СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ/РАЗДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, А ТАКЖЕ ИХ ИЗВЛЕЧЕНИЕ
METHOD FOR SEPARATING/DIVIDING OF RAW MATERIAL COMPONENTS, AS WELL AS THEIR EXTRACTION

Предпосылки изобретения
В состав растительных продуктов, таких как семена, ядра или зерна, входят в основном 4 основных компонента: нейтральные компоненты (8–40%), углеводы (15–35%), белки (20–50%) и волокна (20–40%). Кроме того, в растительных продуктах содержатся различные количества красящих и пахучих веществ, полярные липиды, антиоксиданты, минеральные вещества и др. Применение компонентов таких растительных продуктов имеет центральное значение в питании человека и животных. Например, семена, имеющие высокое содержание масла, отжимают для извлечения масла. После отделения нейтральных липидов в жмыхе остается, в расчете на вес жмыха, доля масла от 5 до 15 вес.%. Эту долю можно снизить следующим процессом экстракции до 2–8 вес.%, правда, при высоких технологических затратах.
Семена растений с низким содержанием нейтральных жиров измельчают или размалывают и проводят сортировку образующихся частиц физическими мерами, такими как просеивание или воздушная сепарация, чтобы получить фракции, имеющие высокую долю определенных компонентов. Чтобы соответствовать стандартам качества для применения полученных продуктов должны соблюдаться предельные значения содержаний нейтральных липидов, красящих, пахучих и вкусовых веществ, а также несъедобных соединений.
В остатках от отжима или продуктах размола помимо нейтральных липидов содержатся также липофильные побочные примеси, как например, каротиноиды, лецитин или липофильные алкалоиды, которые препятствуют использованию основных компонентов, в частности, белковой фракции. При этом пахучие и вкусовые вещества также часто являются нежелательными и снижают качество продукта. Поэтому были разработаны способы, такие как способ удаления горьких веществ или способ обеззараживания, чтобы позволить использование извлекаемых продуктов, в частности, белков, в питании человека. Эти способы являются энергозатратными и/или требуют использования органических растворителей. Кроме того, в остатках от отжима и продуктах размола могут содержаться несъедобные соединения, как уреазы, ингибиторы трипсина, α–глюкозидаза и др. Инактивация таких соединений проводится согласно уровню техники, например, способом бланширования, т.е. обработки растительного материала горячим водяным паром, в результате чего несъедобные ферменты инактивируются, однако при этом также необратимо структурно изменяются питательные белки, так что их естественная форма и свойства теряются. Чтобы такой способ можно было осуществить как можно более эффективно, требуемый также, чтобы растительный материал был очень тонко размолот, чтобы, например, обеспечить максимально эффективное удаление горьких веществ обычными методами. Так, в документе WO 83/00419 предлагалось размалывать материал семян в тонкодисперсную муку, с размером зерна от 1 мкм до 50 мкм, для чего требуются дополнительные технологические стали, а также повышенный расход энергии. В других способах уровня техники пахучие и вкусовые вещества удаляются из выделенных фракций растительных белков путем промывки органическими растворителями, например, изопропанолом (Yumiko Yoshie–Star, Functional and bioactive properties of rapeseed protein concentrates and sensory analysis of food application with rapeseed protein concentrates, LWT – Food Science and Technology Volume 39, 2006, p 503–512). Кроме того, как правило, требуется, чтобы остаточное содержание нейтральных липидов в извлеченных из растительных семян продуктов составляло <1 вес.%. Поэтому в соответствии с уровнем техники требуется, чтобы провести удаление масла из растительного материала перед извлечением продукта или дополнительно выщелачивания. Это справедливо, в частности, для белковых фракций, которые могут быть получены из растительного сырья. Совсем недавно были введены методы, при которых возможно одновременное удаление масла и извлечение белков. Эти способы основаны по существу на вытеснении масла из групп открытых клеточных слоев спиртовым раствором. Однако при осуществлении оказалось, что высокий выход масла требует полного выщелачивания материала семян. Также и при использовании высоких сдвиговых усилий, которые могут вводиться посредством сдвиговых смесителей или гомогенизаторов высокого давления, лишь 63% присутствовавшего в исходном материале масла могло быть отделено с водным экстрактом, и примерно четверть оставалась связанной в тонкодисперсном твердом материале. В лучшем случае выход масла достигал всего 72%. Хотя этот недостаток удалось устранить путем применения водно–спиртового раствора по способу Friolex (EP1228701 A1), но при этом заметно возросли производственные издержки.
Из–за требований к качеству для применения продуктов, получаемых выщелачиванием семян и ядер растений в качестве продукта питания для человека экономической возможности использования многих остатков от отжима или продуктов размола растительных семян/ядер до настоящего времени не было распространено. Так, например, большая часть остатков от отжима семян рапса применялась для корма животных. Правда, в продуктах отжима или помола содержатся также растительные материалы, непригодные в пищу, как лигнин–содержащие волокна. Они, в свою очередь, имеют высокий потенциал для использования в качестве материала вторичной переработки, так как их них можно получить биополимеры и их производные, которые пригодны для применения. Способы извлечения максимально чистой фракции волокон, содержащих лигнин, из остатков от отжима или продуктов размола в настоящее время неизвестны. Кроме того, в семенах растений содержится значительное количество волокон, которые также являются ценными веществами. Сильные связи белков и растворимых углеводов в этих волокнистых структурах являются причиной того, что до сих отсутствуют способы, позволяющие экономично и в чистой форме выделить эти волокнистые фракции из семян растений.
Для извлечения белков из семян растений предлагались мокрые технические методы (DE19643961 C2). При этом пытались осуществить извлечение белков с использование растворов щелочноземельных металлов или неорганических или органических кислот. Здесь также требуется полное механическое выщелачивание семенного материала, а также интенсивное перемешивание с водными экстрагентами с применением гомогенизаторов. Чтобы получить фракцию с содержанием белков более 50%, требуется нагревание семян выше 70°C. В таком случае для разделения веществ необходимо применение сепараторов или декантаторов. Белковую фракцию, которая в этих условиях может растворяться в водной среде, можно выделить в значительных количествах после коагуляции белков только при pH в диапазоне 2,5–4,5. Для вторичного использования технологической воды требуется ультрацентрифугирование или ультрафильтрация. Применение этих способов разделения приводит к существенно более высоким производственным расходам по сравнению с другими способами. Оказалось, что физические свойства белков, которые были получены в условиях отделения согласно уровню техники, то есть с помощью кислотной или термической коагуляции в мокро–техническом процессе, заметно хуже, чем когда отделение протекало в нейтральных условиях по pH, например, посредством ультрацентрифугирования. Известно также, что при повышении степени денатурации белков их растворимость снижается, и с этим коррелируют функциональные свойства, как, например, водосвязывающая способность и эмульгируемость, образование пены и стабильность. Поэтому необходимо избегать, в частности, повышения температуры >60°C, как это обычно практикуется в мокро–технических процессах экстракции. Кроме того, полученные известными способами несъедобные вещества по большей части не удаляются из извлекаемой белковой фракции. Это касается, в частности, фитиновой кислоты, которая присутствует, например, в белковых фракциях гороха в концентрации сухих веществ 3–5%. Другим примером являются α–глюкозидацы, которые присутствуют в извлеченных таким способом белковых фракциях в весовая концентрации от 0,5 до 3,5 вес.%. Другими несъедобными соединения являются, наряду с прочими, ингибиторы трипсина, таннины, сапонины, лектины, цианоглюкозиды, ингибиторы фитогемагглютининэстеразы, таннины, алкалоиды фитиновой кислоты, госсипол, глюкозинолат, синапин.
В растительных продуктах, например, в семенах растений, присутствуют также эндо– или экзогенные вещества, которые потенциально являются токсичными для человека. К эндогенным токсинам, которые образуют сами растения, относятся, например, форболовые сложные эфиры в случае масличного семени ятрофы или эруковая кислота в случае семян рыжика. Экзогенными соединениями, которые скапливаются в растительных отделах (белок или масло), являются, например, пестициды, гербициды или фунгициды.
Для улучшения питательных и/или функциональных свойств белковых фракций, которые были получены путем водного выщелачивания из отжатых или размолотых семян растений, может потребоваться добавить в белковую фракцию дополнительные соединения, как, например, углеводы, или витамины, или антиоксиданты. Это осуществляют в соответствии с уровнем техники на белковых фракциях, которые были получены способом отделения, дополнительно добавляя эти соединения в конденсаты или изоляты белка и смешивая с ними. Однако однородного распределения /связывания этих соединений с белками, что может быть решающим для образования особых функциональных и питательных свойства, можно достичь только в том случае, если самосборка этих соединений осуществляется электростатически в области гидрофильных или гидрофобных белковых доменов. В результате получает комбинированный продукт (белок+самосборное соединение(я)) с другими физическими свойствами, чем когда, как происходит в соответствии с уровнем техники, уже конденсированные белки "покрываются" другими соединениями, т.е. пристают к агрегированным белкам или агломерируют с ними. Это различие может иметь большое значение для достигаемого качественного и функционального результата продуктов. Из уровня техники неизвестны способы, какими в процессе экстракции можно ввести в белки другие соединения и разделить, чтобы можно было получить комбинированный продукт, у которого физиологическое пространственное расположение соединений устанавливалось бы путем самосборки.
Таким образом, существует потребность в способе, с помощью которого из компонентов растительных продуктов, как продукты размола и остатки от отжима семян растений, можно было бы простым водным выщелачиванием и экстракцией выделить их основные компоненты и фракционировать их, с получением улучшенного качества продукта. Кроме того, имеется острая потребность в мокро–техническом способе извлечения содержимого семян и ядер растений, который можно применять с экономической выгодой. Это относится, в частности, к возможности повторного применения используемых технологических агентов, в частности, технологической воды, так как при таких способах образуются большие количества технологической воды с высоким содерданием органического материал (общий органический углерод, TOC). Кроме того, эти способы являются энергозатратными, так что имеется насущная потребность в низкоэнергетическом способе выщелачивания семян и ядер растений. Кроме того, существует большая потребность в разработке мокро–технического способа, при котором обеспечивается полное использование основных компонентов семян растений и продуктов размола, чтобы можно было получать чистые фракции масел, белков, углеводов, а также волокон в форме, готовой к применению.
Китайская патентная заявка CN 106 720 920 A описывает способ получения изолята соевого белка, для которого необходим большой объем воды для гидратации соединений.
В американской патентной заявке US 2004/009263 A1 описан способ экстракции зеина из кукурузной муки. Размер частиц белка превышает 10 мкм.
В европейской патентной заявке EP 2404509 A1 сообщается о экстракции белка из свежих виноградных косточек. Достигается осаждение кислотой, причем pH равен 3.
et al
Liu Rui–Lin . описывают в научной публикации "Food Analytical Methods", Springer New York LLC, US, Bd. 10, Nr. 6, 21, ноябрь 2016, с. 1169–1680, экстракцию белков из семечек тыквы. При этом в качестве экстрагента используется ионная жидкость (холинхлорид полиэтиленгликоля). Проблема состоит в том, что при этом, как известно, экстрагируются также полифенолы и танины и в результате попадают в продуктовую фазу.
et al.
Schneider  (Nahrung – Foo, Bd. 33, Nr. 2, 1 январь 1989, с. 177–182) описывает водную экстракцию белков из бобов полевых. Для экстракции белков применяется вода. Проводится осаждение белка соляной кислотой при pH 4,2. После отделения твердых веществ проводится нейтрализация посредством NaOH. Нейтрализованная вода используется снова, и параллельно /альтернативно этому применяется водный раствор для промывки белковой фазы. Повторное использование применяется до 10 раз. Как и следовало ожидать, повышается концентрация соли, и поскольку достигается плато, необходимо удалять хлорид натрия из белковой фазы, что нежелательно. 100%ное повторное использование не рекомендуется, указывается степень экономии свежей воды 40%.
Патентная заявка US 2015/073127 A1 направлена на способ выделения белков из мучного или масличного жмыха. Экстракция проводится с большими количествами воды, затем объем воды снова уменьшают путем ультрафильтрации, причем из водного раствора белков удаляются также токсичные соединения и растворимые углеводы.
Из приведенных типичных примеров способов уровня техники видно также, что до настоящего времени не существует способа, который направлен на полное разделение компонентов растительного сырья и при этом гарантирует экономически выгодную и применимую в промышленном масштабе технологию, с которой все компоненты можно напрямую получить в форме пригодных для применения продуктов.
