TWI310771B - Process for decreasing the reducing sugars content of light steepwater - Google Patents

Description

1310771 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種減少輕浸潰水（“LSW”）中還原糖各量 乏万法，諸如一種生產醫藥工業級浸潰水之方法。該方法 包，在介於約饥至⑽間之溫度下，將二氧化二 含量介於約20 ppm至約170 ppm間之LSW培育至少約5小 時’以減少還原糖含量。 ^ 【先前技術】 將全邵玉米長時間浸漬在含 在濕磨玉米之製程開始時 有 質 在浸潰過程中’可溶性物 ’其中有一部分因為玉米 s〇2的高溫且具酸性pH之水中。 自玉米顆粒被萃取到浸潰水中 顆粒所含之微生物而發酵。在發酵工業中可將所得浸潰水 用作發酵培養基組份，生成多種產物。由於浸漬方法各不 相同’市售浸潰水之性質亦存在很大差別。 醫藥工業級浸潰水通常具有還原糖含量低（通常約2%或更 低，但製藥工業某些應用中還原糖之含量可能高達約, 甚至高達约6%)、乳酸含量高及游離胺基酸含量低之特性。 傳統浸潰方法效率較低，或所生產之LSW不能滿足醫藥工 業級浸潰水之要求。通常，傳統或習知工業浸潰方法所生 產艾LSW中還原糖含量介於約1〇%至約16%之間，此含量對 1藥工業中之應用而言通常過高。 美國專利案第4,359,528號描述了一種浸潰程序，該程序 結合了溫度梯度與低提取（l〇w draw)之方法，所得之浸潰水 適合於製藥工業應用。美國專利案第6，179,926號描述了在 87320 1310771 驗性緩衝劑中培育LSW可使得還原糖含量較低。 本發明係關於一種方法，在該方法中，LSW中之二氧化 硫含量被設定（establish)成既可以使乳酸菌將還原糖轉化為 乳鉍，同時又可以抑制LSW中之酵母生成乙醇及二氧化碳。 忒方法可以將LSW中還原糖含量降低至約6%以下，較佳可 降低至約4%以下，最佳可降低至約2%以下，包括自[8貿除 去或實質上除去還原糖。該方法可用於獲取醫藥工業級浸 潰水。 除非另有說明，否則本發明中所指之百分比均係指重量 %重量百分比。 【發明内容】 本發明方法包括對LSW進行補充處理以降低還原糖含 量。在該方法中，LSW係採用習知浸潰方法生產，通常係 包括一個或多個浸潰槽之方法，其中玉米係接受酸性水作 用’且在該浸潰槽組中循環。所得之LSW中S02含量介於約 2〇 ppm至約220 ppm之間’並於介於約33〇C至約48°C間之溫 度下，在容器中將排出LSW培育至少約5小時，諸如約5小 時至約60小時。在介於約37。(：至約45°C間之溫度下，藉由 將所得之LSW培育約6小時至約48小時，可以將還原糖含量 降至低於約2% ’包括除去或實質上除去還原糖。 藉著於浸潰槽組配置足量的S02、將過氧化氫加入排出 LSW中、或二者組合應用之方法，設定所得lsw中S02含量。 採用該方法所製得之LS W還原糖含量低，諸如低於約6〇/〇， 較佳可以低於約4%，最佳可以低於約2%之還原糖》在本發 87320 1310771 明之一較佳實施例中，經培育後LSW將實質上無還原糖含 量。本發明特別適用於自習知玉米浸潰方法（諸如在浸潰槽 组中對玉米進行酸處理）所得之LSW獲取醫藥工業級浸潰 水。 【實施方式】 本發明係關於一種降低自一玉米浸潰方法所得之Lsw中 還原糖含量之方法。該方法可用於獲取醫藥工業級浸潰水， 思即低還原糖含里’反’项水，諸如還原糖含量低於約6 %，較 佳可低於約4% ’最佳為低於約2%。該方法包括對自一玉米 浸潰方法所得之LSW進行補充處理，意即培育。 該方法包括以下步驟：於約33。(：至約48。(：之溫度下培育 S〇2含量介於約20 ppm至約220 ppm間而得自一玉米浸潰方 法的LSW(此處稱作“排出LSW”），LSW中之8〇2含量較佳 介於約50 ppm至約210 ppm之間’最佳介於約7〇 ppm至約14〇 ppm之間’且將排出LSW培育至少5小時，較佳培育約5小時 至約60小時。本發明所述之較佳方法包括在介於約38^至42 °C間之溫度下，對302含量為約20 ppm至約170 ppm，最佳 為約60 ppm至約80 ppm之排出LSW進行約6小時至約30小時 之培育。 