol. La Figura 2A es un diagrama de bloques esquemático de un sistema pará una instalación utilizando un procedimiento convencional de fermentación 200 de "almidón horneado". En una planta de etanol de "almidón horneado" que produce etanol a partir de maíz, los granos de maíz son procesados para separar el material que contiene almidón (por ejemplo, endospermo) a partir de otra materia (tal como fibra y germen). El material que contiene almidón después se forma a una lechada con agua y se licúa para facilitar la sacarificación, en donde el almidón es convertido a azúcar (glucosa) y fermentación, en donde el azúcar es convertido a través de etanolgen (levadura) a etanol. El producto de la fermentación (producto de fermentación) es cerveza que comprende un componente liquido y un componente de sólidos. Un procedimiento típicamente usado en una planta convencional de etanol, la licuación del material que contiene almidón se realiza "horneando" la lechada a una temperatura a o por arriba de la temperatura de gelatinización del almidón (típicamente a o por arriba de 60-75°C).

La Figura 2B es un diagrama de bloques esquemático de un sistema para una instalación que utiliza un procedimiento de fermentación de "almidón crudo". En la fermentación del "almidón crudo", el almidón puede ser convertido y fermentado sin "horneo" o licuación (como en el procedimiento de "almidón horneado"). La Figura 2C es un diagrama de bloques esquemático de un sistema para una instalación utilizando un procedimiento de fermentación 204 de endospermo de almidón crudo. En el procedimiento de fermentación de endospermo de almidón crudo, el grano de maíz es fraccionado a endospermo, germen y fibra. El procedimiento de fraccionamiento pretende separar el endospermo que contiene almidón del germen y la fibra (que tienen bajo contenido de almidón). El endospermo después es suministrado al procedimiento de fermentación de "almidón crudo".

Las Figuras 3A a la 3C son diagramas de flujo de procedimiento de un procedimiento de producción de etanol. La Figura 3A es un diagrama de flujo de procedimiento de un procedimiento para la producción convencional de etanol 300 y corresponde a la Figura 2A en donde los granos de destilería secos (DDG) o granos de destilería secos con solubles (DDGS) son el resultado de la fermentación de almidón horneado. La Figura 3B es un diagrama de flujo de procedimiento de un procedimiento para la producción de etanol que comprende el paso de hidrólisis 302 de almidón crudo y corresponde a la Figura 2B en donde los DDG o DDGS son el resultado de la fermentación de almidón crudo. La Figura 3C es un diagrama de flujo de procedimiento de un procedimiento para ia producción de etanol de endospermo de almidón crudo 304 y corresponde a la Figura 2C, en donde granos de destilería con alto contenido de proteína (DDG HP) es el resultado de la fermentación de endospermo de almidón crudo.

El equipo utilizado en una instalación de producción de etanol para la extracción de zeína a partir de sólidos fermentados (por ejemplo, DDG, HP, DDGS, DDG, cerveza y torta húmeda) se ilustra en la Figura 4. Se utiliza substancialmente el mismo equipo para cada uno de los diferentes procedimientos de fermentación (convencional, almidón crudo, endospermo de almidón crudo) y para cada uno de los diferentes materiales de partida (sólidos fermentados, DDG, DDGS, DDG, cerveza, torta húmeda). De acuerdo con una modalidad ilustrativa, la materia prima utilizada es DDG HP. De acuerdo con otra modalidad, la materia prima utilizada puede ser DDG.

De acuerdo con una modalidad ilustrativa, el procedimiento de extracción y recuperación de zeína puede comprender tres pasos: extracción, refinación (por ejemplo, purificación), y recuperación. El paso de extracción remueve zeína a través de solubilización; la zeína es soluble en alcohol acuoso. El equipo de extracción comprende un recipiente de reactor 402 en donde se encuentran sólidos de fermentación de entrada (los cuales pueden ser procesados a través de un molino de martillos 404); los sólidos de fermentación son la salida de los varios procedimientos de etanol mostrados en las Figuras 3A a la 3C.

Otras entradas al recipiente de reactor 402 comprenden hidróxido de sodio (NaOH, opcional), alcohol, agua, vapor, y ácido (opcional). De acuerdo con ciertas modalidades, el alcohol puede ser seleccionado de una composición de alcohol que comprende alcoholes de C1 a C7 (por ejemplo, metanol, etanol, o propanol). De acuerdo con ciertas modalidades, el alcohol es etanol.

De acuerdo con una modalidad ilustrativa, la solución de alcohol acuoso (o etanol acuoso) comprende un agente de extracción, tal como hidróxido de sodio en una cantidad basándose en los sólidos secos del material de partida. De acuerdo con una modalidad ilustrativa, se utiliza hasta un 7.0 por ciento de hidróxido de sodio. De acuerdo con una modalidad preferida, la concentración de hidróxido de sodio es de 2.8-4.0 por ciento. De acuerdo con la modalidad más preferida, la concentración de hidróxido de sodio es de 3.2-3.8 por ciento.