Таким образом, существует большая потребность в способе, который не только позволяет полное выщелачивание компонентов растительного сырья и получение напрямую применимых продуктов очищенных компонентов, но и может быть осуществлен также экономически выгодно и, кроме того, с этим способом можно полностью отказаться от использования органических растворителей и возможно полностью повторно использовать используемые вещества, а также требуемый объем воды, при одновременном улучшении продуктов, получаемых этим способом.
Описание
Настоящее изобретение относится к способу технически экономного отделения и/или разделения всех компонентов, включающих
– водорастворимые и растворенные соединения, содержащие белки и углеводы, и/или ароматические вещества, и/или красящие вещества, и/или жиры, и/или токсины;
– факультативно, водорастворимые и нерастворенные соединения, содержащие крахмал;
– твердые вещества, содержащие волокна на основе целлюлозы и/или богатые лигнином оболочки, которые находятся в уплотненной форме;
– протеинсодержащее биогенное сырье,
причем способ включает следующие этапы:
1) приготовление протеинсодержащего биогенного сырья,
2a) смешение сырья с этапа 1) с водным раствором с pH от 7,5 до 13,5, содержащим по меньшей мере одну растворенную аминокислоту с молекулярным весом менее 400 г/моль и имеющую растворимость в воде по меньшей мере 35 г/л при 20°C, и/или пептид с 2–50, предпочтительно 2–10 такими аминокислотами, до полного пропитывания компонентов протеинсодержащего биогенного сырья, до получения гидратированных растворимых соединений и разуплотнения твердых веществ,
2b) добавление водного распределительного объема в весовом отношении к сухой массе протеинсодержащего биогенного сырья от 5:1 до 500:1 и перемешивание для получения распределительной смеси отделенных и/или разделенных компонентов с этапа 2a) с получением растворенных растворимых соединения, а также разуплотненных твердых веществ,
3) выделение разуплотненных твердых веществ и факультативно, нерастворенных водорастворимых соединения из распределительной смеси с этапа 2b) с получением водного раствора водорастворимых и растворенных соединений без твердых веществ и без факультативных водорастворимых и нерастворенных соединений,
4) добавление вещества, вызывающего агрегацию, содержащего водный раствор, содержащий по меньшей мере одну органическую кислоту, и агрегирование водорастворимых и растворенных соединений, содержащей белки и/или углеводы водного раствора с этапа 3), до получения суспензии агрегированных соединений, содержащей белки и/или углеводы (т.е. белки и, если присутствуют, углеводы), и водной фазы, содержащей неагрегированные, водорастворимые и растворенные соединения,
5) отделение суспензии с этапа 4) и дегидратирование агрегированных соединений путем удаления воды и получение дегидратированных агрегированных соединений и осветленной водной фазы, и, факультативно, очистка осветленной водной фазы,
6) добавление осветленной водной фазы с этапа 5) в качестве водного раствора на этап 2a) и/или в качестве водного распределительного объема на этап 2b), или
– применение осветленной водной фазы с этапа 5) для очистки отделенных твердых веществ с этапа 3), или
– применение осветленной водной фазы с этапа 5) для очистки отделенных твердых веществ с этапа 3) с получением водной промывочной фазы и добавление водной промывочной фазы как водного раствора на этап 2a) и/или как водного распределительного объема на этап 2b).
Предпочтительно, протеинсодержащее биогенное сырье представляет собой неодревесневший растительный материал.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна аминокислота и/или пептид являлись катионной аминокислотой и/или пептидом, содержащим по меньшей мере одну катионную аминокислоту.
Для целей разделения или фракционирования основных компонентов семян, зерен или ядер растений требуется их дезинтеграция. Дезинтеграцию можно осуществить физическим способом, известным из уровня техники, например, механическим способом, как отделение оболочки/кожуры, измельчение, дробление, прессование или размол, или термическим способ, как бланширование. При этом термические способы имеют тот недостаток, что они требуют много энергии и, прежде всего, компоненты сырья могут повредиться из–за высокой температуры и стать непригодными или лишь ограниченно годными для применения.
Среди механических способов способ прессования отличается от других способов дезинтеграции тем, что значительно разрушается структура клеток и тканей в выщелачиваемом материале. Это вызывает выход масла, так что в сочетании с остаточной влажностью, например, семян, амфифильные соединения, как фосфолипиды, гликолипиды, свободные жирные кислоты, а также белки эмульгируются и при образующемся одновременно теплоте трения спекаются с этими и другими компонентами семени с образованием однородного композита практически без воды. Это включает в себя также разорванные/разломанные компоненты волокон. Поэтому жмых, как правило, является очень твердым и гидрофобным, так что имеется лишь очень низкая водопоглощающая способность. Проблемой жмыха, полученного в процессе прессования, является то, что он при дополнительной обработке водой, чтобы отделить компоненты, набухает только по прошествии нескольких дней. Кроме того, при этом остаются нерастворимые агрегаты, которые не проходят через крупное сито. Таким образом, выщелачивание жмыха, полученного в процессе прессования, при использовании чистой воды остается неполным. Несмотря на то, что добавлением щелочи набухание можно заметно ускорить, все еще остается много нерастворимых агрегатов. Таким образом, образование нерастворимых агрегатов в случае жмыха, полученного в процессе прессования, нельзя избежать ни с щелочной, ни с нейтральной водной фазой. Почти полное отделение белков от твердых компонентов с описанной выше процедурой недостижимо.
Кроме того, при обработке водой происходит выщелачивание или набухание сложных углеводов, как, например, крахмал, которые быстро могут сделать образующуюся кашицу "слизеподобной". При применении кислоты компоненты продукты прессования или размола не растворяются.
В процессе размола также происходит дезинтеграция структур клеток и волокон. Но в отличие от прессования не происходит спекания различных компонентов. Поэтому продукт размола относительно хорошо растворяется в воде до мелких агрегатов. Щелочь здесь также дает более быстрое набухание. Правда, при этом также возникает "образование слизи" и образуются нерастворимые агрегаты, которые видны невооруженным глазом. В дальнейшем ходе процесса нерастворимые агрегаты больше нельзя перевести в раствор при использовании водного раствора. Сочетание процесса размола с последующей обработкой щелочью, имеет также тот недостаток, что нельзя реализовать почти полное отделение белков от твердых компонентов. Патентная заявка US 2015/073127 A1 направлена на способ выделения белков из мучного или масляного жмыха. Экстракция проводится с большими количествами воды, затем объем воды снова уменьшают посредством ультрафильтрации, причем токсичные соединения и растворимые углеводы удаляются из водного раствора белков. Затем проводится осаждение спиртом или ацетоном. Отделения гидрофобных соединений, как полифенолы, можно достичь, согласно описанию, только с использованием органических растворителей. Так как органические растворители разрушают третичную структуру белков, Это может отрицательно сказаться на функциональности белка. Сохраняется ли функциональность продуктов, из патентной заявки не следует. Требования к продуктам базируются на изолятах с низким содержанием растворителей, синапиновой кислоты, глюкозинолатов и жиров. Содержание ароматических веществ не раскрывается. Информация о других опасных веществах не является очевидной. Растворимость белка составляет 74% и 81%.
Неожиданно оказалось, что растворы растворенных аминокислот и/или пептидов вызывают быстрое и полное отделение/разделение компонентов в таких растительных продуктах, как семена, ядра или зерна. Так, было найдено, что компоненты, находящиеся в жмыхе и продуктах размола, в результате полного смачивания таким водным раствором, т.е. пропиткой, можно очень легко отделить друг от друга в водной среде. С помощью водного раствора с pH от 7,5 до 13,5, содержащего по меньшей мере одну растворенную аминокислоту с молекулярным весом менее 400 г/моль и имеющего растворимость в воде по меньшей мере 35 г/л при 20°C и/или содержащего пептиды с 2–50 таких аминокислот, достигается образование как слизи, так и нерастворимых агрегатов. Кроме того, требуется полная пропитка компонентов протеинсодержащего биогенного сырья.
В частности, неожиданно оказалось, что происходит отделение белков от твердых компонентов, причем белки одновременно распадаются на их субъединицы, так что растворенные белки проходят через мембранный фильтр с размером ячеек 10 мкм и с большой веротностью из–за их большой гидратной оболочки иногда длительное время остаются растворенными в водной среде. Растворенное состояние можно распознать, например, по тому, что белки остаются взвешенными, то есть не седиментируют или седиментируют лишь в незначительной части, что можно установить, например, визуальным наблюдением или определением мутности раствора. Кроме того, не происходит или происходит лишь очень незначительное растворение или набухание комплексно–связанных углеводов, как, например, крахмал, в водных растворах с растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами. С другой стороны, белки быстро и полностью растворяются как волокнистыми соединениями, так и оболочечными соединениями, так что последние очень быстро осаждаются, тогда как белки остаются в растворе, что позволяет очень простое и эффективное разделение богатых лигнином компонентов оболочки. Удаление/выщелачивание белков возможно, в частности, с использованием водных растворов, содержащих растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды из 2–50, предпочтительно 2–20, еще более предпочтительно из 2–10 катионных аминокислот, как Arg, Lys, His и Phe, предпочтительно Lys, His и Arg и особенно предпочтительно Lys и His, так что впервые можно получить обособление волокнистых структур из этих растительных продуктов, которые по их свойствам можно классифицировать как волокна на основе целлюлозы. Далее, оказалось, что волокна на основе целлюлозы, из которых удаляются/выщелачиваются белки и которые в результата разуплотняются, чрезвычайно сильно набухают в водной выщелачивающей фазе, благодаря чему их можно очень легко отделить от растворенных белков, например, обычными методами фильтрации. Кроме того, было обнаружено, что минимальная растворимость растворенных белов сдвигается в область нейтрального pH, так что белки можно конденсировать и отделять в очень мягких условиях. Кроме того, способ позволяет повторно применять использованную фазу технологической воды и делать получаемые продукты доступными для непосредственно применения, без образования отходов или сточных вод. Это справедливо, в частности, при применении катионных аминокислот и пептидов.
Поэтому предпочтительным является способ, в котором в водном растворе с pH от 7,5 до 13,5 кроме по меньшей мере одной катионной аминокислоты и/или пептида с 2–50 такими аминокислотами не содержится других аминокислот.
Таким образом, изобретение относится к способу, который позволяет мокро–техническое полное выщелачивание растительных продуктов, в частности, растительных дезинтегрированных продуктов, как продукты отжима и размола семян, ядер и зерен, в целях получения чистых ингредиентов (компонентов), как, в частности, белки, углеводы, волокна на основе целлюлозы и богатые лигнином компоненты оболочки.
Далее, способ направлен на отделение и получение функционально и/или питательно высокоценных белковых продуктов из растительных дезинтегрированных продуктов. Кроме того, способ направлен на получение функционально и/или питательно ценных комбинированных соединений/агрегатов белков из растительных дезинтегрированных продуктов.
Кроме того, способ направлен на производство и получение качественно и/или функционально высокоценных волокон на основе целлюлозы и/или богатых лигнином продуктов оболочки.
Далее, способ направлен на экономичное использование необходимых для осуществления процесса соединений и требуемого объема воды, а также на возможность повторного использования технологических растворов и на использование всех сырьевых и технологических материалов без остатка.
Кроме того, способ согласно изобретению относится также к применению получаемых функционально и/или качественно ценных фракций веществ, например, в качестве продукта питания, пищевых добавок, исходных продуктов для химической, фармацевтической или аграрной промышленности.
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать способ, каким можно водным способом отделить/разделить компоненты растительного сырья, в частности, дезинтегрированные продукты, как, например, остатки от отжима и продукты размола семян растений, без дополнительной предварительной обработки, чтобы основные компоненты присутствовали в водной технологической жидкости полностью отделенными друг от друга, из которых на последовательных технологических этапах можно отделить растворенные и твердые компоненты и извлечь в чистой форме.
Задачей изобретения является также осуществить одновременное удаление нежелательных или особо полезных органических и/или неорганических соединений и после отделения при необходимости направить на дальнейшее применение.
Далее, задачей изобретения является разработать способ, позволяющий извлечь белковые фракции, которые содержать дополнительные органические соединения, происходящие из сырья или добавленные, в результате чего улучшаются свойства получаемых комбинированных продуктов.
Неожиданно оказалось, что можно осуществить выщелачивание продуктов дезинтеграции семян, зерен и ядер растений водным способом и посредством подходящей технологии разделить на их основные компоненты с получением чистых продуктов улучшенного качества.
Наконец, задачей изобретения является разработать способ, который может без больших затрат обеспечить повторное использование технологических жидкостей и соединений, используемых для выщелачивания.
При этом очень выгодным образом можно удовлетворить требования к экономичной технологии посредством одного из описываемых здесь вариантов способа.