圖1為具有8個浸潰槽的工業浸潰槽組之實例。熟悉此項 技術者應瞭解儘管此處所述之典型浸潰方法具有8個浸潰 槽，但進行玉米浸潰可以使用任何數目之浸漬槽，諸如包 括具有一個或多個浸潰槽之玉米浸潰槽組的玉米浸漬方 法’且本發明還包括對採用任意浸潰方法或浸潰槽組組態 87320 1310771 :得之LSW進行補充培育，其限制條件為排出㈣包括含 量介於約20 ppm至約220 ppm間之S〇2。 現在參照圖1 ’浸潰槽組包括8個各具有過濾基座B之不銹 鋼浸潰槽（A1至Α8)β圖丨所示之浸漬槽組還包括：藉由共同 排出管C2及共同進料管C3將一給定浸潰槽之基座連接至該 槽自身之上部，以及其他7個浸潰槽之上部的管路系統u， 孩管路系統可以保證水在該槽自身中循環或循環到任何其 他槽中’同時孩管路系統還具有在給定時刻藉由圖工中所示 之共同管路抽取浸潰液之作用；及包括用於排空玉米之底闕( 14 ;安裝有循環泵IM之套管換熱器and sheu exchanger)丨6，該循環泵ρ-1控制經換熱器丨6之加熱管道流 入任一其他浸潰槽上部之液體流動；位於管路丨丨上之8個排 水閥V2,彼等用於將各浸潰槽與共同排出管C2隔開，使得 水可流經整個浸潰組；位於管路12上之8個進水閥νι，彼等 將各浸潰槽與共同進料管路C3隔開，使得水可流經整個浸 潰槽組；連接至一培育槽或容器17之出口管〇及閥V3。各 浸潰槽内裝滿玉米Μ，且製程水逆向流經該等浸潰槽，在 浸潰槽組内，浸潰時間最長（〇ldest)的玉米與新鮮的水接觸， 而浸潰時間最長的水與新鮮的玉米接觸。 在該系統中，玉米並不在浸潰槽間流動；只有水在浸潰 槽間流動，且自玉米貯倉（未圖示）定期更換玉米。若浸潰槽 中與新鮮玉米接觸之酸性水的S〇2含量保持在約6〇 至約 100 ppm之範圍，則可以暫時降低浸潰槽内溫度至約39。匸至 約42°C，此將使該浸潰槽具有預培育條件，例如，在浸潰 87320 1310771 液排出前，還原糖開始降低至所需之含量，如此亦縮短此 情況下可獲取還原糖含量低於約6%(較佳為低於約4%，最 佳為低於約2%)之LSW的補充方法所需之培育時間。 該方法可包括另一個設定排出LSW中S02含量的程序步 驟。該程序可選自由下列各方法組成之群：於浸潰槽組配 置足是的S02、於LSW中加入過氧化氫，或二者之組合。 採用於浸潰槽組配置足量的S02之方法為較佳之設定排出 LSW中的S02含量之方法 吾人已發現，在新鮮酸性水溶液 中S02含量在約1,200 ppm至約2,500 ppm之間變化，由於玉 米類型及浸潰速度不同，所得之排出浸潰液中S02含量約20 ppm至約 220 ppm ° 可以完全或部分地設定排出LSW中S02含量，設定方法可 以選擇在攪拌下直接向進行補充培育之容器中加入過氧化 氫，或可以在自浸潰槽移除浸潰液後但在LSW進入進行補 充培育之容器中之前向LSW中加入過氧化氫。若直接製自 玉米浸潰法之排出LSW中802含量高於220 ppm，則有必要 對S02含量加以調整，使其降至約220 ppm或以下，然後再 實施培育。為降低S02含量所需加入之過氧化氫量係排出 LSW中S02量與浸潰液中其他组份含量之函數。但通常每移 除約1 ppm S02需要約1 ppm過氧化氫。在本發明之一最佳 實施例中，採用向浸潰槽組中分配充足的S02之方法設定 LSW中之所需S02含量，且如有必要可以向排出LSW中加入 過氧化氫以對LSW中之S02含量進行細微調整。 對排出LSW之培育可以選用不會污染LSW的任何合適之 87320 -10- 1310771 容器或反應器，諸如不銹鋼或玻璃纖維容器或反應器。容 备或反應器較佳應配備有熱夾套或其他熱傳遞系統，如此 可控制及保持培育溫度。同時容器或反應器亦可配備有可 在培育過程中攪拌或攪動排出LSW之裝置，諸如葉輪、攪 拌器或循環泵。 在培育過程中’可以（但並非必須）攪動LSW，攪動可以在 培育期間採用低速持續攪動或每小時攪動約3至约5分鐘之 間歇方式。通常，若LSW中S02含量低於約120 ppm，選擇 攪動較佳。本發明之一較佳方法包括：將最初s〇2含量介於· 約60 ppm至100 ppm之間的LSW培育約16小時至約3〇小時’ 培百溫度介於約33。