NL2024582B1 - Werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes - Google Patents
Werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes Download PDFInfo
- Publication number
- NL2024582B1 NL2024582B1 NL2024582A NL2024582A NL2024582B1 NL 2024582 B1 NL2024582 B1 NL 2024582B1 NL 2024582 A NL2024582 A NL 2024582A NL 2024582 A NL2024582 A NL 2024582A NL 2024582 B1 NL2024582 B1 NL 2024582B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- protein
- culture
- residual
- converting
- microbial mass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
- A23K10/12—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes by fermentation of natural products, e.g. of vegetable material, animal waste material or biomass
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K50/00—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
- A23K50/10—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for ruminants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K50/00—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
- A23K50/40—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for carnivorous animals, e.g. cats or dogs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/135—Bacteria or derivatives thereof, e.g. probiotics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/36—Adaptation or attenuation of cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P39/00—Processes involving microorganisms of different genera in the same process, simultaneously
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/341—Consortia of bacteria
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Virology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Birds (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Fodder In General (AREA)
Abstract
Werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes, door middel van volgende stappen: - het omzetten van de zetmeelhoudende (rest)producten (2) in een eerste en anaerobe fermentatie (6), met vorming van vetzuren, suikers en oligosachariden; - het omzetten van het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie (6) naar een proteïneconcentraat (24) in een tweede maar nu aerobe fermentatie (20), met behulp van een cultuur van micro-organismen (18); - het optioneel afzonderen van de microbiële massa uit het bekomen reactieproduct (21), welke massa een concentraat van cellulaire proteïne-fragmenten (24) bevat voor gebruik als visvoeder, veevoeder, petfood of in voedsel voor menselijke consumptie.
Description
WERKWIJZE VOOR HET OMZETTEN VAN ZETMEELHOUDENDE (REST)STROMEN NAAR HOOGWAARDIGE PROTEÏNES De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes. Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het omzetten van (rest)producten die bijvoorbeeld bij de verwerking van aardappelen ontstaan tot hoogwaardige proteïnes.
Het is bekend dat bij de verwerking van aardappelen zetmeelhoudende (rest)producten ontstaan zoals aardappelschillen, proceswater, snijwater en aardappelsnippers. Traditioneel worden deze (restproducten niet verder verwerkt tenzij als laagwaardige dierenvoeding of als hulpstoffen voor de landbouw. De huidige uitvinding heeft tot doel de voornoemde laagwaardige zetmeelhoudende (rest)producten om te zetten naar hoogwaardige proteïnerijke producten die een hogere voedingswaarde hebben. Hiertoe betreft de uitvinding een werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (restproducten van bijvoorbeeld aardappelen naar hoogwaardige proteïnes, waarbij deze (rest)producten door middel van een tweetraps fermentatieproces omgezet worden, namelijk een eerste en anaerobe fermentatie waarmee zetmeel in tussenproducten zoals (vet)zuren, alcoholen, suikers en oligomeren zoals oligosachariden worden omgezet en een tweede maar nu aerobe fermentatie waarin bacteriën en gisten worden gebruikt, bij voorkeur in een single cell protein reactor of fermentor om een proteïnerijk reactieproduct te verkrijgen. Tot dit doel betreft de uitvinding een werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes, waarbij de werkwijze volgende stappen omvat: - het omzetten van de zetmeelhoudende (rest)producten door middel van een eerste en anaerobe fermentatie, die de onoplosbare en oplosbarezetmeelbestanddelen omzet naar tussenproducten zoals (vet}zuren, alcoholen, suikers en oligomeren zoals oligosachariden; - het omzetten van het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie naar een proteineconcentraat door middel van een tweede maar nu aerobe fermentatie, gebruikmakend van een cultuur van micro-organismen die naast bacteriële stammen ook gisten kan omvatten waarbij een microbiële massa wordt verkregen, welke een concentraat van cellulaire proteïne-fragmenten bevat.; In een uitvoeringsvorm zal de microbiële massa afgezonderd worden, bijvoorbeeld door centrifugatie, uit het bekomen reactieproduct. ; en In een verdere of andere uitvoeringsvorm zal de bekomen microbiële massa gesteriliseerd worden, bijvoorbeeld door een warmtebehandeling, vriesdrogen of sproeidrogen, waarbij levende cellen in de massa gedood worden. Op die manier wordt gewaarborgd dat de microbiële massa geen schadelijke effecten heeft bij opslag en bij een eventuele toepassing in food en feed. In een uitvoeringsvorm kan de microbiële massa gebruikt worden als (semijvloeistof zoals een slurry. In een andere uitvoeringsvorm kan de massa verder gedroogd worden opdat het residuele vocht verwijderd wordt. De verkregen (gesteriliseerde) microbiële massa kan worden gebruikt als visvoeder, veevoeder, petfood of in voedsel voor menselijke consumptie.