De acuerdo con una modalidad, los contenidos del recipiente de reactor 402 se drenan a una centrífuga, tal como una centrífuga de boquilla de disco 406 (o centrífuga de canasta), para separación a un componente de sólidos y un componente líquido que comprende etanol y zeína. La zeína puede ser refinada a través de filtración y recuperada del componente líquido a través de secado o precipitación.

Como se ilustra, el paso de refinación o purificación puede comprender el uso de múltiples filtros (o membranas) configurados para remover materia con diferentes tamaños (por ejemplo, filtros de membrana teniendo diferentes tamaños de poro). El primer filtro 408 puede tener, por ejemplo, un tamaño de poro de un micrómetro (por ejemplo, un micro filtro). El primer filtro 408 está diseñado para proteger la membrana de ultra-filtración removiendo sólidos suspendidos que fueron removidos en el paso de separación. Los sólidos son enviados a un tanque 410 y los líquidos además son procesados para recuperar la zeína. Los líquidos después se hacen pasar a través de un segundo filtro 412, el cual puede ser un filtro de membrana con un corte de peso molecular de 10,000 destinado para remover componentes de pequeño peso molecular y para concentrar la solución de zeína. El concentrado (por ejemplo, solución de zeína/etanol) es enviado a un tanque de mantenimiento 414 (recipiente o reactor de mezclado) y el permeato además es procesado para la recuperación de etanol (por ejemplo, a través de destilación).

La zeína se recupera de la solución de concentrado (por ejemplo desde el segundo filtro 412) secando la solución (por ejemplo, con un secador de doble tambor de vacío 416 ó un desolventizador). De acuerdo con ciertas modalidades, la solución de zeína puede ser precipitada al diluir la concentración de alcohol hasta donde la zeína ya no es más soluble (por ejemplo, 50 por ciento (p/v) o menos).

En una modalidad, se puede utilizar zeolita para remover impurezas de la composición de zeína. Una solución cruda de una zeína contenida en un solvente de alcohol acuoso se pone en contacto con un adsorbente de zeolita bajo condiciones efectivas para la adsorción de las impurezas de color y olor en la solución de zeína en la zeolita. La solución tratada puede ser separada del adsorbente con la intención de recuperar zeína de alta calidad disuelta en el solvente de alcohol acuoso. Opcionalmente, más impurezas (por ejemplo, coloro u orden residual) pueden ser removidas poniendo en contacto la solución tratada con un adsorbente de carbón activado o una mezcla de adsorbentes de carbón activado y zeína.

La Figura 5A a la 5B ilustran diagramas de flujo de procedimiento para la extracción de zeína a partir de sólidos secos (DDG) y sólidos secas de endospermo (DDG HP) a partir de un procedimiento de fermentación de almidón crudo. La Figura 5A ¡lustra un flujo de procedimiento 502 para la extracción de zeína a partir de un procedimiento de fermentación de almidón crudo (por ejemplo, sin utilizar fraccionamiento). Los DDG o DDGS 504 se utilizan para la extracción y recuperación de zeína 506 y pueden venir del procedimiento de producción de etanol 508 después del paso de secado 510. La Figura 5B ilustra un flujo de procedimiento 512 para la extracción de zeína con fraccionamiento 514. Durante el fraccionamiento 514, el germen y fibra de maíz 516 se separan del endospermo 518 y se remueven, dejando al endospermo 518 para la fermentación 520. El DDG HP 522 se utiliza para la extracción y recuperación de zeína 524 después del secado 526 en el procedimiento de producción de etanol 528.

Las Figuras 6A a la 6B ilustran diagramas de flujo de procedimiento para la extracción de zeína. La Figura 6A ilustra un flujo de procedimiento 602 para la extracción de zeína a partir de cerveza de endospermo de almidón crudo. En este caso, el maíz 604 es fraccionado 606 para remover el germen y fibra 608, dejando el endospermo 610 para la fermentación 612. Se crea una lechada 614. La cerveza 614 se utiliza para la extracción y recuperación de zeína 616 después de fermentación. La Figura 6B ilustra un flujo de procedimiento 616 de extracción de zeína a partir de una torta húmeda. Como se ¡lustra, el grano de maíz 618 experimenta fraccionamiento 620 para remover el germen y fibra 622 del endospermo 624. Se crea una lechada 626. El endospermo 624 es sacarificado y fermentado 628 a un producto de fermentación, tal como cerveza que se separa 630 a un componente líquido, mostrado como vinaza delgada 632, y un componente de sólidos, mostrado comparándose con la torta húmeda 634. La torta húmeda 634 se utiliza para la extracción de zeína 636 y la recuperación 638.

Las Figuras 7A a la 7C son cuadros de la composición promedio (representativa para producción comercial) de sólidos fermentados (DDG, DDG HP, DDGS, cerveza, y torta húmeda), destinada para ser utilizada como materiales de partida para la extracción de zeína.