(：至約48T：之間，每小時間歇混合約i分 鐘至約5分鐘。不對LS W實施攪動或混合亦有助於降低浸潰 水還原糖含量。不涉及混合之本發明之實施例在當s〇2含量 較高時，諸如s〇2含量介於約120 ppmi180 ppm之間，較佳 需要較長培育時間’諸如約4〇小時至約64小時。 車父佳地’在培育之後’排出LSW被轉化成醫藥工業級浸 >貝水，其中還原糖含量已降低至低於約，較佳可降低至 低於約4%，且最佳降低至低於約2%。在培育之後，所培育 之LSW可能不再含有或實質上不含有還原糖。LSW中還原 糖含量之降低量係培育時間之函數，且如此儘管較佳地可 使用遠方法獲得醫藥工業級浸潰水，但該方法亦可用於將 排出LSW之還原糖含量降低任何量，即使該最終產物無法 用於醫藥應用亦然。在培育之後，排出LSW可以液體產物 之形態（直接使用或經邵分蒸發）加以應用，或完全蒸乾後以 87320 • 11 - 1310771 固體產物之形態加以應用。 丄在本4月中LSW中《殘留S〇2不會抑制乳酸菌生長，但 南濃度乳酸將抑制乳酸菌生長。通常，咖中之乳酸濃度 達到約30%將完全抑制乳酸菌生長。 闽穴孔馱菌較佳來自玉米顆 :π入《天然微生物’但是如有需要，亦可添加市售乳 酸菌’諸如Lactobacillus LH_32。排出咖中之叫含量提 供了某-環境可以促使乳酸菌將還原糖完全轉化為乳酸，

但同時又可以抑制酵母產生酒精與二氧化碳。若L請中之 s〇2含量較向，諸如210 ?13111或高於約22〇卯爪，還原糖含量< 降低速度將非常慢，且f際上將無法達到醫藥工業級標準， 而若LSW中SO:含量低於約20 ppm，在產生乳酸的同時亦會 產生酒精與二氧化碳。 實施例 實施例1 將採用標準玉米浸潰方法得到之最初s〇2含量約14〇 ppm 之3.5萬加侖LSW置於一配備有溫度控制器與攪動裝置之容鲁 器中。在持續且輕柔之攪動下，於容器中加入2〇Q/〇H2〇2溶 液53升’且LSW中之S02含量降至約74 ppm。LSW中最初還 原糖含量約為11 · 6 %。在容器中於約3 9 °C之恒溫下將L S W培 育約48小時，且在培育過程中每3至5小時攪動半小時。在 培育結束時，還原糖含量約為3.5%。 實施例2 將採用標準玉米浸潰方法得到之最初S02含量約50 ppm之 3.5萬加侖LSW置於一配備有溫度控制器與攪動裝置之容器 87320 -12- 1310771 中。LSW中最初還原糖含量約為1 2%。在約4〇r之恒溫下將 LSW培頁約24小時，且在培育過程中每2小時攪動丨5分鐘。 在培育結束時，還原糖含量約為1 4%。 實施例3 將採用標準玉米浸潰方法得到之最初S02含量約140 ppm < 3.5萬加侖LSW置於一配備有溫度控制器與攪動裝置之容 态中。在輕輕攪動下向容器中加入35%H2〇2溶液1〇〇升，且 LSW中S〇2含量降至約5〇 ppm。在容器中於約料艺之恒溫下 將LSW培育約4〇小時，且在培育過程中每3至5小時攪動半 小時’但孩培育過程僅使還原糖含量降至8%。試驗進行到 此時，將培育溫度降至約38t，同時保持每隔3至5小時進 行攪拌，且在額外的24小時培育期之後，還原糖含量降至 3%。 . 實施例4 將1加侖最初8〇2含量為18 ppm之LSW置於密閉容器中， 於4〇C下進行揲混合培百。最初pH為4.15，最初乾固體含 f為14.8%，且最初還原糖含量為η·4%。在培育2〇小時後， S〇2〃'、乾固&含里實質上保持相同，同時pH降至3.94，且還 原糖含量降至8.4%。可以聞到輕微的酒精發酵氣味。在繼 續培育24小時之後，pH降至3 63，乾固體含量降至138〇/〇， 且還原糖含量降至2_7<)/。。可以聞到強烈的酒精發酵氣味， 同時可以看到有二氧化碳生成（容器内形成氣泡及過壓）。 實施例5 將1加侖最初S〇2含量為140 ppm之LSW置於密閉容器中， 87320 -13- 1310771 於40°C下進行無混合培育。最初pH為4.03，最初乾固體含 量為10.6%，且最初還原糖含量為10.7%。在培育20小時後， 802含量降至119 ppm，乾固體含量實質上保持相同，同時pH 降至3.82，且還原糖含量降至7.8%。