Подробное описание
Неожиданно было обнаружено, что водные растворы, которые содержат аминокислоты и/или пептиды в растворенной форме, вызывают отделение белков от другие компонентов растительного сырья, в результате чего имевшееся до этого связь/уплотнение между компонентами сырья распадается и затем различные компоненты находятся разуплотненными в обособляемой и чистой форме.
Неожиданно было обнаружено, что помимо отделения/выщелачивания белков из их матрицы и их распада на субъединицы, в водных выщелачивающих растворах согласно изобретению происходит полное гидрирование белков. Это обуславливает значительное расширение и связывания в воде белков, растворенных в водных растворах, содержащих растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды, в результате чего они остаются взвешенными в водной выщелачивающей среде в изолированной форме с низкой удельной плотностью. Таким образом, сильная мутность водного выщелачивающего раствора по изобретению, которым был обработан рапсовый жмых, сохранялась в течение более 6 недель. В результате последующей конденсации растворенных белков выщелачивающий раствор может быть полностью осветлен, а полученные конденсаты более чем на 90 вес. состоят из белков.
Было обнаружено, что водные растворы, которые содержат растворенные аминокислоты и/или пептиды, вызывают быструю дезинтеграцию остатков от прессования или муки на их компоненты, чего не было в случае чистой воды, щелочи или кислого раствора. Эти эффекты были особенно выражены, когда в выщелачивающих растворах присутствовали катионные аминокислоты и/или пептиды, содержащие катионные аминокислоты. Оказалось, что отделение или разделение компонентов растительного сырья происходит на границах раздела компонентов сырья, поскольку практически не было приставших веществ к поверхностям твердых компонентов, таких как волокна, оболочки или сложные углеводные соединения. Высокая эффективность этого способа отделения/разделения имеется уже при комнатной температуре. Такое полное отделение поверхностных отложений на твердых компонентах сырья не может быть осуществлено другими растворами или возможно, но не при этих же условиях.
Эффективность способа была продемонстрирована как для использования водных растворов отдельных растворенных катионных аминокислот, так и растворенных пептидов, а также пептидов, содержащих указанные аминокислоты или обладающих функциональными возможностями этих аминокислот, так и для комбинаций различных растворенных аминокислот, а также растворенных пептидов с катионными аминокислотами и/или пептидами. Причина этого удивительного эффекта отделения/разделения компонентов на их границах раздела неясна.
Предпочтительным является способ разделения органических компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов достигается с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Способ согласно изобретению может быть осуществлен с одной или несколькими растворенными аминокислотами и/или растворенными олиго– или полипептидами, имеющие разную аминокислотную последовательность, или с разными растворенными олиго– или полипептидами, каждый из которых является олиго– или полипептидом аминокислоты, если только они растворяются в водной среде. Так, оказалось, что гидрофобные аминокислоты также пригодны для осуществления отделения/разделения белков согласно изобретению при условии, что они находятся в растворе, например, фенилаланин в олигопептиде с лизином. При этом необходимо, чтобы аминокислоты и/или пептиды присутствовали в воде в полностью растворенной форме и добавлялись к органическому материалу, подлежащему выщелачиванию, или вступали с ним в контакт в воде в растворенной форме. Особенно подходящими являются аминокислоты аргинин, лизин, гистидин и фенилаланин. Но подходят также и другие α–карбоновые кислоты. Кроме того, подходят ди–, три– или олигопептиды, а также полипептиды, которые состоят из одной, двух или более аминокислот. Предпочтительны короткоцепочечные пептиды, например, RDG. Особенно предпочтительными являются пептиды, состоящие из аминокислот, которые содержат как гидрофобные, так и гидрофильные боковые группы, как, например (обозначения согласно Указателю наименований аминокислот) GLK, QHM, KSF, ACG, HML, SPR, EHP или SFA. Еще более предпочтительны пептиды, которые одновременно содержат гидрофобные и катионные и/или анионные боковые группы, как, например, RDG, BCAA, NCR, HIS, SPR, EHP или SFA. Другими примерами с 4 аминокислотами являются NCQA, SIHC, DCGA, TSVR, HIMS или RNIF, а с 5 аминокислотами HHGQC, STYHK, DCQHR, HHKSS, TSSHH, NSRR. Особенно предпочтительны RDG, SKH или RRC. Особенно предпочтительно ди–, три– или олигопептиды, а также полипептиды, содержащие по меньшей мере одну катионную аминокислоту, или ди–, три– или олигопептиды, а также полипептиды, содержащие функциональную группу, характерную для катионной аминокислоты.
При использовании катионных аминокислот термин "пептид", который дальше используется без дополнительной спецификации, означает пептид из 2–50, предпочтительно 2–20 и более предпочтительно из 2–10 аминокислот, предпочтительно протеиногенных аминокислот, причем пептид состоит на по меньшей мере 20% из аминокислот, предпочтительно на по меньшей мере 30%, более предпочтительно zu на меньшей мере 50%, еще более предпочтительно на по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно на 100% из катионных аминокислот, в частности, Lys, His и Arg.
Таким образом, настоящее изобретение относится также к способу технически недорогого отделения и/или разделения всех компонентов, содержащих
– водорастворимые и растворенные соединения, содержащие белки и углеводы, и/или ароматические вещества, и/или красящие вещества, и/или жиры, и/или токсины;
– факультативно, водорастворимые и нерастворенные соединения, содержащие крахмал;
– твердые вещества, содержащие волокна на основе целлюлозы и/или богатые лигнином оболочки;
– протеинсодержащее биогенное сырье,
причем способ включает следующие этапы:
1) приготовление протеинсодержащего биогенного сырья,
2a) смешение сырья с этапа 1) с водным раствором с pH от 7,5 до 13,5, содержащим по меньшей мере одну растворенную катионную аминокислоту с молекулярным весом менее 400 г/моль и имеющую растворимость в воде по меньшей мере 35 г/л при 20°C, и/или пептид с 2–50 такими аминокислотами, предпочтительно по меньшей мере одну растворенную протеиногенную катионную аминокислоту и/или пептиды из 2–50, предпочтительно 2–10 таких протеиногенных катионных аминокислот, до полного пропитывания компонентов протеинсодержащего биогенного сырья, до получения гидратированных растворимых соединений и разуплотнения твердых веществ,
2b) добавление водного распределительного объема в весовом отношении к сухой массе протеинсодержащего биогенного сырья от 5:1 до 500:1 и перемешивание для получения распределительной смеси отделенных и/или разделенных компонентов с этапа 2a) с получением растворенных растворимых соединения, а также разуплотненных твердых веществ,
3) выделение разуплотненных твердых веществ и факультативно, нерастворенных водорастворимых соединения из распределительной смеси с этапа 2b) с получением водного раствора водорастворимых и растворенных соединений без твердых веществ и без факультативных водорастворимых и нерастворенных соединений,
4) добавление вещества, вызывающего агрегацию, содержащего водный раствор, содержащий по меньшей мере одну органическую кислоту, и агрегирование водорастворимых и растворенных соединений, содержащей белки и/или углеводы водного раствора с этапа 3), до получения суспензии агрегированных соединений, содержащей белки и, если присутствуют, углеводы, и водной фазы, содержащей неагрегированные, водорастворимые и растворенные соединения,
5) отделение суспензии с этапа 4) и дегидратирование агрегированных соединений путем удаления воды и получение дегидратированных агрегированных соединений и осветленной водной фазы, и, факультативно, очистка осветленной водной фазы,
6) добавление осветленной водной фазы с этапа 5) в качестве водного раствора на этап 2a) и/или в качестве водного распределительного объема на этап 2b), или
– применение осветленной водной фазы с этапа 5) для очистки отделенных твердых веществ с этапа 3), или
– применение осветленной водной фазы с этапа 5) для очистки отделенных твердых веществ с этапа 3) с получением водной промывочной фазы и добавление водной промывочной фазы как водного раствора на этап 2a) и/или как водного распределительного объема на этап 2b).
Предпочтительно, протеинсодержащее биогенное сырье представляет собой неодревесневший растительный материал.
Правда, применение содержащих серу аминокислот может привести к нежелательным органолептическим эффектам и к структурному и функциональному изменению белков и волокна на основе целлюлозы. Так, на первом этапе способа согласно документу CN 106 720 920 A готовили водный раствор, содержащий цистеин с pH раствора 6–7. Так как цистеин имеет изоэлектрическая точка при 5,3, гидратация белков в достаточной степени невозможна, в частности, нельзя осуществить гидратацию соединений, окруженных твердыми веществами, как волокна на основе целлюлозы. Из описания китайской патентной заявки следует, что на этап 1 значение pH устанавливают водным раствором едкого натра на уровне 6–7. Таким образом, цистеин, который присутствует в форме кислого раствора, должен быть нейтрализован раствором едкого натра. Тем самым гидратация белков с помощью цистеина не происходит.
Как известно и как показано в настоящей заявке, эффективная гидратация белков, связанных с волокнами или на волокнах, не может быть достигнута в этих условиях. Кроме того, первоначально для гидратации добавляется большой объем, что очень непрактично, когда в нем должна присутствовать дорогостоящий ингредиент в определенной значительной концентрации. В настоящей заявке используется способ пропитки, в котором используется минимальное количество воды, необходимое для гидратации, с наименьшим количеством содержащихся в нем соединений. Кроме того, цистеин химически взаимодействует с белками, так что, например, клей (фракция яичного белка в муке) модифицируется путем деполимеризации молекул фракции глютена через тиолдисульфидного обмена с межмолекулярными дисульфидными связями, т.е. цистеин разрывает связь, которая удерживает длинноцепочечные молекулы вместе. В результате тесто становится более эластичным и поднимается быстрее, что не всегда желательно и часто представляет проблему.
в патентной заявке US 2004/009263 A1 описывается способ экстракции зеина из кукурузной муки. Используются серосодержащие соединения, в частности, серосодержащие аминокислоты для намеренного сшивания с сернистыми соединениями белков. В обоих случаях белки химически изменяются, что является проблемой, если должны извлекаться натуральные белки. При экстракции допускается максимальное значение pH 7. Для экстракции используется спирт. Частицы белка имеют размер более 10 мкм.
В одном особенно предпочтительном способе в водном растворе с pH от 7,5 до 13,5, кроме по меньшей мере одной катионной аминокислоты и/или пептида из 2–50 этих аминокислот, не содержится других аминокислот.
Предпочтительно, указанная, по меньшей мере одна растворенная аминокислота согласно этапу 2a) имеет молекулярную массу в диапазоне от 75 г/моль до 350 г/моль, более предпочтительно от 100 г/моль до 320 г/моль, более предпочтительно от 140 г/моль до 300 г/моль и/или имеет растворимость в воде по меньшей мере 75 г/л при 20°C, предпочтительно по меньшей мере 100 г/л и более предпочтительно по меньшей мере 140 г/л и/или является α–, β– или γ–аминокислотой и/или протеиногенной и/или не протеиногенной аминокислотой.
При этом применение аминокислот является особенно выгодным, так как они являются физиологическими компонентами белков и могут оставаться в извлекаемой белковой фракции. Особенно выгодным образом через выбор аминокислот, которые в отделяемой белковой фракции присутствуют в недостаточном количестве для питания человека или животных, их можно целенаправленно добавлять в получаемый продукт. Это в принципе справедливо для применения олиго– и полипептидов, если только они не имеют аллергенного или токсичного потенциала. Предпочтительным является водный раствор, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды согласно изобретению находятся без других добавок при саморегулирующемся уровне pH раствора.
В более предпочтительном варианте применения изменение pH водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, осуществляется путем добавления основания или кислоты. Это может быть выполнено, например, чтобы повысить растворимость одной или нескольких аминокислот или пептидов. В частности, для этого подходят катионные аминокислоты, как аргинин, лизин или гистидин. Кроме того, для этого годятся гидроксид–ионы, а также третичные или четвертичные амины, как триэтиламин или аммиак. Выбор и использующая концентрация зависят от применения (например, получение пищевой добавки), влияния на подлежащие растворению органические компоненты (например, индукция гидролиза или денатурирования) и удаляемость из продукта и из технологической жидкости (если мешает). Аналогично, выбор подходящей кислоты, а также выбор подходящей концентрации зависит от применения и возможности оставаться в продукте. Подходящие кислоты включают, например, органические кислоты, как лактат, пируват, лимонная кислота, щавелевая кислота, фосфорная кислота, аскорбиновая кислота, уксусная кислота, EDTA, а также неорганические кислоты, как фосфорная кислота или серная кислота. Критерии выбора подходящего основания или кислоты специалисту известны.