La Figura 7A es un cuadro de composición de cerveza y también visualmente representada en la Figura 8, la cual ilustra un cuadro para la composición promedio de cerveza utilizada en los ejemplos de acuerdo con una modalidad ilustrativa. Se presentan datos para la cerveza de tres diferentes tipos de procedimientos: fermentación convencional, fermentación de almidón crudo y fermentación de endospermo. Los números están en una condición "como tal". La composición de cerveza y otra información se reunió a partir de seis experimentos.

La composición de torta húmeda para fermentación de almidón crudo se ilustra en la figura 7B. El contenido de humedad promedio de la torta húmeda es de 69.1 por ciento y el contenido de proteína es de 31.0 por ciento de materia seca.

La Figura 7C ilustra un cuadro para la composición de sólidos secos (DDG) para fermentación convencional, fermentación de almidón crudo, y fermentación de endospermo. El contenido de azufre y el contenido de proteína ilustrados son la composición promedio como un porcentaje de la materia seca.

Un cuadro para el contenido de proteína promedio 902 en materiales de partida para la extracción de zeína se ilustra en la Figura 9. El contenido de proteína para cada material de partida se divide en dos sub-grupos, uno para base seca (porción izquierda del cuadro) y uno para el material de partida en una condición "como tal" (porción derecha del cuadro). Como se ilustra, el material de partida puede ser cerveza convencional, DDGS convencionales, cerveza de almidón crudo, torta húmeda de almidón crudo, DDGS de almidón crudo, cerveza de endospermo, y/o DDGS de endospermo. Los valores de concentración están representados como porcentajes.

La Figura 10 ilustra un cuadro para las condiciones de operación y parámetros para una extracción de zeína. Se proporciona una escala típica, una escala preferida, y un valor o escala muy preferida para cada una de la relación de solvente a sólidos, una relación de solvente a sólidos para cerveza, una concentración de solvente etanol, una concentración de hidróxido de sodio, una temperatura, y un tiempo de extracción. Una representación gráfica de estos parámetros y condiciones de operación se ilustra en la Figura 11. Las escalas de parámetros de extracción de zeína y condiciones de operación se muestran utilizando escalas anidadas. La escala típica está representada por los valores externos identificados, la escala preferida se identifica por los valores internos identificados, y el valor o escala muy preferida se identifica dentro de los bloques punteados.

La relación de solvente a sólidos 1102 es el peso del solvente (etanol y agua combinados) con relación al peso de los sólidos. Una escala típica de relación de solvente a sólidos es de 4:1 a 10:1. Una escala preferida de relación de solvente a sólidos es de 4:1 a 7:1. Una relación muy preferida de solvente a sólidos es de 5:1.

Para la extracción de zeína a partir de cerveza 1104, una escala típica de relación de solvente a sólidos es de 6:1 a 10:1. Una escala preferida de relación de solvente a sólidos es de 7:1 a 10:1. Una escala preferida de relación de solvente a sólidos es de 7:1 a 10:1. Una relación muy preferida de solvente a sólidos es de 7:1 a 8:1.

La concentración de solvente etanol 1106 es la concentración de porcentaje en peso de etanol en el solvente de extracción. Una escala típica para la concentración de solvente etanol es de 40 a 90 por ciento. Una escala preferida para la concentración de solvente etanol es de 50 a 80 por ciento. Una escala muy preferida para la concentración de solvente etanol es de 60 a 70 por ciento.

La concentración de hidróxido de sodio 1108 es el peso de sólidos en una base seca. Una escala típica para la concentración de hidróxido de sodio es de 0 por ciento a 5 por ciento. Una escala preferida es de 2.8 por ciento a 4.0 por ciento. Una escala muy preferida es de 3.4 por ciento a 3.6 por ciento.

La temperatura de extracción 1110 es la temperatura de la lechada en el recipiente de extracción. Una escala típica de temperatura para la extracción de zeína es de 20 a 78°C. Una escala preferida de temperatura para la extracción de zeína es de 50 a 75°C. Una escala muy preferida de temperatura para la extracción de zeína es de 68 a 70°C.

El tiempo de extracción 1112 es la duración de tiempo en el que la lechada es mantenida a la temperatura de extracción. Un tiempo típico de extracción es de 20 a 120 minutos. Un tiempo preferido de extracción es de 25 a 60 minutos. Un tiempo muy preferido de extracción es de 28 a 30 minutos.

EJEMPLOS Se condujeron experimentos y pruebas para evaluar composiciones de zeina y rendimientos de diferentes materiales de partida y procedimiento. Las Figuras 12 a la 17 proporcionan información relacionada con los ejemplos.

De acuerdo con una serie de ejemplo, la composición de zeina se extrajo de diferentes materiales de partida (cerveza, torta húmeda, y DDG) de diferentes procedimientos de etanol (fermentación de almidón horneado, fermentación de almidón crudo, y fermentación de almidón crudo de endospermo) para comparar los rendimientos de zeina. La zeina se extrajo utilizando 70 por ciento de etanol en agua con 3.5 por ciento de hidróxido de sodio (basándose en los sólidos secos del material de partida) a 70°C durante 30 minutos. La Figura 12 es un cuadro que muestra los rendimientos de extracción de zeina ilustrativos. La extracción a partir de DDG (de la fermentación de almidón crudo) recupera más zeina que la extracción a partir de DDG de un procedimiento de fermentación de "almidón horneado" (mostrado como "fermentación convencional"). La combinación de fraccionamiento de maíz y fermentación de almidón crudo proporciona mejores eficiencias de extracción (como se explica mejor parcialmente por el contenido de proteína más alto de DDG HP).