In een uitvoeringsvorm wordt voor de eerste en anaerobe fermentatie de van nature actieve micro-organisme cultuur gebruikt uit de zetmeelhoudende (rest)stroom zelf. Deze aanwezige natuurlijke micro-organismen, in dit geval afkomstig van aardappelstoomschillen, kunnen worden toegepast op andere zetmeelrijke bronnen. In een andere uitvoeringsvorm wordt een vooraf gedefinieerde cultuur van micro- organismen gebruikt waarvan geweten is dat deze in staat is om zetmeelhoudende (reststromen om te zetten. Met de term “micro-organismen” worden zowel bacteriën als gisten bedoeld. In een voorkeursvorm zijn de gebruikte culturen een mengvorm van minstens twee of meer verschillende soorten micro-organismen.
In een uitvoeringsvorm zal de tweede cultuur van micro-organismen vooraf bepaald of gedefinieerd worden, waarbij wordt nagegaan of deze geschikt is voor het omzetten van het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie. In een voorkeursvorm zal de tweede cultuur in staat zijn om dit reactieproduct om te zetten naar een proteïneconcentraat van 50-80% eiwit op basis van droge stof in deze tweede, aerobe fermentatie.
In een uitvoeringsvorm kan het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie met gevormde producten zoals (vet)zuren, suikers en oligosachariden worden gescheiden in opgeloste delen die verder in het omzettingsproces gaan en onopgeloste delen zoals schillen die afgezonderd worden. De scheiding kan gebeuren met conventionele middelen, gekend in de markt. Niet-limiterende voorbeelden hiervan zijn één of meerdere filters, of centrifuges, of zeven, of bezinkers, of cyclonen. Deze onopgeloste delen kunnen eventueel verder gewassen worden om de nog resterende zetmeeldelen van de onopgeloste delen te scheiden. Op die manier worden er gewassen aardappelschillen bekomen.
In een uitvoeringsvorm zullen de opgeloste delen kort worden verwarmd in een pasteurisatie stap. Hierdoor kan de massa aan levende microbiële cellen verlaagd worden. In een uitvoeringsvorm kan de verlaging minstens 4 tot 6 log waarden zijn, bij voorkeur bijvoorbeeld van log 10-15 per Liter naar log 6-11 per Liter, of bijvoorbeeld van log 10-15 naar log 4-9 per Liter. Vervolgens kan de gepasteuriseerde microbiéle massa naar een single cell protein reactor (SCPR) of fermentor worden gevoerd, waarin een aerobe fermentatie wordt doorgevoerd met behulp van een cultuur van micro-organismen die geschikt is voor het omzetten van het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie naar single cell proteïne of andere producten van toegevoegde waarde, zoals exopolysachariden, PHA, … door middel van de tweede maar nu aerobe fermentatie in de SCPR.
In een uitvoeringsvorm kan anorganisch en/of organisch stikstof, al dan niet met fosfaat, en/of micronutriënten, en/of andere nutriënten (Ca, Mg, Fe, …) worden bijgedoseerd in het reactiemengsel van de aerobe fermentatie zonder hun maximale nuttige limiet te overschrijden.