Тем не менее, растворение можно также облегчить с помощью тройных систем, то есть с помощью сорастворителей. Подходящими сорастворителями являются, например, спирты, как изопропиловый спирт, этанол или метанол, а также этоксилаты, простые эфиры, сложные эфиры, DMSO, бетаины, сульфобетаины или имидазолин, можно также использовать и другие растворители. При этом предпочтительно использовать лишь малые концентрации. Походящими сорастворителями могут быть также неполярные или слабополярные органические соединения. Так, например, можно добавлять карбоновые кислоты, как, например, гексановую или октановую кислоту. С другой стороны, можно использовать алкильные соединения, как гексан или октан, а также метиловый эфир жирные кислот и триглицериды, как рапс или подсолнечное масло. Предпочтительными являются комбинации различных неполярных или слабополярных органических растворителей. Предпочтительно использовать низкие концентрации по сравнению с концентрацией используемых растворенных аминокислот и/или пептидов. Применение слабополярных или аполярных соединений особенно выгодно, когда в подлежащих выщелачиванию органических агломератах содержатся амфифильные или неполярные соединения. Благодаря добавлению слабополярных или неполярных органических соединений можно легче объединить отделяемые амфифильные и неполярные соединения в образующуюся липидную фазу и тем самым легче удалить из водной фазы, в которой присутствуют белки и другие гидрофильные соединения. Предпочтительными неполярными соединениями являются нейтральные жиры, такие как триглицериды, алканы или метиловые эфиры жирных кислот.
Предпочтительным является способ отделения органических компонентов растительного сырья, в котором для отделения амфифильных или неполярных соединений используется мало или совсем не используются полярные органические растворители.
Кроме того, неожиданным было влияние применения раствора растворенных катионных аминокислот и/или пептидов на характеристики растворимости белков, растворяемых способом по изобретению. Из литературы известно, что водорастворимые растительные белки имеют минимальную растворимость при pH от 2,5 до 4,5 и при добавлении кислоты или соответствующей буферной систем коагулируют в этом диапазоне pH, тогда как при pH более 5 этого не происходит. При коагуляции происходит развертывание белков, из–за чего полностью теряется третичная структура и в зависимости от pH может произойти также потеря вторичной структуры. В результате физико–химические свойства таких дегенерированных белков значительно изменяются. Кроме того, сильно снижается водосвязывающая способность. Теряются также и другие свойства, как смачиваемость. При этом степень денатурации обратно коррелирует с pH при коагуляции кислотой. В зависимости от степени дегенерации коагулированные белки больше нельзя или можно лишь ограниченно растворить в воде. Неожиданно оказалось, что очень быстрая и полная конденсация белков, которые были отделены/выделены с помощью растворенных катионных аминокислот и/или пептидов и находятся растворенными в водной среде, происходит при добавлении минимальных количеств кислоты. Оказалось, что полная конденсация растворенных белков происходит при нейтральном pH, то есть pH 7, или вблизи нейтральной области pH, то есть при pH от 5,5 до 8. Такие конденсаты можно разделить на мелкие частицы путем интенсивного перемешивания. Особенно предпочтителен способ, в котором на этапе 4) значение pH водного раствора с этапа 3) устанавливается в диапазоне от 5,5 до 8.
Таким образом, неожиданно было обнаружено, что способом согласно изобретению можно сдвинуть минимальную растворимость растворенных белков в область нейтрального или почти нейтрального pH.
Неожиданно оказалось, что быстрое снижение pH раствора, в котором находятся растворенными отделяемые согласно изобретению белки, до pH <5 приводило лишь к слабому агрегированию растворенных белков, причем скорость агрегации снижалась при уменьшении рН, и агрегаты находились в виде молочной эмульсии. Даже когда рН снижался ниже 3, коагуляция растворенных белков не происходила. Таким образом, неожиданным и очень выгодным образом в соответствии со способом согласно изобретению минимальную растворимость растворенных белков можно сдвинуть в диапазон рН более 5. Кроме того, неожиданно, что не происходит потери третичной структуры у конденсатов, и в отличие от коагуляции белков, когда третичная структура теряется, физико–химические свойства полученных белковых конденсатов сохраняются. Кроме того, оказалось, что однажды начавшийся процесс конденсации продолжается, самоподдерживаясь, без необходимости добавления указанных для этого агентов конденсации. Таким образом, можно достичь полной спонтанной конденсации неденатурированных белков без значительного введения соединений, которые были добавлены для инициирования реакции конденсации. Это особенно выгодно, поскольку можно с успехом обойтись без процесса очистки полученной белковой массы, как это принято в предшествующем уровне техники. Кроме того, потребность в конденсирующих агентах незначительна. Далее, отпадают дорогостоящие стадии очистки технологического раствора, например, нейтрализация кислого технологического раствора. Кроме того, как дополнительно описано ниже, технологический раствор сразу же доступен для повторного использования на другой стадии процесса. Кроме того, было документально установлено, что получаемые белковые продукты, благодаря сохранению их физико–химических свойств имеют улучшенные свойства продукта, чем сопоставимые белковые препараты из предшествующего уровня техники. Таким образом, со способом согласно изобретению можно выделить белки при нейтральном pH, благодаря чему заметно улучшаются функциональные свойства отделенных белков, как будет показано в дальнейшем. Поэтому предпочтительным является вариант осуществления способа согласно изобретению, в котором раствор белков в или с раствором катионной аминокислоты и/или пептида, для сдвига минимальной растворимости растворенных белков в область pH предпочтительно >5, более предпочтительно >5,5, более предпочтительно >6 и более предпочтительно 7. Далее, предпочтительным является получение минимальной растворимости растворенных белков при pH<13, более предпочтительно <12, еще более предпочтительно <11 и более предпочтительно <10. Особенно предпочтителен сдвиг минимальной растворимости растворенных белков к pH 7.
Предпочтительным является способ, в котором достигается повышение минимальной растворимости растворенных белков.
Предпочтительным является способ, в котором das минимальная растворимость растворенных белков сдвигается в область pH от 5,5 до 8.
Предпочтительным является способ конденсации и разделения не или почти не дегенерированных белков, в котором водный раствор, содержащий растворенные аминокислоты и/или пептиды, конденсирует растворенные белки с помощью агента конденсации. Особенно предпочтительным является вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительными являются не или почти не дегенерированные белков, получаемый путем конденсации растворенных белков.
Предпочтительным является способ, в котором сдвиг минимальной растворимости в диапазон pH от 5,5 до 8 реализуется с помощью раствора растворенных аминокислот и/или пептидов, и растворенные белки в результате установки pH раствор на значение от 5,5 до 8 можно сконденсировать и выделить. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Оказалось, что для тех же белков, с которыми способом согласно изобретению было достигнуто повышение минимальной растворимости, как, например, для белков из соевого или рапсового жмыха, их минимальная растворимость, когда они были экстрагированы из сырья препаративными методами, лежала в диапазоне pH от 2,8 до 4,2.
2
Далее, неожиданно оказалось, что у белков, у которых минимальная растворимость благодаря растворенным катионным аминокислотам и/или пептида была сдвинута в область нейтрального или почти нейтрального pH, растворенные и гидратированне белки могли также конденсироваться с различными ионными или неионными соединениями. Так, например, конденсация согласно изобретению достигалась с нейтральным по pH раствором CaCl, а также с растворами, содержащими силикат и/или карбонатные анионы. При этом конденсаты белка отличались тем, что они образовывали очень объемные пространственные структуры, которые имели низкую тенденцию к седиментации благодаря большой гидратной оболочке. В отличие от коагуляции, которая достигается путем кислотного осаждения белковых изолятов растительных белков с кислотами, имеющими pH от 2,5 до 4,5, конденсаты или обезвоженная масса конденсатов при ресуспендировании быстро растворялись в воде, тогда как в случае белков, коагулированных кислотой, этого не происходило или происходило лишь в малой степени. Такие коагулированные белки имели заметно меньший объем и существенно меньшую долю связанной воды. Поэтому у белков, конденсированных согласно изобретению, в отличие от коагулированных белков. сохраняется гидратная оболочка, которая позволяет быструю гидратацию конденсированных и/или конденсированных и дегидратированных белков. Неожиданно оказалось, что именно эти свойства оказывают решающее влияние на дальнейшие стадии обработки конденсированных и/или конденсированных и дегидратированных белков. В частности, благодаря более легкой гидратируемости существенно улучшается, например, очистка, кондиционирование или функционализация, или покрытие/контактирование с другими соединениями
Неожиданно оказалось, что растворенные катионные аминокислоты и/или растворенные пептиды, которые содержат катионные аминокислоты или имеют суммарный положительный заряд, особенно хорошо подходят для повышения, согласно изобретению, минимальной растворимости растворенных белков. Поэтому особенно предпочтительны растворенные катионные аминокислоты и/или растворенные пептиды, которые содержат катионные аминокислоты или имеют суммарный положительный заряд. Особенно предпочтительными являются аргинин, лизин, гистидин, а также их производные.
Предпочтительным является способ, в котором повышение минимальной растворимости растворенных белков достигается с помощью растворенных катионных аминокислот и/или растворенных пептидов, содержащих катионные аминокислоты.
Далее, неожиданным было то, что белки, у которых благодаря растворам аминокислот и/или пептидов согласно изобретению минимальная растворимость сдвигалась в оласть нейтральных pH, и конденсация растворенных белков проводилась при установке значения pH в этой области, конденсированные и выделенные из водной среды белки совершенно или почти совершенно не имели запаха и вкуса, а также совсем или почти совсем не содержали красящих веществ, которые могли выйти в водную среду. Кроме того, полученная белковая фракция имела нейтральный pH. Белки, извлеченные таким образом, при ресуспендирование в воде очень легко растворялись. Неожиданно было обнаружено, в частности, что катионные аминокислоты и/или пептиды, которые добавляли в такую суспензию в растворенной форме, уже при очень низкой концентрации вызывали гидратацию белков, приводящую к тому, что такие гидратированные и конденсированные белки приобретали очень высокую водосвязывающую способность. Это было установлено тем, что гидратированные белки конденсировали и на вакуумном нутч–фильтре (размер ячеек 10 мкм) освобождали от свободной воды. Больше не текучий фильтровальный остаток взвешивали, сушили в сушильном шкафу, определяли сухой вес. Из разницы веса по отношению к сухому весу рассчитывалась водосвязывающая способность. Для белков, ресуспендированных таким способом, она составляла от 430 до 850 вес.%.
Кроме того, оказалось, что белки, выделенные препаративным способом, которые имели минимальную растворимость в области pH от 2,5 до 4,5, после суспендировании в полученном согласно изобретению растворе аминокислоты и/или пептида имели минимальную растворимость при pH от 6,5 до 8,5 и могли в растворе указанных соединений быть сконденсированы, дегидратированы и выделены. Было также обнаружено, что водосвязывающая способность таких же белков, которые были выделены из сырья в процессе экстракции и у которых минимальная растворимость находилась при pH от 2,8 до 4,2, имели водосвязывающую способность после 10–часового ресуспендирования в воде от 140 до 220 вес.%, тогда как водосвязывающая способность таких же белков, когда их суспендируют или ресуспендируют в растворе с растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами, повышается до значений 450–650 вес.%.
Поэтому в одном предпочтительном варианте осуществления способа коагулированные белки суспендировали и/или ресуспендировали в растворе аминокислоты и/или пептида и гидратировали, в результате чего они приобретали водосвязывающую способность предпочтительно >400 вес.%, более предпочтительно >500 вес.%, более предпочтительно >600 вес.% и еще более предпочтительно >700 вес.%.
Предпочтительным является способ гидратации коагулированных белков путем суспендирования в растворе растворенных аминокислот и/или пептидов. Особенно предпочтительно осуществление способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительны катионные аминокислоты и/или пептиды. Предпочтительная концентрация катионных аминокислот и/или пептидов, которые находятся в суспензии с гидратирующимися белками, составляет от 10 мкмоль/л до 3 моль/д, более предпочтительно от 10 мкмоль/л до 1 моль/л, более предпочтительно от 1 ммоль/л до 0,5 моль/л. Температура, при которой проводится в соответствии с изобретением гидратация белков, предпочтительно составляет от 5°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 15°C до 45°C. pH раствора, в котором проводится гидратация белков согласно изобретению, предпочтительно лежит в интервале от 7,5 до 13,5, более предпочтительно от 7,5 до 12,5 и более предпочтительно от 7,5 до 11,5. Предпочтительно проводится перемешивание раствора с гидратизируемыми белками, предпочтительной является пропеллерная мешалка. Продолжительность, требующаяся для полной гидратации белков, зависит от остальных технологических параметров и поэтому должна определяться индивидуально. Предпочтительной является продолжительность от 5 минут до 5 дней, более предпочтительно от 10 минут до 1 дня и более предпочтительно от 15 минут до 1 часа.