在繼續培育24小時之 後，pH降至3.5 5，302含量降至93 ppm，乾固體含量保持相 同，且還原糖含量降至1.7%。 實施例6 將1加侖最初S02含量為216 ppm之LSW置於密閉容器中，於 40°C下進行無混合培育。最初pH為7.72，最初乾固體含量 為7.46%，且最初還原糖含量為11.6%。在培育20小時後，S02 含量降至189 ppm，而同時乾固體含量、pH與還原糖含量皆 實質上保持相同。在繼續培育24小時之後，總培育時間達 到約44小時，302含量降至170 ppm，pH降至3.69，乾固體 含量保持相同，且還原糖含量降至1 0.4%，且預期繼續培育 還原糖含量可以進一步降低。 實施例7 將1加侖最初S02含量為170 ppm之LSW置於密閉容器中， 於41°C下進行培育，在培育4小時與24小時後進行短暫但強 烈的混合。最初pH為3.98，最初乾固體含量為11.2%，且最 初還原糖含量為12.9%。在培育24小時後，802含量降至128 ppm，而乾固體含量保持相同，pH稍稍降低至3.91，且還原 糖含量降低至10.9%。在繼續培育24小時之後，pH降至 3.75，302含量降至79 ppm，乾固體含量稍稍降低至11%， 且還原糖含量降至1.3%。 87320 -14- 1310771 實施例8 將1加侖最初S〇2含量為i84 ppmiLSW置於密閉容器中， 於41°C下進行培育，在培育4小時與24小時後進行短暫但強 烈的混合。最初pH為3·95，最初乾固體含量為1〇·7%，且最 初還原糖含量為12·0%。在培育24小時後，s〇2含量降至158 ppm ’而乾固體含量降至1〇·4%，pH稍稍降低至3·91，且還 原糖含量降低至1〇 7%。在繼續培育24小時之後，降至 3.79，S〇2含量降至89 ppm，乾固體含量稍稍降低至， 且这原糖含量降至1.4%。 着 實施例9 將1加侖最初S〇2含量為56 ppm之LSW置於密閉容器中， 於41°C下進行培育，在培育24小時後進行短暫但強烈的混

合。混合後可見有起泡現象，並聞到輕微酒精氣味。最初pH 為95瑕初乾固體含T為15.8%，且最初還原糖含量為 12.1%。在培育24小時後’ s〇2含量降至30 ppm，而乾固體 含量保持相同，pH稍稍降低至3.91，且還原糖含量降低至 II.6/。在繼續培育24小時之後，pH降至3 · 88，S02含量降 至20 PPm，乾固體含量降低至15%，且還原糖含量降至 1.4〇/〇 〇 實施例10 將1加侖最初S02含量為83 ppm之LSW置於密閉容器中， 於41C下進行培育，在培育24小時與48小時後進行短暫但 強烈攪拌。在培育48小時後，可見到有泡沫形成，但未聞 到有酒精氣味。最初pH為4.12，最初乾固體含量為14.60/〇 , 87320 15· 1310771 且最初還原糖含量為12.4%。力i . „ 在掊頁24小時後，S〇2含量降 至43 Ppm，而乾固體含量保持 奪 „ .择κ ,、A 夂？^稍稍降低至4_〇9， 且达原糖4降低至1K1%。在繼續培育叫、時之後，阳再 次降低至3.91 ’ S〇2含量降至30 ppm，乾固體含量降低至 13.8°/。’且還原糖含量降至ι.6〇/〇。 【圖式簡單說明】 圖1係玉米浸潰方法中所使用之浸潰槽組的側面正視圖。 【圖式代表符號說明】 11 管路系統 12 管路 14 底閥 16 1管換熱器 17 培育槽 P-1 循環泵 A1 至 A8 不銹鋼浸潰槽 Μ 玉米 VI 進水閥 V2 排水閥 V3 閥 87320 -16-

Claims (1)

1310鞠122887號專利申請案 — 中文申請專利範圍替換本(95年ό月） _條上 拾、申請專利範圍： ：^^補先丨 ι —種降低輕浸潰水中之還原糖含量的方法，其包括由、其潰 過私排出S〇2含量係約20 ppm至約220 ppm之輕浸:責水，及 於補充培育中培育該排出之輕浸潰水至少約5小時之步驟。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該s〇含 足你约50 ppm 至約 2 I 0 ppm。 3·如申請專利範園第1項之方法，其中該s〇2含量係約7〇 至約 140 ppm。 4. 如申请專利範圍第1項之方法，其中該輕浸潰水係於補充择 育過程中以約331至約48°C之溫度進行培育。