Het definiëren van een cultuur van micro-organismen die geschikt is voor het omzetten van het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie gebeurt volgens een specifieke methode met volgende stappen:
- het definiëren van het microbioom door middel van een aerobe fermentatie op het startsubstraat; - het opkweken van het microbioom door opschaling van batches waarbij de stammen eerst in kleine volumes worden gekweekt en bij voldoende celdichtheid, optische densiteit of OD waarde volledig aan een groter volume worden toegediend en dit in meerdere stappen tot er een voldoende groot volume representatief voor een industriële inoculatie of meer bereikt is, (bijvoorbeeld tussen 0,1 en 10 % van het reactorvolume, of bijvoorbeeld kan 400 ml representatief zijn), geschikt voor batch en bij voorkeur een CSTR proces of Continuous Stirred Tank Reactor op laboratoriumschaal; - het geleidelijk bijdoseren van startsubstraat waarbij ook geleidelijk dezelfde hoeveelheid massa uit de reactor wordt gehaald, waardoor de massa in de reactor dezelfde samenstelling krijgt als de uitgaande massa; - het uitplaten van de bekomen cultuur op selectieve groeimedia na de adaptatie en het bereiken van een proteinegehalte van 50-80% van de droge stof; - het identificeren van de geïsoleerde stammen door middel van DNA sequentiebepaling; - het kwantificeren van de gedefinieerde stammen; - het elimineren van de geïdentificeerde stammen die bekend zijn als schadelijk voor de gedefinieerde cultuur van micro-organismen, waarbij de mengcultuur zo weinig mogelijk gewijzigd wordt om de eerder verkregen functionaliteit en stabiliteit zo goed mogelijk vast te houden.
In een voorkeursvorm zal de stabiliteit behouden worden over de productieperiode van bij voorkeur meerdere dagen tot maanden en dit door het opleggen van selectieve procesvoorwaarden zoals pH, temperatuur, dilutiesnelheid, nutriëntlimitatie, … Onder stabiliteit wordt verstaan dat het afgeleverde product steeds binnen de normale bandbreedte van de gestelde samenstelling en functionaliteit valt;
- het hiermee samenstellen van een gedefinieerde cultuur uniek voor elk substraat die geschikt is voor de tweede en aerobe fermentatie van het betrokken zetmeelhoudende (rest)product; 5 - eventueel aanwezige gisten worden alleen geëlimineerd indien ze schadelijk zijn voor de gedefinieerde cultuur. Een cultuur geschikt voor de tweede en aerobe fermentatie van aardappelschillen kan bijvoorbeeld de volgende samenstelling hebben: Castellaniella (denitrificans / defragrans / daejeonensis) Lactobacillus (casei / paracasei) Lactobacillus fermentum Xenophilus (unidentified / azovorans) Paracoccus (denitrificans / pantotrophus) Thermomonas (fusca /haemolytica / koreensis) Acinetobacter venetianus Pigmentiphaga (kullae / daeguensis) Stenotrophomonas(unidentified/nitritireducens/ acidaminiphila) Hydrogenophaga (unidentified / temperata) Pseudoxanthomonas (jiangsuensis / uncult.) Pseudoxanthomonas {kalamensis / helianthi / wuyuanensis) Pichia kudriavzevii Het spreekt voor zich dat ook andere culturen geschikt kunnen zijn voor dit doel. Eénmaal een geschikte gedefinieerde cultuur gekend is, kan deze vanzelfsprekend telkens opnieuw gebruikt worden voor dezelfde zetmeelhoudende (rest)stroom, zonder een nieuwe selectie te moeten maken. De gedefinieerde cultuur zal zich in de tijd verder aanpassen aan het substraat, waarbij de opgenomen stammen niet verloren gaan maar wel robuuster worden tegen ongunstige invloeden. Voor een nieuw type zetmeelhoudende (rest)stroom kan een nieuwe selectie worden gemaakt volgens dezelfde werkwijze.
Naast de valorisatie van het microbiële product zijn de overblijvende relatief zuivere schillen ook toepasbaar als afdekmateriaal in de plantenteelt en alsdekmateriaal in stallen. Tevens maakt de verminderde aanwezigheid van zetmeel het eenvoudiger om functionele aardappelpectine te winnen uit de schillen.