Предпочтительным является способ, в котором гидратация белков проводится посредством растворов аминокислот и/или пептидов. Особенно предпочтительно осуществление способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительно является способ суспендирования и/или ресуспендирования и гидратация конденсированных/ агрегированных/ комплексно–связанных белков в растворах аминокислот и/или пептидов. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительным является способ повышения водосвязывающей способности белков с помощью растворенных катионных аминокислот и/или пептидов.
Способ отделения и разделения
Из уровня техники известно, что белки, которые связаны или образуют комплексы с другими соединениями, имеют очень низкую влагоудерживающую и водосвязывающую способность. Этим объясняется, почему семена, зерна или ядра после механической дезинтеграции и механического выщелачивания также лишь медленно и не полностью могут пропитываться водой. Можно было показать, что основания и кислоты согласно уровню техники не подходят для достижения полного разделения растительного сырья на его основные компоненты, даже после механической дезинтеграции. При исследованиях на разделение компонентов растительного сырья в водных растворах было обнаружено, что щелочные водные растворы, полученные с щелочноземельными металлами, не приводят к полному растворению твердых агрегатов остатков от прессования. Неожиданно оказалось, что водные растворы очень хорошо растворяющихся в воде аминокислот, напротив, сначала вызывают очень сильно набухание сырья, которое затем спонтанно распределяется. Путем осторожного перемешивания основные компоненты можно было увидеть в водной фазе и можно было изолировать. Затем оказалось, что путем погружения сырья в водные растворы, в которых аминокислоты и/или пептиды находятся в растворенной форме, также происходит быстрое и полное растворение компонентов сырья, которые могут находиться там обособленными. Это имело место, в частности, в присутствии катионных аминокислот или пептидов с катионными аминокислотами.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа механически дезинтегрированное растительное сырье добавляют в водный раствор, содержащий одну или несколько аминокислот и/или пептидов в растворенной форма, и выдерживают в нем до полного отделения/разделения основных компонентов сырье, которые находятся в нем в обособленной форме растворенными или суспендированными. Весовое соотношение между сырьем и водным раствором при этом предпочтительно составляет от 1:5 до 1:500, более предпочтительно от 1:10 до 1:150 и более предпочтительно от 1:15 до 1:50. Температуру, при которой это происходит, можно выбирать свободно, но предпочтительной является температура от 10°C до 120°C, более предпочтительно от 15°C до 90°C и более предпочтительно от 20°C до 60°C. Предпочтительно проводить непрерывно или с перерывами перемешивание. Продолжительность технологической стали, на которой отделение/разделение и распределение компонентов сырья в объеме воды протекают одновременно, зависит от параметров процесса и должна устанавливаться индивидуально. Такую оценку можно, например, провести тем, что из перемешиваемой смеси растворов отбирают репрезентативный образец и фильтруют через сито (размер ячеек 100 мкм). Если в остатке на сите больше нельзя распознать агрегатов различных компонентов сырья, и эти компоненты можно легко разъединить, процесс завершен.
Предпочтительным является способ, в котором отделение/разделение компонентов механически дезинтегрированных семян, зерен или ядер достигается тем, что семена, зерна или ядра помещают в раствор, содержащий растворенные аминокислоты и/или пептиды, пока компоненты не будут легко индивидуализироваться.
Кроме того, неожиданно было обнаружено, что в результате пропитки растительного сырья водными растворами, в которых аминокислоты и/или пептиды находятся в растворенной форме, очень быстро происходит полное пропитывание водным растворов растительного сырья, которое при этом чуть набухает. Затем, при последующем добавлении воды возможно полное растворение компонентов сырья. Это имело место, в частности, в присутствии катионных аминокислот или пептидов с катионными аминокислотами. Оказалось, что уже незначительных концентраций растворенных катионных аминокислот и/или пептидов, как, например, аргинин или его производные, достаточно, чтобы достичь такого отделения/разделения композитных структур сырье. С другой стороны, высокие концентрации растворенных аминокислот и/или пептидов позволяют ускорить процесс растворения. Оказалось, что при этом и/или вследствие этого происходит дезинтеграция основных компонентов растительного материала. Было обнаружено, что в результате распределения полностью пропитанного растительного сырья в достаточно большом объеме воды происходит немедленное и полное растворение компонентов сырья, так что различные компоненты уже присутствуют в индивидуализированной форме. Было обнаружено, что с этим способом, в отличие от помещения сырья в водный раствор, в котором процессы отделения/разделения и распределения растворенных компонентов сырья протекают одновременно, можно существенно уменьшить количество растворенных аминокислот и/или пептидов, требующихся для полного растворения компонентов. Так, можно показать, что раствор аргинина концентрацией 10 ммоль/л ведет к полному отделению/разделению компонентов сырья в пределах 1 часа при введении сырья в раствор в весовом отношении 1:20. Этого весового отношения было достаточно, чтобы позволить индивидуализацию компонентов. Если бы растительное было полностью пропитано таким раствором, для чего достаточно весовое отношение 1:1,2, и после 4 часов пропитанная масса могла быть растворена и распределена в вода при массовом отношении, которое соответствовало предварительному исследованию (1:20), демонстрировала также полное распределение компонентов сырья Сравнительные исследования с водными растворами щелочных соединений показали, что полная пропитка была невозможной, и/или при распределении в объеме воды после 4 и после 6 часов происходило лишь недостаточное разделение компонентов сырья. Таким образом, можно показать, что пропитка растительного сырья водным раствором с растворенными в нем аминокислотами и/или пептидами вызывает выщелачивание компонентов растительного сырья, в результате чего возможно распределение компонентов в достаточно большом объеме воды без дополнительной добавки соединений согласно изобретению. Таким образом, такое осуществление способа позволяет существенную экономию аминокислот и/или пептидов, которые требуются для соответствующего изобретению разделения компонентов сырья. В одном предпочтительном варианте осуществления способа проводится отделение/фазовое разделение, при котором растительное сырье приводится в контакт с водным раствором аминокислот и/или пептидов, находящихся в нем в растворенной форме, так что протекает полная пропитка растительного сырья водным раствором. Наличие полной пропитки можно проверить, например, тем, что пропитанное сырье механически тонко измельчают и визуально или аналитическим способом устанавливают полноту увлажнения.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, в котором отделения/разделения компонентов растительного сырья проводится путем пропитки растительного сырья водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа реализуют технологическую стадию, на которой механически дезинтегрированное растительное сырье в подходящем резервуаре обрабатывают одним из водных растворов согласно изобретению, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды, чтобы пропитать им. При этом пропитка означает, что тонкоизмельченный пропитанный материал полностью увлажнен им (влагосодержание >20 вес.%). Увлажнение можно распознать, например, визуально, например, по изменению цвета, или аналитически, например, по изменению электропроводности. Термин "влажный" не означает, что сырье является мокрым; при центрифугировании пропитанного влажного сырья на 2000g не отделяется свободной жидкости. Насыщение водными растворами можно осуществить способами уровня техники. Для этого подходит, например, реактор с мешалкой, который позволяет полное переворачивание смешиваемого материала и в который водный раствор добавляют до тех пор, пока на репрезентативном образце не будет установлена полная пропитка. В других вариантах осуществления способа растительное сырье распределяют на конвейерной ленте или на ленточном сите и распределенное сырье опрыскивают водным раствором. Предпочтительным является обработка растительного сырья объемом водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, в частности, катионные аминокислоты или пептиды с катионной аминокислотой, в весовом отношении от 1:0,5 до 1:10, более предпочтительно от 1:1 до 1:8 и более предпочтительно от 1:1,2 до 1:4. Температура, при которой можно проводить пропитку, выбирается свободно, но предпочтительной является температура от 6°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 18°C до 40°C. Пропитанное растительное сырье после установления полноты пропитки может оставаться в резервуаре в покое или при продолжении перемешивания или может быть введено в другой резервуар до осуществления следующей технологической стадии. Перекачивание можно осуществить с помощью известного транспортного оборудования, например, с ленточным конвейером.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа отделения/разделения согласно изобретению осуществляется полное набухание растительного сырья. Необходимый для полного набухания сырья объем водных растворов, содержащих растворенные аминокислоты и/или пептиды, при этом больше, чем требуется для полной пропитки сырья. Это моет быть особенно выгодным, когда отделенная/разделенная смесь с этого технологического этапа должна перемещаться в другом резервуар с помощью насосного устройства; набухший материал можно легко перекачивать с насосными устройствами согласно уровню техники, например, по трубопроводу. Можно показать, что после набухания механически выщелоченного сырья, при котором дополнительно добавляемая вода больше не впитывается, процесс отделения/разделения полностью завершен, и компоненты можно затем полностью отделить друг от друга с помощью воды и без дальнейшей добавки растворенных аминокислот или пептидов или другие соединений. В отличие от пропитанного сырья, полностью набухшее сырье можно назвать мокрым. Полное набухание можно установить, например, по тому, что набухший материал не может больше связывать дополнительное количество воды, что распознается тем, что дальнейшее добавление воды не ведет к дальнейшему увеличению объема набухшего однородного материала и при центрифугировании (2000g) отделяется лишь минимальная свободная жидкая фаза. Проверку, возможно ли дальнейшее связывание воды, можно осуществить тем, что к образцу набухшего материала, масса которого известна, порциями малого объема добавляют 0,3–молярный раствор аминокислоты и/или пептида. Если образуется свободная водная фаза, процесс набухания завершен, в противном случае добавление используемого раствора аминокислоты и/или пептида в смесь продолжается. Конечно, добавленный объем водных растворов, содержащих растворенные аминокислоты и/или пептиды, сильно меняется в зависимости от того, какой исходный материал используется и в какой форме он находится. Предпочтительным является весовое отношение сырья к водным растворам, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды, от 1:4 до 1:20, более предпочтительно от 1:5 до 1:15 и более предпочтительно от 1:6 до 1:10. Температура, при которой может проводиться пропитка, можно выбирать свободно, но предпочтительной является температура от 6°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 18°C до 40°C. Полностью набухшее растительное сырье может оставаться в резервуаре в покое или при продолжении перемешивания или может быть введено в другой резервуар до осуществления следующей технологической стадии. Перекачивание можно осуществить с помощью известного транспортного оборудования, например, с ленточным конвейером.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, в котором отделение/разделение компонентов растительного сырья проводится путем набухания растительного сырья водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды. Особенно предпочтителен вариант способа при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа для технологической стадии отделения/разделения растительного сырья, которая проводится способом пропитки или набухания, водные растворы аминокислот и/или пептидов, находящихся в них в растворенной форме, добавляют в концентрации предпочтительно от 1 ммоль/л до 5 моль/л, более предпочтительно от 50 ммоль/л до 1 моль/л и более предпочтительно от 100 ммоль/л до 400 ммоль/л.
Добавление водного раствора может проводиться однократно, многократно или непрерывно в зависимости от потребности. Процесс выщелачивания осуществляется предпочтительно при температурах окружающей среды и вышеуказанных температурных диапазонах. В других вариантах осуществления способа может быть выгодным провести процесс отделения/разделения при более низкой или более высокой температуре. Более низкая температура выгодна, например, когда из смеси в качестве продукта необходимо получить термочувствительное соединение, а более высокая температура выгодна, например, когда одновременно желательно уменьшение количества микроорганизмов.
Чтобы достичь полного отделения/разделения компонентов растительного сырья, предпочтительно поддерживать период пребывания между полной пропиткой или полным набуханием и проведением следующей технологической стадии, который предпочтительно составляет от 5 минут до 24 часов, более предпочтительно от 10 минут до 12 часов и более предпочтительно от 20 минут до 6 часов. Перемешивания смеси после пропитки или набухания не требуется. Но чтобы предотвратить осаждение компонентов, все же можно проводить перемешивание, например, мешалкой. Температура смеси в период хранения/транспортировки до следующей стали процесса можно выбирать свободно, предпочтительной является температура от 6°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 18°C до 40°C.
Простым методом испытаний можно определить, подходит ли смесь с этой технологической стадии для осуществления следующей технологической стадии. С этой целью из смеси отбирается репрезентативный образец и добавляется в воду (25°C) в весовом отношении 1:20 и перемешивается 2 минуты на 200 об/мин. Затем вся суспензия фильтруется (размер ячеек 100 мкм). Остаток на сите исследуется визуально и/или в микроскоп на наличие агрегатов из компонентов растительного сырья. Если агрегаты отсутствуют, то прошло достаточное отделение/разделение компонентов сырья, и технологическая стадия завершена.