La Figura 12 es un ejemplo de un cromatograma de HPLC de zeína extraída para DDG HP a escala de laboratorio. Se muestran alfa-zeína (a zeína), beta-zeína (p zeína) y gama-zeína ("' zeína). Los picos para beta y gama-zeína no se separaron completamente utilizando esta técnica, y las cantidades relativas de beta y gama se reportan como la suma total de ambos tipos de zeína.

Se realizaron experimentos para estudiar el rendimiento y la composición de zeína extraída de diferentes materiales de partida. Las Figuras 14A a la 14C son cuadros para la composición de zeína que detallan los resultados de los experimentos de rendimiento y composición.

La zeína se extrajo de la cerveza a una escala de laboratorio para estudiar el rendimiento y composición de la zeína extraída. La Figura 14A es un cuadro de la composición de zeína extraída de la cerveza a escala de laboratorio. Se ilustra seis ejemplos a través de experimentos con dos experimentos conducidos para cada procedimiento (fermentación convencional, fermentación de almidón crudo, y fermentación de almidón crudo de endospermo). El material de partida para estos experimentos se ilustra en el cuadro de la Figura 7A. Los datos son de extracciones experimentales utilizando solvente (etanol) con ("SI") o sin ("NO") hidróxido de sodio (NaOH). Si no se utiliza hidróxido de sodio, el contenido de beta-zeína y gama-zeína de la zeína extraída/recuperada fue tanto de cero como de más bajo de cero, como se muestra en la Figura 14A. Cuando se utiliza hidróxido de sodio, el contenido de beta-zeína y gama-zeína fue mucho mayor (hasta alrededor de 25.9 por ciento en este ejemplo). La cantidad de zeína recuperada, en gramos, base seca fue casi del doble de la cantidad de zeína recuperada sin el uso de hidróxido de sodio como se muestra en la Figura 14A. La composición de alfa, beta y gama-zeína de .la zeína se obtuvo a través de análisis de cromatografía liquida de fase inversa (HPLC) de zeína.

Se condujo un estudio para determinar el rendimiento y composición de zeína extraída de granos de destilería secos con alto contenido de proteína a una escala de laboratorio. Los datos son de extracciones experimentales utilizando 70 por ciento de etanol con 3.5 por ciento de hidróxido de sodio (con base en los sólidos secos del material de partida). La composición de alfa, beta, y gama-zeína de la zeína se obtuvo a través de análisis de cromatogramas de RP-HPLC de la zeína. Los resultados del rendimiento y composición de zeína a partir de granos de destilería secos con alto contenido de proteína a una escala de laboratorio se muestran en la Figura 14B.

El bio-producto comprende una composición de zeína comprendiendo, en una base en peso, un componente de proteína de por lo menos 70 por ciento en peso de la composición de zeína y un componente de grasa de no más de 10 por ciento en peso. El componente de proteína comprende la composición de zeína.

La zeína se extrajo a partir de granos secos de destilería con alto contenido de proteína a una escala piloto para estudiar el rendimiento y composición de la zeína extraída. Los datos son de extracciones a escala piloto utilizando 77 kg de solvente y 15.4 kg de DDG HP seco. De acuerdo con una modalidad ilustrativa para extraer zeína de DDG, el equipo utilizado para la extracción y recuperación de zeína comprende: un recipiente de reactor de 80 litros; una centrífuga perforada de 121.9 cm x 76.2 cm (comercialmente disponible de Sanborn Technologies of Walpole, Massachusetts) para separar los sólidos suspendidos de la solución de zeína; un filtro de membrana conteniendo una membrana de corte de peso molecular de 10,000 UF de 20.06 cm de poliétersulfona (comercialmente disponible de Parker Hannifin of Cleaveland, Ohio) para concentrar y remover impurezas en la solución de zeína; y un secador de doble tambor de vacío de 81.28 cm x 182.8 cm (disponible de Buflovak of Buffalo, Nueva York) para secar la zeína de la solución. La composición de alfa, beta, y gama-zeína de la zeína se obtuvo a través del análisis de cromatogramas de RP-HPLC de zeína. El rendimiento y la composición de la zeína se muestra en la Figura 14C.

La zeína se extrajo de la cerveza para estudiar el efecto de homogenización y temperatura de la extracción y recuperación de zeína. De acuerdo con una modalidad ilustrativa, el método de extracción de zeína comprende cerveza fermentada con 50 gramos (base seca) de sólidos mezclados con suficiente etanol para producir un 70 por ciento (p/p) de solución de etanol acuoso. La mezcla además se diluyó con 70 por ciento adicional (p/p) de etanol acuoso para producir una mezcla de extracción con una relación de solvente a sólidos de 9:1. La cantidad de extracto de etanol y 70 por ciento de etanol acuoso necesaria para la extracción depende del contenido de agua de los sólidos de cerveza.