Door het open selecteren van het microbioom kan de samenstelling van de cultuur nog gestuurd worden in de richting van gewenste nevenproducten naast het bekomen proteïne. Gewenste nevenproducten kunnen vitamines zijn behorend tot de B groep bijvoorbeeld en bepaalde (vet)zuren, maar kan ook een gewenst aminozuurprofiel zijn. Zo maken bepaalde stammen aminozuren en verbruiken andere stammen deze aminozuren en zetten ze om naar cellulaire proteïnefragmenten, waardoor het proteïnegehalte stijgt.
Enerzijds wordt de stabiliteit van het gehele proces gewaarborgd door de CSTR of continuous stirred reactor opstelling die continu geroerd en gevoed wordt. Hierbij wordt dezelfde hoeveelheid influent gevoed als de hoeveelheid effluent die wordt afgevoerd, waarbij de verblijftijd voor ieder proces voldoende moet zijn om de samenstelling in de reactor en van het effluent gelijk te houden met een positief effect van de bufferende microbiële massa, de mengcultuur die weerbaarheid, synergie, natuurlijke adaptatie en plasmide expressie bevordert. Anderzijds bevordert de tweetraps fermentatie de synergie tussen de twee fermentoren.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende toepassing beschreven van de werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een inrichting toont voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding beschreven in conclusie 1.
In figuur 1 wordt een inrichting getoond voor het toepassen van de werkwijze beschreven in conclusie 1 voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes. Deze inrichting omvat een opslagtank 1, waarin in dit geval een (rest)stroom 2 van aardappelschillen en andere aardappelresten via een toevoerleiding 3 verzameld wordt. Vanuit de opslagtank 1 wordt de (rest)stroom 2 door middel van een pomp 4 en een toevoerleiding 5 gevoerd naar een eerste fermentor 6 voor anaerobe fermentatie, die voorzien is van een roerwerk 7.
Na de anaerobe fermentatie wordt het fermentatieproduct 8 door middel van een pomp 9 via de afvoerleiding 10 naar een filter 11 gevoerd die de onopgeloste delen 12 en schillen scheidt van de opgeloste delen 13. De onopgeloste delen 12 worden via een transportsysteem afgevoerd voor verdere verwerking. De opgeloste delen 13 worden door pasteurisatie-eenheid 14 gevoerd waar ze kort verwarmd worden om de levende microbiële massa te verlagen, bijvoorbeeld van log 10-15 per Liter naar log 6-11 per Liter, of bijvoorbeeld van log 10-15 per Liter naar log 4-9 per Liter. Vervolgens wordt de gepasteuriseerde microbiële massa 15 naar een tweede fermentor 16 gevoerd, voorzien van een roerwerk 17, maar nu voor een aerobe fermentatie. Daartoe wordt een gedefinieerde cultuur van micro- organismen 18 via een toevoerleiding 19 aan het aerobe fermentatiemengsel 20 toegevoegd.
De aerobe fermentatie zet de gepasteuriseerde microbiële massa 15 van de opgeloste delen 13 van het fermentatieproduct 8 van de eerste en anaerobe fermentatie om naar single cell proteïne 21 dat via toevoerleiding 22 naar een centrifugeereenheid 23 wordt gebracht, waardoor centrifugatie of een ander scheidingsmiddel gekend in de techniek een proteïneconcentraat 24 van 50-80% droge stof afgescheiden wordt. Het proteineconcentraat 24 wordt gesteriliseerd door een warmtebehandeling en gedroogd vooraleer gebruikt te worden in visvoeder, veevoeder, petfood of in voedsel voor menselijke consumptie.
De resterende vloeistof in de centrifugeereenheid 23 wordt via een terugvoerleiding 25 teruggevoerd naar de eerste fermentor 6 voor anaerobe fermentatie om gerecycleerd te worden.
De werking van de inrichting getoond in figuur 1 is zeer eenvoudig en als volgt.