Способ распределения
В одном предпочтительном варианте осуществления после технологической стадии, на которой проводится отделение/разделение компонентов растительного сырья, осуществляется распределение/обособление компонентов растительного сырья. Благодаря полному отделению белков от других компонентов последние приобретают высокую водосвязывающую способность. Поэтому для пространственного разделения компонентов требуется большой распределительный объем воды.
Неожиданно было обнаружено, что проводимое в соответствии с изобретением разделение компонентов растительного сырья возможно в особенно выгодной форме благодаря тому, что предоставляется достаточно большой объем воды для распределения и обособления твердых и растворимых растворенных компонентов сырья, в результате чего напрямую могут быть получены особенно чистые фракции. Было обнаружено, что если не предоставить достаточно большой объем воды на стадии распределения, твердые компоненты растительного сырья, получаемые методами фильтрации, не разъединяются и содержат приставшие растворимые компоненты сырья. Поэтому решающим критерием для распределения и разъединения, согласно изобретению, твердых компонентов сырья является обеспечение достаточно большого распределительного объема. Кроме того, оказалось, что осуществляемые согласно изобретению конденсации, и/или агрегирования, и/или образования комплексов растворенных соединений с агентом конденсации не происходит или происходит не полностью, если растворенные растворимые соединения на находятся растворенными в достаточно большом водном распределительном объеме. Оказалось, что необходимый объем воды зависит, в частности, от состава, типа и концентрации растворимых компонентов сырья и поэтому количество воды, которое требуется для осуществления технологического этапа согласно изобретению, должно устанавливаться индивидуально. Определение достаточного большого объема воды, который позволяет как обособление твердых компонентов сырья, так и протекание полной или почти полной конденсации, и/или агрегирования, и/или образования комплексов растворенных в растворе растворимых соединений с агентом конденсации согласно изобретению, специалист сможет легко осуществить с помощью описываемого ниже метода исследования.
В одном предпочтительном варианте осуществления отделенная/разделенная смесь растворена в воде. Для этого можно использовать осветленную технологическую воду со следующих технологических стадий или деионизованную воду, или водопроводную или колодезную воду без дополнительной очистки.
Предпочтительно провести определение достаточно большого объема воды на фазе распределения, проводя серию разведений образца с предыдущей технологической стадии (отделенная/разделенная смесь) (например, 10 г). После фазы трехминутного перемешивания проводится фильтрация (размер ячеек 100 мкм) суспензии. Фильтровальный остаток анализируют (визуально или в микроскоп) на наличие отложений/прикреплений растворимых и смываемых водой соединений. В фильтрат добавляют подходящий раствор агента конденсации в увеличивающейся дозировке. Достаточно большой распределительный объем будет иметься, когда отсутствуют отложения/прилипания твердых компонентов сырья, находящихся в фильтровальном остатке, и можно достичь полной конденсации, и/или агрегирования, и/или комплексообразования растворенных растворимых компонентов, присутствующих в распределительной смеси.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов растительного сырья проводится посредством водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и затем предоставляется достаточно большой объем воды для распределения компонентов. Особенно предпочтителен вариант способа с растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительным является способ установления объема воды, достаточного для обособления твердых компонентов растительного сырья без отложений и полной или почти полной конденсации/агрегирования/образования комплексов растворимых соединений сырья, находящихся в растворенной форме, с агентом конденсации.
Объем воды, который требуется для осуществления следующей стадии способа согласно изобретении, предоставляется из подходящего резервуара.
В одном предпочтительном варианте осуществления определение объема воды для этой технологической стадии или весового соотношения между отделенной/разделенной смесью с предыдущей стадии и водной фазы стадии распределения осуществляется эмпирически или по эталонным значениям. Конечно, такие диапазоны значений могут быть выше или ниже значения, которое было установлено путем определения достаточно большого объема воды, требующегося для оптимального проведения дальнейшего процесса. При таком вариант способа отношение объема воды к сухой массе исходного продукта составляет от 5:1 до 500:1, более предпочтительно от 10:1 до 150:1 и более предпочтительно от 15:1 до 50:1. Тип внесения или приведения в контакт отделенной/разделенной смеси и водной фазы на этой технологической стадии произволен. Предпочтительно осуществлять внесение с помощью высокопроизводительного сдвигового смесителя или другого смесителя интенсивного действия, вместе с водной фазой. Это особенно выгодно, поскольку в результате происходит непосредственно разделение компонентов сырья в водной фазе и, тем самым, можно сразу осуществить дополнительную обработку распределительной смеси для разделения материалов. В принципе для перемешивания растворов и суспензий на этом технологическом этапе можно применять любые известные способы. Процесс распределения может проводиться в непрерывном режиме или с перерывами. Процесс распределения моет проводиться при любой температуре, но предпочтительным является диапазон температур водной суспензии от 6°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 18°C до 40°C. Продолжительность процесса распределения является произвольно, но предпочтительная продолжительность составляет от 1 минуты до 24 часов, более предпочтительно от 5 минут до 5 часов и более предпочтительно от 10 минута до 1 часа.
В одном варианте осуществления описываемого здесь способа перемешивания проводится для получения распределительной смеси отделенных/разделенных компонентов с этапа 2a) с помощью смесителя интенсивного действия.
Процесс распределения является достаточным и заканчивается, когда в репрезентативной пробе, которую отбирают из распределительной смеси и затем фильтруют через крупное (размер ячеек 1 мм) и мелкое (размер ячеек 100 мкм) сито, и в фильтровальном остатке визуально нельзя распознать видимых агрегатов различных компонентов растительного сырья. Успешное распределение компонентов сырья можно также определить, если ввести образец распределительной смеси в градуированный цилиндр, и если в течение короткого времени наблюдается разделение трех или, в присутствие липидов, четырех хорошо различимых фаз. Требуемое время не должно превышать 4 часов.
При этом самая нижняя фаза характеризуется высоким содержанием богатых лигнином волокнистых материалов, если они имеются. В слое, находящемся выше, имеется высокая доля волокон на основе целлюлозы, а также сложных углеводов. В находящейся выше водной фазе находятся растворенные растворимые соединения, в частности, растворенные белки и растворенные растворимые углеводы, а также другие растворимые соединения. При наличии липидов, они плавают в водном растворе. Состав и количественное соотношение между остальными растворенными соединениями существенно варьируется в зависимости от возможных применений способа. Это могут быть такие соединения, как сахарные соединения, витамины, аминокислоты, карбоновые кислоты, полифенолы, красящие вещества, пахучие и вкусовые вещества, которые находятся в растворенной форме в водном распределительном объеме.
Там, где исследование на полноту процесса распределения показало достаточное разделение компонентов сырья, возможно непосредственное последующее отделение друг от друга без остатка растворенных органических соединений и твердых веществ.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором после отделения/разделения компонентов растительного сырья с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, проводится распределение компонентов сырья в водной фазе. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления в результате разведения водой концентрация растворенных аминокислот и/или пептидов, которые находятся в распределительной смеси после процесса распределения, не опускается ниже 10 ммоль/л, более предпочтительно ниже 30 ммоль/л и более предпочтительно ниже 50 ммоль/л. Достижения определенной концентрации аминокислот и/или пептидов согласно изобретению в другом предпочтительном варианте осуществления способа можно достичь путем дальнейшего добавления растворенных аминокислот и/или пептидов. Это можно осуществить путем однократного внесения при интенсивном перемешивании или путем непрерывного перемешивания. При этом предпочтительно избегать включений воздуха или образования пузырей, так как это может привести к образованию пены. Таким образом, предпочтительно применение ламинарных смесителей. Образование пены моет быть нейтрализовано известными методами. Кроме того, согласно изобретению, проводится контроль и факультативная корректировка pH распределительного раствора. Это можно осуществить с помощью щелочей или кислот, известных из уровня техники, предпочтительными кислотами являются HCl или муравьиная кислота, предпочтительными основаниями NaOH или мочевина. Предпочтительным является pH распределительного раствора 7,5 до 13, более предпочтительно от 8,0 до 12,5 и более предпочтительно от 8,5 и 11.
В следующих предпочтительных вариантах осуществления в распределительные смеси можно добавлять добавки, чтобы достичь дополнительных особенно выгодных эффектов и результатов. Такие эффекты относятся, например, к кондиционированию поверхности, при котором волокна на основе целлюлозы вспучиваются на этой технологической стадии посредством технологической воды. Такое кондиционирование может привести, например, к повышению водосвязывающей способности, благодаря чему волокна на основе целлюлозы на следующем этапе процесса можно легче отделить и во–вторых, можно получить другие улучшенные свойства волокон на основе целлюлозы. Кроме того, можно, например, добавлением адсорбентов удалить красящие вещества, или токсины, или электролиты и др. Выбор одной или нескольких добавок, которые добавляют в распределительный объем на этой технологической стадии, зависит от конкретного применения и сырья и может быть сделан специалистом. В качестве возможных добавок можно использовать, например мочевину, DMSO, цеолиты, ионообменные смолы.
В другом предпочтительном варианте осуществления на следующем технологическом этапе проводится удаление из водной распределительной смеси твердых веществ, которые в одном варианте осуществления по существу состоят из находящихся в смеси волокон и сложных углеводов. Удаление особенно выгодно, так как волокна, которые после отделения/разделения способом согласно изобретению находятся в водном распределительном объеме, имеют очень высокую водосвязывающую способность и из–за этого окружают находящиеся в водном растворе растворенные белки, а также другие растворенные растворимые соединения в пространственную структуру, которая образована этими волокнами. В результате конденсации/ агрегирования/ образования комплексов растворенных органических соединений, что происходит в такой водной распределительной фазе, находящиеся в волокнах растворенные органические соединения не могут быть извлечены, или такие наполненные волокна агрегируют или образуют комплексы в образующимися конденсатами, из–за чего включаются в получаемую фракцию конденсированных органических соединений. Поэтому отделение волокон с вторичным использованием фракции связанной воды представляет собой особенно предпочтительный вариант осуществления способа. Было установлено, что это также является решающим критерием для получения фракций конденсированных растворимых соединений, которые совсем не имеют или почти не имеют запаха и/или вкуса. Кроме того, было обнаружено, что присутствуют пахучие и/или вкусовые вещества, а также другие соединения, такие как красители, которые нежелательны в продуктах питания, в частности, в водной фазе, которые могут быть связаны с волокнами или на волокнах, в данном случае, в частности, с или на волокнах на основе целлюлозы, так что при включении экспандированных волокон на основе целлюлозы в конденсаты органических соединений растворенные, но еще присутствующие в экспандированных волокнах на основе целлюлозы пахучие/вкусовые и/или красящие вещества окружены ими, причем они остаются и даже после обезвоживания конденсатов, и в таком случае по существу являются причиной нежелательного вкуса/ запаха и/или цвета являются причинными. Поэтому решающим критерием для получения безупречной с органолептической точки зрения фракции конденсированных и дегидратированных растворимых компонентов сырья является полное или почти полное удаление твердых веществ. Оказалось, что этот критерий удовлетворяется тогда, когда после экспандирования/гидратации растворимых соединений и волокон, а также набухания сложных углеводов, суспензия растворенных растворимых соединений может свободно проходить через фильтр с размером ячеек 10 мкм. Такие растворы/суспензии не содержат или почти не содержат волокон. При этом "почти" значить >98 вес.%.
Неожиданно оказалось, полное или почти полное удаление твердых веществ, которые находятся в водной распределительной смеси, можно осуществить с фильтрами, которые имеют значительно больший размер ячеек, чем диаметр, установленный для присутствующих в распределительной смеси частиц и волокон. Выражение "твердое вещество" описывает в настоящем документе пространственные образования, которые не проходят сквозь фильтр с размером ячеек 10 мкм. Таким образом, может быть предоставлена очень простая технология, при которой все или почти все твердые вещества из распределительной смеси, в которой остаются растворенные белки, а также другие растворимые и растворенные соединения, избирательно разделяются. Удивительным и особенно выгодным эффектом, полученным в результате способа согласно изобретению, является получение водной фазы, в которой больше не присутствуют основные компоненты исходного растительного сырья, находящиеся в виде твердых веществ, и которая охватывают практически все растворимые белки, имевшиеся в исходном материале, в растворенной и гидратированной форме. Поэтому в одном предпочтительном варианте осуществления способ по изобретению осуществляется таким образом, что после распределения компонентов в водном распределительном объеме посредством процесса фильтрации получают водный раствор с растворенными и гидратированными в нем белками, которые не содержат твердых веществ.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов растительного сырья проводится с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, так что твердые вещества из водной распределительной фазы посредством фильтрационного разделения полностью или почти полностью отделяются от растворенных белков. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов растительного сырья проводится с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и после распределения компонентов в водном распределительном объеме посредством процесса фильтрации получают водный раствор с растворенными и гидратированными в нем белками, которые не содержат или почти не содержат твердых веществ. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Подходящие просеивающие устройства известны в данной области. Для этой цели особенно подходят ситовые устройства, одновременно вызывают перемешивание загружаемого материала/ситового остатка, такие, например, как вибрационные или переворачивающиеся сита, поскольку скапливающийся ситовый остаток значительно ухудшает прохождение водной фазы. Другими особенно подходящими методами фильтрации являются, например, дуговое сито, ленточные фильтры или сетчатый декантатор. Однако можно также применять способы центробежного разделения, как декантаторы, центрифуги или сепараторы.