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該輕浸潰水係於補充培 育過程中培育約5小時至約60小時。 6·如申請專利範圍第1項之方法’其中該輕浸潰水係於補充择 育過程中以約37它至約45°c之溫度培育約6小時至約48小 時。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輕浸潰水係於補充培 育過程中持續攪動。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該輕浸潰水係於補充培 育過程中間歇攪動。 9. 如申凊專利範圍第8項之方法，其中該輕浸潰水於補充培育 過程中係約每小時攪動約1分鐘至約5分鐘。 10. 如申請專利範圍第1項之方法’其中該輕浸潰水於補充培育 過程中係不攪動。 11. 如申请專利範圍第1項之方法，其中該浸潰方法包括一玉米 87320-950602.doc 1310771 浸潰槽組。 12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該玉米浸潰組包括一 個或多個浸潰槽。 13. 如申請專利範圍第11項之方法，其包括於排出該輕浸潰水 前於浸潰槽中預培育該輕浸潰水之額外步驟，其中於該浸 潰槽中之輕浸潰水具有約60 ppm至約100 ppm之S02含 量，且該預培育係於約39°C至約42°C之溫度進行。 14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在補充培育後該輕浸潰 水之還原糖含量低於約6%。 15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在補充培育後該輕浸潰 水之還原糖含量低於約4%。 16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在補充培育後該輕浸潰 水之還原糖含量低於約2%。 17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在補充培育後該輕浸潰 水無還原糖含量。 18. —種還原糖含量低於約6%之輕浸潰水，其係自如申請專利 範圍第1項之方法製得。 19. 如申請專利範圍第1 8項之輕浸潰水，其被濃縮。 20. —種減少輕浸潰水中還原糖含量之方法，該方法包括由玉 米浸潰過程排出S〇2含量係約20 ppm至約220 ppm之輕浸 潰水，及於約33°C至約48°C之溫度下以補充培育將該排出 之輕浸潰水培育至少約5小時之步驟。 21. 如申請專利範圍第20項之方法’其中該S〇2含量為約50 ppm至約 2 10 ppm ° 87320-950602.doc 1310771 22·—種降低輕浸漬水中遼斥糖厶县 主 '^甲退原糖σ量的万法，該方法包括於浸 漬過程中以加入so,含量係約^⑽ppm至約2,5〇〇 ppm之 新鮮酸性水之方式調整輕浸潰水中之s〇2含量至㈣啊 至約220 ppm’由浸潰過程排出該輕浸潰水，及於補充培育 中培育該排出之輕浸潰水至少約5小時之步驟。 23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該浸潰水於補充培育 過程中係以約331至約48°C之溫度培育。 24. 如申凊專利範圍第22項之方法，其中過氧化氫係於補充培 育過程中加至排出之輕浸潰水。 25_—種降低輕浸潰水中還原糖含量的方法，該方法包括由浸 /貝過私排出輕浸潰水，於補充培育中培育排出之輕浸潰 水，其中該排出之輕浸潰水之s〇2含量係透過過氧化氫之 加入而凋整至約2〇 ppm至約220 ppm ;以及以至少約5小時 之時間進行補充培育之步驟。 26·如申請專利範圍第25項之方法，其中每加入約ί ppm之過氧 化氫至該排出之輕浸漬水中，可降低該排出之輕浸潰水中 約 1 ppm的 S02。 27·如申請專利範圍第25項之方法，其中該輕浸潰水於補充培 育過程中係以約33t至約481之溫度培育 28.—種乾燥產物，其係由如申請專利範圍第丨8項之輕浸潰水 所製成。 87320-950602.doc