Een zetmeelhoudend (rest)product wordt toegevoerd aan een eerste fermentor, waarin een eerste en anaerobe fermentatie wordt uitgevoerd die de onoplosbare en oplosbare zetmeelbestanddelen omzet naar tussenproducten zoals {(vet)zuren, suikers, alcoholen en oligomeren zoals oligosachariden. De van nature actieve micro-organismen uit de zetmeelhoudende (rest)stroom worden hierbij benut.
Het gevormde fermentatieproduct wordt door middel van een filter gescheiden in een opgeloste fractie en een onoplosbare restfractie. De opgeloste fractie wordtgepasteuriseerd door een korte verwarming en wordt vervolgens toegevoegd aan een tweede fermentor, waarin een tweede maar nu aerobe fermentatie wordt uitgevoerd.
Daartoe wordt aan de fermentor een (vooraf gedefinieerde) cultuur van micro- organismen toegevoegd, die geselecteerd werd om een optimale tweede en aerobe fermentatie te geven voor het omzetten van het reactieproduct uit de eerste en anaerobe fermentatie naar single cell proteïne met vorming van hoogwaardige eiwitten in de tweede en aerobe fermentatie. Deze cultuur kan naast bacteriële stammen ook gisten bevatten.
Door het gebruik van CSTR reactoren wordt de toevoer van substraat en afvoer van product langzaam geoptimaliseerd naar de beoogde verbljftjden. Dit betekent dat niet steeds opnieuw de vooraf gedefinieerde cultuur toegediend hoeft te worden.
Uit het fermentatieproduct van de tweede en aerobe fermentatie wordt door centrifugeren een proteineconcentraat 24 met een eiwitgehalte van 50 tot 80% op de droge stof en een droge stof gehalte van 7 tot 30% droge stof afgescheiden, welk proteïneconcentraat 24 nog gesteriliseerd wordt door vriesdrogen, sproeidrogen of door een warmtebehandeling en gedroogd wordt vooraleer gebruikt te worden in proteïnerijk visvoeder, veevoeder, petfood of in voedsel voor menselijke consumptie.
Onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een microbiële massa omvattende minstens 60% eiwit, en verder gekenmerkt door een verteerbaarheid van minstens 80 % en een aminozuur patroon dat minimum volgende essentiële aminozuren uitgedrukt op ruw eiwit bevat: methionine > 1,5 %, threonine > 4,5 %, tryptofaan > 1,5 %, valine > 5 %, alanine > 7 % en glycine > 5 %.
Het eiwitgehalte en de aminozuursamenstelling kan worden bepaald middels gekende methodes in de stand der techniek.
In een voorkeursvorm wordt deze microbiële massa verkregen volgens een werkwijze zoals hierboven besproken.
De verkregen microbiële massa heeft een hoge nutritionele waarde en is geschikt voor gebruik in de voedingsindustrie en voederindustrie. De microbiële massa is bijzonder geschikt om gebruikt te worden als visvoeder, veevoeder, petfood of in voedsel voor menselijke consumptie. Hiertoe kan de microbiële massa verwerkt worden in een voeder- of voedseladditief, aan een concentratie van 0.5 tot 99.9% in het additief. De microbiële massa kan in vloeibare of semi-vloeibare, alsook in droge vorm worden toegevoegd. Bijgevolg voorziet onderhavige uitvinding tevens een werkwijze voor het voorzien van een eiwitrijke component aan voeder zoals visvoeder, veevoeder, petfood of aan voedsel voor menselijke consumptie; de werkwijze omvattende het produceren van een microbiële massa volgens een werkwijze zoals voorgaand beschreven en het doseren van de microbiële massa of een component omvattende de microbiële massa in voeder en/of voedsel.
De huidige uitvinding betreft ook een inrichting voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes, daardoor gekenmerkt dat de inrichting tenminste twee serieel met elkaar verbonden fermentors bevat, waarvan een eerste voor een anaerobe fermentatie dient waarvan het fermentatieproduct in de tweede fermentor een aerobe fermentatie ondergaat met vorming van hoogwaardig proteïne, de inrichting geschikt is voor een continu of half-continu proces. De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een dergelijke werkwijze en inrichting voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes kan volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden, zoals deze in de volgende conclusies gedefinieerd is.