Las extracciones se realizaron con el solvente ya sea conteniendo hidróxido de sodio o no conteniendo hidróxido de sodio. Si se utilizó hidróxido de sodio, 2.3 mi de un 50 por ciento (p/p) de solución se agregó al solvente antes del calentamiento. Los sólidos de solvente y cerveza se calentaron en forma separada en contenedores cerrados a 70°C en un baño de agua. Los sólidos calientes de solvente y cerveza se mezclaron y después se homogenizaron durante 3 minutos utilizando un homogeneizador Polytron modelo PT-2100 (disponible de Kinematica AG de Suiza) en un aparato de energía 26.

Después de homogenizar, las mezclas se centrifugaron utilizando una centrífuga HN-SII Modelo IEC (disponible de International Equipment Co. de Needham Heights, MA) durante 10 minutos a 5000 rpm. El componente o fracción de sólidos se secó con aire y se retuvo para análisis. El componente o fracción de líquido (conteniendo la zeína) se neutralizó a un pH de aproximadamente 7 utilizando 6N ácido clorhídrico o 50 por ciento (p/p) de hidróxido de sodio. La zeína contenida en la fracción líquida se recuperó precipitando la solución en un exceso de agua fría (aproximadamente 0°C). La zeína se removió del agua centrifugando durante 10 minutos a 4600 rpm utilizando una centrífuga Beckman Modelo J-6B (disponible de Beckman Coulter Inc. de Brea, CA). El líquido se desechó y la zeína se secó con aire y se analizó.

Los resultados del análisis se muestran en la Figura 15, la cual es un cuadro que muestra el efecto de la homogenización y temperatura de la extracción y recuperación de zeína. De acuerdo con una modalidad, el tiempo de extracción puede ser reducido homogeneizando el material a 70°C. Se ¡lustran dos valores de recuperación, porciento del teórico para cada fermentación convencional, fermentación de almidón crudo, y fermentación de almidón crudo de endospermo. El primer valor para cada una es de 30 minutos de agitación, 50°C, 70 por ciento de etanol, y 3.5 por ciento de hidróxido de sodio (basado en los sólidos secos del material resultante). El segundo valor es durante 3 minutos de homogenización, 70°C, 70 por ciento de etanol, y 3.5 por ciento de hidróxido de sodio (basado en los sólidos secos del material de partida). La homogenización de la muestra mejora la eficiencia de extracción y también puede reducir el tiempo de extracción de 30 minutos a 3 minutos.

Se estudió en tiempo de gelificación de la zeína para diferentes materiales de partida de extracción. La Figura 16 muestra un cuadro para el tiempo de gelificación de zeína a diferentes condiciones de almacenamiento de soluciones de zeína extraídas de diferentes materiales de partida. La zeína se extrajo utilizando 70 por ciento de etanol acuoso con 3.5 por ciento de hidróxido de sodio (basado en los sólidos secos del material de partida) a 70°C durante 20 minutos en un reactor de 50 litros (disponible de Northland Stainless, Tomahawk, Wl). La mezcla después se centrifugó para remover sólidos en una centrífuga de canasta de 50.8 centímetros x 24.1 centímetros (disponible de Sanborn Technologies of Walpole, A) equipada con una tela de filtro polimérico con aberturas de 50 mieras. La fracción de líquido conteniendo zeína se concentró y se purificó haciéndola pasar a través de una membrana de ultra-filtración de corte de peso molecular de 10,000 (disponible de Parker-Hannifin de Cleveland, OH).

La solución de zeína se dividió en tres muestras: una se almacenó a temperatura ambiente (aproximadamente 22°C), una se almacenó a 5°C y una se almacenó a 40°C. La viscosidad de las soluciones de zeína se midió diariamente vaciando 300 mililitros de la muestra en un vaso de precipitados de Griffen de 600 mililitros, y se tomaron mediciones de viscosidad con un medidor de viscosidad digital Brookfield DV-1 8disponible de Brookfield Engineering Laboratories of Middlenboro, MA). Se usó un husillo 2 a 100 revoluciones por minuto para probar la viscosidad de la solución. La viscosidad de las muestras se probó hasta que se formó un gel.

Se estudió la viscosidad de zeína con el tiempo a diferentes temperaturas, como se muestra en las Figuras 17A a 17B. La viscosidad en centipoises (cP) se muestra a lo largo del eje vertical y el tiempo, representado en días, se muestra a lo largo del eje horizontal. La Figura 17A muestra la viscosidad de zeína que se extrajo de granos secos de destilería con alto contenido de proteína y la Figura 17B muestra la viscosidad de zeína que se extrajo de harina de gluten de maíz. La temperatura ambiente fue de 22°C. La temperatura de refrigerador fue de 5°C y la temperatura de horno fue de 40°C.