Недостаток центробежного разделения заключается в том, что в гравитационном поле с твердыми веществами могут выноситься даже белки с высокой молекулярной массой, и должна проводиться дополнительная очистка полученной твердой массы, чтобы отделить выгруженные растворенные растворимые соединения от твердых веществ, что, в свою очередь, предпочтительно проводится подходящим методом фильтрации.
Размер ячеек, требующийся для получении фильтрата из водного раствора распределительной смеси, в котором после прохождения через одно или несколько сит содержание твердых веществ составляет менее 2 вес.%, более предпочтительно <1 вес.% и более предпочтительно <0,1 вес.%, должен определяться для конкретного приложения. Предпочтительно, размер ячеек фильтра превышает >50 мкм, более предпочтительно >80 мкм и более предпочтительно >100 мкм. Преимущество, обеспечиваемое ситом с большим размером ячеек, состоит в том, что значительно больший объем распределительного раствора может быть профильтрован в единицу времени при значительно меньших затратах на материалы и процессы. В одном предпочтительном варианте осуществления имеет место фракционирование твердых компонентов растительного сырья, которое может быть с успехом осуществлено на одной стадии процесса. Так, например, сложные углеводы (например, крахмальные зерна), которые иногда могут иметь размеры от 0,5 до 2 мм, селективно разделяются с помощью сита для предварительного просеивания, поскольку в зависимости от сырья волокна полностью проходят с объемным через такое предварительное сито. Следовательно, способ подходит также для селективного разделения сложных углеводов, таких как крахмальные зерна.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов растительного сырья проводится с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и после распределения компонентов в водном распределительном объеме сложные углеводы селективно отделяются фильтрацией. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления полученный фильтровальный остаток с этой стадии процесса обезвоживается. Способы для достижения этого в данной области известны. Особенно подходящими являются ситовые или шнековые прессы, а также центробежные способы, такие как центрифуги или декантаторы. В результате остаточную влажность ситового остатка можно предпочтительно снизить до <80 вес.%, более предпочтительно <60 вес.% и более предпочтительно <40 вес.%. В одном предпочтительном варианте осуществления способа полученный жидкий фильтрат подают в фильтратную жидкость ранее выполненного процесса фильтрации. Это позволяет с успехом практически без потерь сохранить содержание технологической жидкости распределительной фазы и содержащихся в ней растворенных соединений. С другой стороны, полученные таким образом твердые компоненты, которые практически не содержат растворимых компонентов исходного растительного сырья, могут быть получены в сильно конденсированной и, таким образом, транспортабельной форме. Кроме того, дальнейшая обработка твердых компонентов значительно упрощается. Удивительно, что пахучие/вкусовые и/или красящие вещества, присутствующие в фазе распределительной смеси, полученной в результате обезвоживания отделенных твердых веществ, которая перед добавлением в ранее отделенную посредством фильтра фазу распределительной смеси, проверялась на отсутствие частиц с размером >10 мкм, не конденсируются с растворимыми конденсатами растворимых компонентов исходного сырья или не выводятся вместе с ним при конденсации растворимых компонентов фазы распределительной смеси в соответствии со способами, описанными в настоящем документе, что не приводит к внесению каких–либо пахучих/вкусовых и/или красящих веществ, в которых происходит конденсирование и дегидратирование продуктовых фаз растворимых компонентов.
На этой технологической стадии получают не содержащий волокон раствор, который предпочтительно содержит >98 вес.%, более предпочтительно >99 вес.% и наиболее предпочтительно >99,5 вес.% массы белков, которая изначально имелась в сырье.
Остальные условия процесса могут быть выбраны свободно. Фильтрат и остаток на сите или прессе собирают или вводят в отдельные и подходящие резервуары.
В следующем предпочтительном варианте осуществления на следующем технологическом этапе проводится конденсация и/или агрегирование и/или комплексирование растворенных белков и/или других растворенных соединений фильтрата с предыдущей стадии. Целью этого процесса конденсации является объединение растворенных или гидратированных белков и/или других растворенных соединений, что делает возможным образование белковой массы или массы продукта, которые могут быть разделены известными методами разделения и извелечены по возможности с незначительным количеством технологической воды. Удивительно, что эта цель может быть достигнута уже при низких концентрациях указанных здесь агентов конденсации в растворенной форма. Особенно подходящими агентами конденсации являются, например, кислоты, из них предпочтительно органические кислоты, как, например, лимонная кислота или молочная кислота, кроме того, соли, например, NaCl, а также комплексообразующие агенты, такие как, например, EDTA, а также адсорбенты. Кроме того, предпочтительными являются растворимые двухвалентные катионы, такие как соли алюминия, кальция и магния. Кроме того, соединения аммония, такие как сульфат аммония, а также бетаины, сульфобетаины, имидазолины. Кроме того, ПАВы, такие как ДМСО или ДДТ. Кроме того, силикаты и карбонаты. Кроме того, предпочтительными являются комбинации перечисленных здесь конденсирующих агентов, как, например, комбинация лимонной кислоты и хлорида алюминия. Предпочтение отдается использованию водных растворов конденсирующих агентов.
Температура, при которой происходит конденсация и/или агрегация и/или комплексообразование, в принципе может выбираться свободно. Предпочтительно температура составляет от 6°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 18°C до 40°C. Предпочтительно устанавливать pH в определенном диапазоне, оптимум получается в результате выбора или комбинации с конденсирующим агентом. Оптимальный диапазон pH можно определить способом, описанным выше. Значение pH водного раствора, содержащего растворенные соединения, в котором проводится конденсация и/или агрегация и/или комплексирование растворенных белков и/или других растворенных соединений согласно изобретению, предпочтительно находится в диапазоне >5,5, более предпочтительно >6 и более предпочтительно равно 7. Кроме того, предпочтительно получение минимальной растворимости растворенных белков при pH <13, более предпочтительно <12, еще более предпочтительно <11 и более предпочтительно <10.
Неожиданно оказалось, что добавление карбонатов привело к образованию конденсатов, которые преимущественно содержали белки, но также и другие соединения, такие как растворимые углеводы. При этом растворы карбоната натрия, бикарбоната натрия или карбоната натрия, добавленные к раствору фильтрата без волокон, содержащему растворенные соединения, были более эффективными с точки зрения времени при конденсации растворенных соединений, чем когда эти соединения добавлялись в качестве твердого вещества в технологический раствор. Удивительно, но подобное образование конденсатов, содержащих преимущественно белки, было возможно даже с силикатными соединениями. Особенно подходящими являются такие соединения, как метасиликат Na, ортосиликат Na. Особенно подходящими являются водные растворы этих соединений.
Кроме того, было удивительно, что комбинация карбонатных и силикатных соединений увеличивала эффект агрегации отдельных соединений, так что при комбинации классов соединений количество используемого конденсирующего агента для достижения того же результата разделения было ниже, чем в случае с необходимым количеством при использовании только одного из соединений.
Предпочтительным является способ, в котором конденсация/агрегирование/комплексирование содержащей белки водной фазы обеспечивается карбонатами и/или силикатами.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов растительного сырья проводится с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и после распределения компонентов в водном распределительном объеме, а также после отделения твердых компонентов проводится конденсация растворенных соединений посредством карбонатов и/или силикатов. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Пригодность различных возможных конденсирующих агентов должна устанавливаться индивидуально для каждого применения. Специалист в данной области может очень легко определить пригодность путем добавления и смешивания различных конденсирующих агентов в увеличивающихся концентрациях с образцами не содержащего волокон раствора растворенных соединений и, в частности, присутствующих растворенных белков. Конденсация может быть обнаружена после короткого времени пребывания невооруженным глазом. Выбор подходящей концентрации может быть сделан путем центрифугирования раствора образца, который подвергся конденсации, и повторной обработки супернатанта конденсирующими агентами. Если в результате больше не образуется и/или не может быть отделено видимых конденсатов /агрегатов/комплексов, в растворе находится <6 вес.%, предпочтительно <4 вес.% и наиболее предпочтительно <2 вес.% растворенных белков.
Определенное с помощью этого тестового метода дополнительное количество может быть использовано для осуществления и управления процессом. С другой стороны, процесс может также контролироваться этими тестовыми методами и, в случае конденсата/агрегатов/комплексов, добавлением идентичных и/или других конденсирующих агентов согласно изобретению к супернатанту, который уже был центрифугирован после того, как технологическая жидкость уже была подвергнута процессу конденсации, соответствующие конденсирующие агенты все еще можно добавлять в технологическую жидкость и смешивать с ней.
Другими словами, необходимое количество конденсирующего агента(ов) добавлялось в технологическую жидкость тогда, когда в супернатанте от центрифугирования образца технологической жидкости в результате добавления конденсирующего агента не происходит конденсации растворенных или гидратированных белков. Удивительно, но эта цель может быть достигнута уже при низких концентрациях перечисленных здесь конденсирующих агентов. Особенно подходящими агентами конденсации являются, например, кислоты, в том числе предпочтительно органические кислоты, как, например, лимонная кислота или молочная кислота, кроме того, соли, такие, например, как NaCl, а также комплексообразующие агенты, как, например, EDTA, но также и адсорбенты. Кроме того, предпочтительными являются растворимые двухвалентные катионы, такие как соли алюминия, кальция и магния. Кроме того, предпочтительными являются комбинации указанных здесь конденсирующих агентов как, например, комбинация лимонной кислоты и хлорида алюминия.
Предпочтительные конденсирующие агенты предпочтительно полностью растворены в водной среде. При этом изобретением охватывается случай, когда готовят два или более конденсирующих агента по изобретению вместе в растворе и добавляют в раствор с растворенными соединениями. При необходимости в раствор конденсирующего агента может быть также добавлен буфер, который будет регулировать рН раствора. Подходящие концентрации могут быть легко определены специалистом в данной области с учетом условиях процесса. Влияние других параметров процесса также может быть изучено с использованием описанных методов.
Предпочтительно один или несколько растворенных конденсирующих агентов, добавляемых вместе и/или последовательно к раствору, содержащему растворенные соединения, могут добавляться непрерывно и/или с перерывами, по каплям или струей. При использовании в виде твердого вещества предпочтительно добавлять конденсирующий агент в порошкообразной форме.
Неожиданно оказалось, что после введения агента конденсации согласно изобретению, в течение периода от нескольких секунд до нескольких минут происходит конденсация и/или агрегирование и/или комплексирование ранее растворенных соединений, что распознать невооруженным глазом как пространственные образования, с одновременным осветлением ранее мутного водного раствора. Было показано, что технологический процесс также может контролироваться по визуальному впечатлению и началу осветления технологического раствора. Получающиеся в результате конденсаты увеличиваются в размере даже без дополнительного добавления конденсирующих агентов и начинают осаждаться в течение от нескольких минут до нескольких часов, в результате чего они очень легко отделяются в виде фракции от позднее осветляющейся водной фазы и могут быть дополнительно конденсированы. При этом было установлено, что в процессе конденсации путем добавления некоторого количества конденсирующего агента, которое больше, чем количество, необходимое для полной конденсации, количество получаемых конденсированных органических соединений зачастую значительно уменьшается. Это особенно справедливо для случая, когда рН реакционного раствора снижается из–за наличия конденсирующего агента ниже 5,0. Поэтому в одном предпочтительном варианте осуществления способа рН реакционной смеси контролируют непрерывно или периодически во время добавления конденсирующих агентов. Кроме того, предпочтительно осуществлять контроль процесса, при котором устанавливается значение рН, ниже которого нельзя опускаться. Это минимальное допустимое значение pН составляет 4,5, более предпочтительно 5,0, еще более предпочтительно 5,5 и еще более предпочтительно 6,0.
В одном предпочтительном варианте осуществления описываемого здесь способа значение pH водных растворов в процессе не опускается ниже 5.