Claims (18)
1. Werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze volgende stappen omvat: - het omzetten van de zetmeelhoudende (rest)producten (2} door middel van een eerste en anaerobe fermentatie (6), die de onoplosbare en oplosbare zetmeelbestanddelen omzet naar tussenproducten; - het omzetten van het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie (6) naar een proteïneconcentraat (24) door middel van een tweede, maar nu aerobe fermentatie (20), gebruikmakend van een cultuur van micro-organismen (18) die naast bacteriële stammen ook gisten kan omvatten, geschikt voor het omzetten van het reactieproduct van de eerste, anaerobe fermentatie; - het optioneel afzonderen van de microbiële massa (23) uit het bekomen reactieproduct (21), welke microbiële massa een concentraat van cellulaire proteïne-fragmenten (24) bevat; - het optioneel steriliseren van de bekomen microbiële massa (23) door een warmtebehandeling, vriesdroog- of sproeidroogproces waarbij levende cellen gedood worden;
2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat voor de eerste en anaerobe fermentatie (6) de van nature actieve micro-organisme cultuur gebruikt wordt uit de zetmeelhoudende (rest)stroom (2).
3. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de tweede cultuur van micro-organismen, gebruikt voor de aerobe fermentatie vooraf gedefinieerd wordt, waarbij bepaald wordt of de cultuur geschikt is voor het omzetten van het reactieproduct van de eerste, anaerobe fermentatie tot een proteïneconcentraat van 50 tot 80% eiwit op basis van droge stof.
4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies , daardoor gekenmerkt dat het reactieproduct van de eerste en anaerobe fermentatie (6) wordt gescheiden inopgeloste delen (13) die verder in het omzettingsproces gaan en onopgeloste delen (15) die afgezonderd worden.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de onopgeloste delen (15) verder gewassen worden om de nog resterende zetmeeldelen van de onopgeloste delen (15) te scheiden.
6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, daardoor gekenmerkt dat de opgeloste delen (13) kort verwarmd worden in een pasteurisatie (14) stap om de levende microbiële massa te verlagen, bij voorkeur van log 10-15 per Liter naar log 6-11 per Liter of van log 10-15 per Liter naar log 4-9 per Liter.
7. Werkwijze volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat de opgeloste delen (13) met de gepasteuriseerde microbiële massa naar een single cell protein reactor (SCPR) gebracht wordt, waarin een aerobe fermentatie wordt doorgevoerd met behulp van een gedefinieerde cultuur van micro-organismen (18) die geschikt is voor het omzetten van het reactieproduct (8) van de eerste en anaerobe fermentatie (6) naar single cell proteïne door middel van de tweede maar nu aerobe fermentatie in de SCPR of single cell protein reactor (20).
8. Werkwijze volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat anorganisch en/of organisch stikstof en/of fosfaat en/of (micro)nutriënten wordt bijgedoseerd in het reactiemengsel van de aerobe fermentatie (20) zonder hun maximale nuttige limiet te overschrijden.