Las pruebas preliminares de viscosidad en soluciones de zeína mostraron que fueron no Newtonianas y tixotrópicas. La solución de zeína extraída de harina de gluten de maíz exhibió una viscosidad más baja (aproximadamente 100 centipoises) que la solución de zeína extraída de los granos secos de destilería con alto contenido de proteína (aproximadamente 200 centipoises), pero la solución de zeína extraída de harina de gluten de maíz se gelificó más rápido y después alcanzó un viscosidad más baja (17 días a temperatura ambiente y 10 días a 40°C, ambos a aproximadamente 300 centipoises) comparado con la solución e zeína extraída de granos secos de destilería con alto contenido de proteína, que obtuvieron viscosidades de más de 700 centipoises antes de la gelificación después de 24 horas a temperatura ambiente y 12 días a 40°C. Esta diferencia en viscosidad puede ser resultado de la solución de zeína extraída de harona de gluten de maíz conteniendo péptidos de zeína de peso molecular más bajo debido al daño potencial causado por el dióxido de azufre empleado durante la molienda en húmedo. Ambas soluciones de zeína tomaron de tres a cuatro meses en gelifícarse cuando se almacenaron a 5°C.

Las dos soluciones de zeína también aparecieron visualmente diferentes. Aunque la solución de zeína extraída de los granos secos de destilería con alto contenido de proteína contuvo una fase individual, la solución de zeína extraída de la harina de gluten de maíz contuvo dos fases, las cuales se pudieron separar a través de centrifugación de laboratorio. Cuando se almacenó a temperatura ambiente, la fase inferior se gelificó en menos de un día, mientras que la fase superior tomó aproximadamente 38 días para gelificarse.

De acuerdo con otras modalidades alternativas, la producción del bio-producto comprende extraer la composición de zeína aplicando una composición de solvente al producto de fermentación y separando el producto de fermentación con la composición de solvente en la composición de zeína y un componente de sólidos. La composición de solvente comprende un agente. El agente puede comprender hidróxido de sodio. El agente puede comprender hidróxido de potasio. El agente puede comprender un ácido. El agente puede comprender un ácido clorhídrico. El agente puede comprender un agente de extracción. El agente de extracción puede comprender un hidróxido alcalino. El agente de extracción puede ser sulfito. El agente de extracción puede comprender metabisulfito de sodio. El agente de extracción puede comprender tiol. El agente de extracción puede comprender 2-mercaptoetanol.

De acuerdo con varias modalidades, las concentraciones de las varias proteínas pueden ser alteradas mediante procesamiento para recuperar, dentro de la escala disponib-le, una zeína que pretende tener una composición más específicamente aplicable a los usos comerciales pretendidos (tales como incrementando el porcentaje de beta y gama-zeína para permitir más uso en aplicaciones que requieren resistencia).

Los métodos convencionales de extracción de zeína utilizan setenta por ciento de etanol acuoso para extraer zeína. Las modalidades descritas proporcionan métodos en donde la concentración de etanol se incrementa después de la extracción, preferiblemente a noventa por ciento. Como resultado de incrementar el porcentaje de etanol, más beta-zeína y gama-zeína puede precipitarse de la solución de zeína.

Los rendimientos de zeína recuperada dependen del tiempo, temperatura, tamaño de partícula, y porcentaje de alcohol acuoso utilizado para la extracción. También se puede agregar hidróxido de sodio al solvente para incrementar los rendimientos de zeína. La utilización de hidróxido de sodio (por ejemplo, como un agente de extracción) en el solvente también cambia la solubilidad de beta y gama-zeína y permite el uso de la extracción de beta y gama-zeína. También se pueden utilizar otros agentes de extracción, tales como otro hidróxido alcalino (por ejemplo, hidróxido de potasio), un ácido (ácido clorhídrico o ácido sulfúrico), o un sulfito (por ejemplo, sulfito de sodio, bisulfato de sodio o metabisulfíto de sodio). Los volúmenes relativos de etanol, agente de extracción, y materia de partida cambiarán con base en el contenido de humedad del material de partida y la concentración objetivo de etanol.

La recuperación de zeína se mejoró extrayendo a 50°C o más y a través de la adición de 3.5 por ciento de hidróxido de sodio u otro agente de reducción al alcohol acuoso. Al aumentar el pH del solvente de extracción utilizando hidróxido de sodio, la recuperación de la zeína se incrementa. Al disminuir el pH también se incrementa la cantidad de material recuperado, pero el material recuperado tiene un contenido más bajo de proteína. Al no ajustar el pH del solvente se extrajo menos cantidad de zeína.

Los términos "granos secos de destilería", "DDG", "granos secos de destilería con solubles", #DDHS", "material granulado", "material en pellas", o similares pueden referirse a materia en partículas. Aunque muchos tipos de biomasa pueden ser fermentados en una planta de alcohol produciendo varios tipos de productos en partículas que serán transportados a otras ubicaciones, una planta de etanol a base de maíz que produce granos secos de destilería se discute a través de esta solicitud para propósitos ilustrativos de propiedades de material y aspectos operacionales para esta invención.