9, Werkwijze volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat het definiëren van een cultuur van micro-organismen (18) die geschikt is voor het omzetten van het reactieproduct {8) van de eerste en anaerobe fermentatie (6) volgens een specifieke methode gebeurt met volgende stappen: - het definiëren van het microbioom door middel van een aerobe fermentatie op het startsubstraat; - het opkweken van het microbioom door opschaling van batches waarbij de stammen eerst in kleine volumes worden gekweekt en bij voldoende celdichtheid, optische densiteit of OD waarde volledig aan een groter volume worden toegediend en dit in meerdere stappen tot er een voldoende groot volumerepresentatief voor een industriële inoculatie of meer bereikt is, geschikt voor een batch en bij voorkeur een CSTR proces of Continuous Stirred Tank Reactor op laboratoriumschaal; - het geleidelijk bijdoseren van startsubstraat waarbij ook geleidelijk dezelfde hoeveelheid massa uit de reactor wordt gehaald, waardoor de massa in de reactor dezelfde samenstelling krijgt als de uitgaande massa; - het uitplaten van de bekomen cultuur op selectieve groeimedia na de adaptatie en het bereiken van een proteinegehalte van 50-80% eiwit op basis van de droge stof; - het identificeren van de geïsoleerde stammen door middel van DNA sequentiebepaling; - het kwantificeren van de gedefinieerde stammen; - het elimineren van de geïdentificeerde stammen die bekend zijn als schadelijk voor de gedefinieerde cultuur (18) van micro-organismen, waarbij de mengcultuur zo weinig mogelijk gewijzigd wordt om de eerder verkregen functionaliteit en stabiliteit zo goed mogelijk vast te houden; - het hiermee samenstellen van een gedefinieerde cultuur (18) uniek voor elk substraat die geschikt is voor de tweede en aerobe fermentatie (20) van het betrokken zetmeelhoudende {rest)product (2); - het elimineren van eventueel aanwezige gisten, enkel indien ze schadelijk zijn voor de gedefinieerde cultuur.
10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de cultuur (18) voor de tweede en aerobe fermentatie (20) van zetmeelhoudende {rest)stromen de volgende samenstelling heeft: Castellaniella (denitrificans / defragrans / daejeonensis) Lactobacillus (casei / paracasei) Lactobacillus fermentum Xenophilus (unidentified / azovorans)
Paracoccus (denitrificans / pantotrophus) Thermomonas (fusca /haemolytica / koreensis) Acinetobacter venetianus Pigmentiphaga (kullae / daeguensis) Stenotrophomonas{unidentified/nitritireducens/ acidaminiphila) Hydrogenophaga (unidentified / temperata) Pseudoxanthomonas (jiangsuensis / uncult.) Pseudoxanthomonas {kalamensis / helianthi / wuyuanensis) Pichia kudriavzevii.
11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de zetmeelhoudende (rest)stromen aardappelen of bijproducten van aardappelen zijn, zoals aardappelschillen, proceswater, snijwater en aardappelsnippers.
12. Inrichting voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes, daardoor gekenmerkt dat de inrichting tenminste twee serieel met elkaar verbonden fermentors (6, 20) bevat waarvan een eerste (6) voor een anaerobe fermentatie dient, waarvan het fermentatieproduct (8) in de tweede fermentor (20) een aerobe fermentatie ondergaat met vorming van hoogwaardig proteine (24).
13. Inrichting volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat de inrichting geschikt is voor een continu of semi-continu proces.
14. Microbiële massa omvattende minstens 60% eiwit, verder gekenmerkt door een verteerbaarheid van minstens 80 % en een aminozuur patroon dat minimum volgende essentiële aminozuren uitgedrukt op ruw eiwit bevat: methionine > 1,5 %, threonine > 4,5 %, tryptofaan > 1,5 %, valine > 5 %, alanine > 7 % en glycine > 5 %.
15. Microbiéle massa volgens voorgaande conclusie, daardoor gekenmerkt dat de microbiéle massa verkregen wordt volgens een werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 11.
16. Gebruik van een microbiële massa volgens één der conclusies 14 of 15 als visvoeder, veevoeder, petfood of in voedsel voor menselijke consumptie.