La palabra "ilustrativo" se utiliza para referirse a servir como un ejemplo, caso, o ilustración. Cualquier aspecto o diseño descrito como ilustrativo no necesariamente tiene que ser construido como preferido o ventajoso sobre los otros aspectos o diseños, ni significa excluir estructuras equivalentes ilustrativas y técnicas conocidas por aquellos expertos en la técnica. Más bien, el uso de la palabra ilustrativo pretende presentar conceptos en una forma concreta, y la materia objeto discutida no está limitada por tales ejemplos.

El término "o" pretende referirse a un "o" inclusive en lugar de un "o" exclusivo. Al grado al cual los términos "comprende", "tiene", "contiene", y otras palabras similares se utilizan ya sea en la descripción o las reivindicaciones, para evitar cualquier duda, dichos términos pretenden ser inclusivos en una forma similar al término "que comprende" como una palabra de transición abierta sin excluir cualquier elemento adicional u otro.

En vista de los aparatos y métodos ilustrati os, las metodologías que pueden ser implementadas de acuerdo con la materia objeto descrita serán mejor apreciadas al hacer referencia a los diagramas de flujo de las varias figuras. Aunque para propósitos de simplicidad de explicación, las metodologías se mostraron y describieron como una serie de bloques, se debe entender y apreciar que la materia objeto reclamada no está limitada por el orden de los bloques, ya que algunos bloques pueden ocurrir en diferentes órdenes y/o concurrentemente con otros bloques de lo que se muestra y describe. Además, no todos los bloques ilustrados pueden ser requeridos para implementar las metodologías.

Es importante observar que la construcción y disposición de los elementos de la materia objeto descrita, según escrito en esta solicitud y como se muestra en los Dibujos, es solo ilustrativa. Aunque algunas modalidades han sido descritas con detalle en esta descripción, aquellos expertos en la técnica, quienes revisaron esta descripción, apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones (por ejemplo, variaciones en tamaño, dimensiones, estructuras, formas y proporciones de los varios elementos, calores de parámetros, disposiciones de montaje, uso de materiales, colores, orientaciones, etc.) sin materialmente apartarse de las enseñanzas novedosas y ventajas de la materia objeto presentada. Por ejemplo, los elementos mostrados como integralmente formados, la operación de las interfases puede ser invertida o de otra manera variada, la longitud o anchura de las estructuras y/o miembros o conectores u otros elementos del sistema pueden ser variados, la naturaleza o el número de posiciones de ajuste provistas entre los elementos puede ser variada. Se debe entender que los elementos y/o ensambles del sistema pueden ser construidos a partir de cualquier amplia variedad de materiales que proporcionan resistencia o durabilidad suficientes, en cualquiera de una variedad de colores, texturas y combinaciones. Por consiguiente, todas las dichas modificaciones pretenden ser abarcadas dentro del alcance de la materia objeto descrita. Otras substituciones, modificaciones, cambios y omisiones pueden hacerse en el diseño, condiciones de operación y disposición de las modalidades ilustrativas sin apartarse del espíritu de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un bio-producto producido a partir de un producto de fermentación producido de una materia prima en un sistema de biorrefinación, que comprende: una composición de zeína que comprende alfa-zeina, beta-zeína, y gama-ze.ína: en donde la composición de zeína ha sido extraída de un componente de proteína del producto de fermentación, y en donde la extracción es una extracción de un solo paso.

2 El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición de zeína comprende beta-zeína y gama-zeína en un porcentaje combinado de al menos 15 por ciento en peso de la zeína dentro de la composición de zeína en base por peso húmedo.

3. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición de zeína comprende en peso de la zeína en la composición de zeína, alfa-zeína en un porcentaje de al menos 68 por ciento.

4. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición de zeína comprende en base por peso seco: un componente de proteína de al menos 70 por ciento en peso de la composición de zeína; y un componente de grasa de no más de 10 por ciento en peso; y en donde el componente de proteína comprende la composición de zeína.

5. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición de zeína comprende: alfa-zeína de al menos 68 por ciento en peso de zeína en la composición de zeína; y beta-zeína y gama-zeína.

6. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende beta-zeína y gama-zeína de al menos 4 por ciento combinado en peso.

7. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de biorrefinación comprende un método que tiene los pasos de: (a) procesar la materia prima a un componente que contiene almidón; (b) preparar el componente que contiene almidón a un componente fermentable para fermentación; (c) fermentar al menos una porción del componente fermentable al producto de fermentación; (d) producir el bio-producto comprendiendo la composición de zeína a partir del producto de fermentación.

8. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el producto de fermentación comprende cerveza y la composición de zeína es extraída de la cerveza.

9. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el producto de fermentación comprende etanol y vinaza.

10. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la vinaza comprende sólidos húmedos.

11. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 10, en donde los sólidos húmedos comprenden una torta húmeda.

12. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el sistema de biorrefinación comprende un sistema de destilación al cual se suministra el producto de fermentación y el paso de extraer la composición de zeína se conduce después de que el producto de fermentación ha sido suministrado al sistema de destilación.

13. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el paso de producir la composición de zeína comprende el paso de aplicar una composición de solvente al producto de fermentación y sólidos en el producto de fermentación se separan utilizando la composición de solvente.

14. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el producto de fermentación comprende sólidos de fermentación y el paso de producir la composición de zeína además comprende moles los sólidos de fermentación; suministrar los sólidos de fermentación molidos a un recipiente; y en donde los sólidos de fermentación son tratados con la composición de solvente en el recipiente; y separar los sólidos disueltos en el producto de fermentación con la composición de solvente.

15. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 14, en donde los sólidos de fermentación comprenden harina.

16. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 14, en donde los sólidos de fermentación comprenden granos secos de destilería.

17. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la materia prima es maíz y el paso de procesar la materia prima comprende molienda.

18. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la materia prima es maíz y el paso de procesar la materia prima comprende el fraccionamiento del maíz a endospermo, germen y fibra, y el componente que contiene almidón comprende endospermo substancialmente libre de germen y fibra.

19. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el paso de preparar el componente que contiene almidón en el componente fermentable comprende licuación.

20. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el paso de preparar el componente que contiene almidón a un componente fermentable comprende hidrólisis de almidón crudo.

21. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la composición de zeína comprende beta-zeína y gama-zeína en un porcentaje combinado de al menos 4 por ciento en peso de la zeína en la composición de zeína.

22. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la composición de zeína comprende alfa-zeína en un porcentaje de al menos 68 por ciento en peso de la zeína en la composición de zeína.

23. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 20, que o 39 comprende: un componente de proteína de al menos 70 por ciento en una base de peso seco de la composición de zeína; un componente de grasa de no más de 10 por ciento en una base de peso seco; y en donde el componente de proteína comprende la composición de zeína.

24. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la composición de zeína comprende alfa-zeína de al menos 68 por ciento en peso; y beta-zeína y gama-zeína.

25. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 24, que comprende beta-zeína y gama-zeína de al menos 4 por ciento combinado en peso.

26. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la materia prima comprende maíz teniendo un componente de proteína y la composición de zeína comprende al menos 70 por ciento de la zeína en el componente de proteína.

27. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la materia prima comprende maíz teniendo un componente de proteína y la composición de zeína comprende al menos 60 por ciento de la zeína en el componente de proteína.

28. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la composición de solvente comprende un agente.

29. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 28, en donde el agente comprende un agente de extracción.

30. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el agente comprende un ácido.

31. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el agente comprende hidróxido de sodio.

32. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el agente comprende un sulfito.

33. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 32, en donde el agente comprende metabisulfito de sodio.

34. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el agente comprende un hidróxido alcalino.

35. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el agente comprende hidróxido de potasio.

36. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el agente comprende tiol.

37. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 36, en donde el agente comprende 2-mercaptoetanol.

38. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 28, en donde la composición de zeína comprende beta-zeína y gama-zeína en un porcentaje combinado de al menos 4 por ciento en peso de la zeína en la composición de zeina.

39. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 28, en donde la composición de zeína comprende alfa-zeína en un porcentaje de al menos 68 por ciento en peso de la zeína en la composición de zeína.

40. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 28, que comprende: un componente de proteina de al menos 70 por ciento en una base en peso seco de la composición de zeína; un componente de grasa de no más de 10 por ciento en una base en peso seco; y en donde el componente de proteína comprende la composición de zeína.

41. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 28, en donde la composición de zeína comprende una alfa-zeína de al menos 68 por ciento en peso de la zeína en la composición de zeína; y beta-zeína y gama-zeína.

42. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 19, que comprende el paso de aplicar una composición de solvente que comprende un agente.

43. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 42, en donde la materia prima comprende maíz teniendo un componente de proteína y la composición de proteína comprende al menos 60 por ciento de la zeína en el componente de proteína.

44. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 20, que además comprende el paso de aplicar una composición de solvente que comprende un agente.

45. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 44, en donde la materia prima comprende maíz teniendo un componente de proteína y la composición de zeína comprende al menos 70 por ciento de la zeína en el componente de proteína.

46. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende el paso de secar la composición de zeína y en donde la composición de zeína ha sido producida sin elevar la temperatura de la composición de zeína por arriba de aproximadamente 130°C.

47. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la composición de zeína se produce sin elevar la temperatura de la composición de zeína por arriba de una temperatura de aproximadamente 75°C.

48. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 8, en donde ninguno de los pasos del procedimiento comprende elevar la temperatura del producto de fermentación por arriba de una temperatura de aproximadamente 45°C.

49. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de biorrefinación comprende un método que tiene los pasos de: (a) procesar la materia prima a un componente que contiene almidón; (b) crear una lechada comprendiendo el componente que contiene almidón; (c) preparar el componente que contiene almidón de la lechada a un componente fermentable para fermentación; (d) fermentar al menos una porción del componente fermentable de la lechada al producto de fermentación; (e) procesar el producto de fermentación a bio-productos comprendiendo etanol y harina; y (f) producir el bio-producto comprendiendo la composición de zeína a partir del producto de fermentación.

50. El bio-producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tiempo de extracción es de treinta minutos o menos.