17. Voeder- of voedseladditief, voorzien van 0.5 tot 99.9% van een microbiële massa volgens één der conclusies 14 of 15.
18. Werkwijze voor het voorzien van eiwitrijke component aan voeder zoals visvoeder, veevoeder, petfood of aan voedsel voor menselijke consumptie; de werkwijze omvattende het produceren van een microbiële massa volgens één der conclusies 1 tot 11 en het doseren van de microbiële massa of een component omvattende de microbiële massa in voeder en/of voedsel.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE20185947A BE1026952B1 (nl) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende reststromen naar hoogwaardige proteïnes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL2024582B1 true NL2024582B1 (nl) | 2020-07-23 |
Family
ID=65200483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL2024582A NL2024582B1 (nl) | 2018-12-26 | 2019-12-26 | Werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3902920A1 (nl) |
BE (1) | BE1026952B1 (nl) |
NL (1) | NL2024582B1 (nl) |
WO (1) | WO2020136600A1 (nl) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109234188B (zh) * | 2018-08-15 | 2021-09-28 | 李晓明 | 一株异养硝化好氧反硝化菌l2及其应用 |
CN112746013A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 广东旺大集团股份有限公司 | 一种饲料发酵设备及其使用方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101220498B1 (ko) * | 2011-02-28 | 2013-01-10 | 한국과학기술원 | 유기산을 원료로 하여 미생물의 체내산물을 생산하는 방법 |
CN106035985A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 同济大学 | 一种混菌液态发酵黄酒加工废弃物生产单细胞蛋白的方法 |
-
2018
- 2018-12-26 BE BE20185947A patent/BE1026952B1/nl active IP Right Grant
-
2019
- 2019-12-26 NL NL2024582A patent/NL2024582B1/nl active
- 2019-12-26 WO PCT/IB2019/061373 patent/WO2020136600A1/en unknown
- 2019-12-26 EP EP19839685.5A patent/EP3902920A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3902920A1 (en) | 2021-11-03 |
BE1026952A1 (nl) | 2020-07-30 |
BE1026952B1 (nl) | 2020-08-04 |
WO2020136600A1 (en) | 2020-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230413882A1 (en) | Single cell protein from thermophilic fungi | |
Sultana et al. | Gelatine, collagen, and single cell proteins as a natural and newly emerging food ingredients | |
CN104082673B (zh) | 一种同时制备低蛋白大米及大米免疫肽的方法 | |
NL2024582B1 (nl) | Werkwijze voor het omzetten van zetmeelhoudende (rest)stromen naar hoogwaardige proteïnes | |
WO2015094432A1 (en) | Methods of processing waste activated sludge | |
Banerjee et al. | Phototrophic bacteria as fish feed supplement | |
JP2020501547A (ja) | バイオマス材料からの核酸及びそのフラグメントの除去 | |
CN101449741B (zh) | 多功能生物玉米饲料 | |
NO335008B1 (no) | Fremstilling av et fôrstoff, f.eks smaksfremmende middel fra en bakteriekultur som omfatter en metanotrof bakterie. | |
AU2020319189B2 (en) | Production of high purity organic lactic acid and its salts and various applications thereof | |
Thielemann et al. | Introduction to the challenges and chances regarding the utilization of nitrogen-rich by-products and waste streams | |
CN101720905A (zh) | 一种风味酵母蛋白粉及其制备方法 | |
Bough et al. | Utilization of chitosan for recovery of coagulated by-products from food processing wastes and treatment systems | |
CN112167437A (zh) | 利用猪血发酵物的养殖鱼类饲料组合物 | |
RU2646047C1 (ru) | Способ получения кормового продукта | |
Porges | Yeast, a valuable product from wastes | |
BE1021400B1 (nl) | Verbeterde werkwijze voor winning van proteïnen uit proceswater | |
JP6064573B2 (ja) | 飼料用添加物及び混合飼料 | |
Irawan et al. | PROXIMATE COMPONENTS ON A COMBINATION OF RICE STRAW AND CORN STRAW FERMWNTED WITH VARIOUS BUFFALO RUMEN CONTENTS | |
Reddy et al. | Organic Waste: A Cheaper Source for Probiotics Production | |
Ringpfeil et al. | Recommended methods for characterization of agricultural residues and feed products derived through bioconversion | |
CA2247712A1 (en) | Aerobic emulsion fermentation of organic waste and products therefrom | |
WO2014092068A1 (ja) | 飼料用添加物の原料の生産方法 | |
CZ2013862A3 (cs) | Způsob stacionární fermentace roztoků sladké syrovátky nebo jejích deproteinovaných roztoků | |
ITRO970011A1 (it) | Tecnologia ed impianto per la produzione, a mezzo di processi biochimi ci, a partire dai cereali e loro derivati, di prodotti di uso alimen |