Новизной описываемого здесь способа является то, что для разделения белков не происходит снижения рН ниже 4,5, оптимально <5, и образуются объемные агрегаты/конденсаты растворенных белков, которые суспендируют и которые самопроизвольно осаждаются, что может происходить даже при нейтральном pH. В отличие от осадка белка белковые агломераты или белковые конденсаты, получаемые описанным здесь способом, полностью растворимы в нейтральной воде и затем дают молочную суспензию, которая может полностью проходить через сито 10 мкм, при получении белкового осадка он плохо растворяется в воде. По этой причине, как указано в CN 106 720 920 A, на стадии 5 должен проводиться гидролиз, а на стадии 8 гомогенизация полученной белковой фракции, чтобы получить белковый изолят, поскольку на стадии 2 осаждение проводится при pH 4,5. В данной области техники известно, что белки, которые обрабатывались в диапазоне pH ниже 4, имеют измененные физико–химические свойства, и такие измененные белки практически больше не вспениваются.
Как и в других способах извлечения белков, которые были описаны в уровне техники и в которых удаление растворенных белков из водной фазы осуществляется путем осаждения (осаждение кислотой и/или растворителем), не обращалось внимания, что другие соединения, присутствующие в водной суспензии, такие как растворимые углеводы, красители, ароматизаторы, фенолы, несъедобные вещества или токсины, включены в образующийся осадок и не могут быть вымыты путем простого промывания фазы осадка. В этом заключается принципиальное отличие технологического процесса по настоящему изобретению, так как полностью растворенные белки агрегируют в физиологической форме, сохраняя при этом гидратную оболочку, благодаря чему прилипание других соединений в значительной степени предотвращается, и они удерживаются в растворе посредством аминокислот/пептидов. Кроме того, агрегированные и конденсированные белки могут быть промыты водой для удаления остатков примесей, присутствующих в связанной водной фазе. Следовательно, белковые фракции, получаемые на этой стадии процесса, также являются применимыми как есть, например, для потребления человеком, в качестве продукта, и не содержат ощущаемых органолептически вкусовых веществ или несъедобных соединений. Дезодорирование полученной белковой фракции, как предлагается в CN 106720920 A, в предлагаемой в настоящем документе технологии не требуется, что имеет особое значение для экономичности процесса.
В частности, путем кислотной обработки растворенные и гидратированные пектины могут быть включены в фазу белкового преципитата. Описанная здесь методика позволяет селективно агрегировать и отделять небелковые соединения, растворенные в растворе аминокислоты/пептида, после агрегации/комплексирования белков, а также их разделения путем изменения рН раствора и/или добавления других агентов агрегации. Кроме того, в данной области техники известно, что белковые преципитаты, которые можно получить с помощью кислоты и/или органического растворителя, по существу теряют свою водосвязывающую способность. Это также очевидно в CN 106720920 A, где после кислотного осаждения содержание влаги в доступной белковой фракции меньше или равно 55%. Низкое содержание воды в этой белковой фазе указывает на то, что произошла коагуляция. Эти белки по существу утратили свою способность связывать воду, что связано с потерей функциональных свойств белков, таких как пенообразование и реологические свойства (эффект загущения), которые должны иметься как раз у концентратов белков. В качестве примера известного уровня техники CN 106 720 920 A раскрывает дилемму, возникающую вследствие метода солюбилизации гидроксидом щелочного металла и осаждения кислотой, а также необходимость последующей нейтрализации (опять же посредством щелочного слоя). Это приводит к образованию соли, которая при использовании фаз технологической воды на последующих стадиях процесса оказывает негативное влияние на процесс и требует удаления или подачи пресной воды. Это оказывает существенное влияние на экономику процесса. Таким образом, в CN 106 720 920 A после осаждения осуществляется нейтрализация путем добавления каустической кислоты к кислотному осадку для доведения рН белковой суспензии до 6–8. Недостаток этого этапа состоит в том, что необходимо использовать объем раствора, в 3–5 раз превышающий вес белковой фазы, и, таким образом, энергия для сушки белковой фазы значительно возрастает. Поэтому желательно избегать нейтрализации, чтобы белковая фаза могла быть либо высушена, либо использована непосредственно после дегидратации. В качестве примера в CN 106 720 920 А показано, что ароматические и вяжущие вещества не могут быть в достаточной степени удалены из белкового преципитата с помощью предлагаемого водного процесса, поэтому на следующем этапе необходимо проводить дезодорацию паром для получения конечного продукта со слабым ароматом. Это еще больше ухудшает экономику процесса. Также в качестве примера, в предшествующем уровне техники CN 106 720 920 A раскрывает необходимость стадии распылительной сушки для получения по меньшей мере частично растворимого белкового препарата. Со способом, описываемом в настоящем документе, распылительная сушка, которая требует очень больших затрат энергии, не нужна. Кроме того, было обнаружено, что серосодержащие аминокислоты или пептиды вследствие известной способности реагировать с белками приводят к нежелательным свойствам получаемых белков (см. выше), так что серосодержащие аминокислоты или пептиды не должны присутствовать или могут только в незначительной степени присутствовать в одном из водных растворов согласно изобретению.
Европейская патентная заявка EP 2404509 A1 раскрывает способ извлечения белка из свежих виноградных косточек. Необходимо использовать буфер, содержащий глицин, соду и хлористый водород или гидроксид натрия с рН от 8,5 до 10,5. Минимальное соотношение между экстракционным раствором и твердым веществом составляет 1:5, минимальное время для этой стадии составляет 3 часа. Осаждение достигается кислотой, pH составляет 3. Пропитка для гидратации не рекомендуется, чтобы обеспечить эффективную экономию процесса благодаря более низкому соотношению объема воды. Свойства полученных белков не упоминаются.
Liu Rui–Lin et al. (Food Analytical Methods, Springer New York LLC, US, Bd. 10, Nr. 6, 21. November 2016, Seiten 1169–1680) используют для осаждения спирт. В способе используется микроволновое нагревание и ультразвук, он является энергоемким и, таким образом, не направлен на получение экономичного процесса.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению этап 4 способа проводится без использования органических растворителей.
Поэтому в одном особенно предпочтительном варианте осуществления после добавления одного или нескольких агентов конденсации выдерживается период, на котором перемешивание смеси не проводится или проводится лишь в минимальной степени. Аналогично вышеописанному способу, можно установить требуемое время фазы конденсации, предпочтительно оно составляет от 5 минут до 10 часов, более предпочтительно от 10 минут до 5 часов и более предпочтительно от 15 минут до 2 часов. Если спокойный период должен быть сокращен до минимума, достаточную минимальную продолжительность спокойного периода после добавления вещества, вызывающего агрегацию, можно легко определить с помощью образца, который подвергается центрифугированию и, аналогично описанному выше, определяется полнота конденсации, и/или агрегации, и/или комплексообразования, достигаемые с помощью агента конденсации.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа конденсированные/агрегированные/комплексированные растворимые соединения или белки можно извлечь в форме осадка. Фаза осадка предпочтительно выпускается через нижний выпуск и подается на дальнейшие стадии процесса. Стадию конденсации предпочтительно проводят при температуре окружающей среды, предпочтительно в интервале температур от 15°C до 40°C. В других предпочтительных вариантах осуществления ее проводят при температуре от 5°C до 15°C, с одной стороны, и от 40°C до 80°C, с другой стороны. Выбор более низкой температуры может быть предпочтительным, например, при извлечении термолабильных соединений. Высокую температуру, например, 60°C, можно выбирать, чтобы в случае микробного заражения сырья предпринять уничтожение микробов, например, в форме пастеризации. С другой стороны, нагреванием можно также инактивировать аллергены и некоторые токсины, а также несъедобные соединения.
Предпочтительным является способ извлечения протеинсодержащего осадка, состоящего из конденсированных/агрегированных/комплексированных белков.
Неожиданно было обнаружено, что пахучие и вкусовые вещества, которые также растворяются в процессе выщелачивания и растворяются в растворе распределительной смеси, при предлагаемом изобретением способе конденсации/агрегации/ комплексирования белков, не адсорбируются на образующихся конденсатах/агломератах/комплексах белков или не образуют комплекс с ними. Пахучие и вкусовые вещества, которые все еще находятся в водной фракции, которая связана или заключена в белковой фракции, и при разделении конденсатов/агрегатов/ комплексов белков одним из описанных способов отделяются от белковой фракции вместе с водой, в которой они растворены. При желании можно осуществить промывку полученной белковой фракции любым из параллельных процессов, описанных здесь. Кроме того, было неожиданным, что токсины и опасные вещества, которые могут присутствовать в растительных остатках или измельченных продуктах, таких как эруковая кислота, сложные эфиры форбола или синтетические пестициды, отделены от белков в распределительном растворе в растворенном виде. В условиях способа по изобретению, которые применяются для конденсации растворенных соединений/белков, растворимость растворенных соединений, которые не соответствуют белку или растворимому углеводу, или фосфолипиду, или гликоглицеролипиду, сохраняется, так что при выборе конденсирующего агента согласно изобретению не происходит конденсация/агрегация/комплексирование токсинов или веществ, представляющих опасность для здоровья, которые также упоминаются ниже как опасные вещества, и отсутствует извлечение или попадание таких соединений в конденсаты/агрегаты/комплексы конденсированных растворимых соединений/белковой фракции или в получаемые белковые фракции. В одном предпочтительном варианте осуществления растворимость токсинов и опасных соединений, содержащихся в растительных остатках от отжима или продуктах размола, может сохраняться или повышаться, например, путем добавления одного или нескольких классов соединений, таких как спирты, сложные или простые эфиры, во время этой и/или других стадий процесса.
Предпочтительным является способ, в котором растворимость токсинов и опасных веществ в водном растворе белков сохраняется или увеличивается после отделения/разделения компонентов растительного сырья с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
В другом предпочтительном варианте осуществления на следующем технологическом этапе проводится дегидратирование конденсированных/агрегированных/комплексированных растворимых соединений/белкой путем отвода воды. Этого можно достичь методами, известными специалистам в данной области. Особенно подходящими являются центробежные процессы, особенно подходящим является использование декантатора. Дегидратация позволяет получить дегидратированную массу растворимых соединений или получить белковую массу, которая предпочтительно является сыпучей, кроме того, предпочтительно получить мажусуюся массу и особенно предпочтительно размерно–стабильную массу конденсированных и дегидратированных растворимых компонентов исходного материала. Соответственно, предпочтительной является белковая масса, остаточная влажность которой составляет <90 вес.%, более предпочтительно <80 вес.%, более предпочтительно <70 вес.% и еще более предпочтительно <60 вес.% и еще более предпочтительно <40 вес.%. Требуемое остаточное влагосодержание может варьироваться для разных применений, так что настройку параметров устройства разделения следует соответствующим образом регулировать. В принципе, следует стремиться к максимально возможной эффективности разделения для процесса разделения. При использовании декантатора разделение предпочтительно проводится с >2000g, более предпочтительно >3000g и более предпочтительно >3500g. Предпочтительно, время пребывания в декантаторе составляет >10 сек, более предпочтительно >20 сек и более предпочтительно >30 сек. Предпочтительно проводить разделение при температурах окружающей среды, в диапазоне от 15°C до 40°C. В следующих предпочтительных вариантах осуществления может быть выбрана более низкая или более высокая температура, которая находится в диапазоне от 40°C до 80°C.
Неожиданно было обнаружено, что с предлагаемой изобретением технологии конденсированные соединения и, в частности, конденсированные белки, образуются с размерами, которые позволяют провести дегидратирование методами фильтрации. Растворимые и растворенные соединения, присутствовавшие до конденсации/агломерации/комплексообразования, которые свободно проходили через сито 10 мкм, в конденсированной форме имели объемный размер, который в конце стадии процесса конденсации не больше не позволял свободно проходить через фильтр с размером ячеек 200 мкм, так что фильтрат практически не содержит белков.
Таким образом, можно с большим успехом осуществить дегидратацию конденсированных растворимых белков и/или других конденсированных компонентов фильтрацией, что приводит к отсутствию потери или почти полному отсутствию потери конденсированных растворимых соединений/белков. Кроме того, было показано, что белки, конденсированные в соответствии с изобретением, могут быть отделены с помощью давления, которое создается на или в фильтрующей ткани, так что сохраняется ранее определенное остаточное влагосодержание. Следовательно, способ согласно изобретению особенно хорошо подходит для получения фазы дегидратированного белка с остаточным влагосодержанием <90 вес.%, более предпочтительно <80 вес.%, более предпочтительно <70 вес.% и еще более предпочтительно <60 вес.% и еще более предпочтительно <40 вес.%, которые можно получить с помощью метода фильтрации конденсированных белков. Методы фильтрации специалистам известны. Предпочтение отдается ленточным фильтрам или камерным фильтрам или фильтр–прессам и камерным фильтр–прессам, а также вакуумным ленточным фильтрам.
Предпочтительным является способ извлечения дегидратированных белков, который после отделения/разделения компонентов биогенного сырья с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, может быть получен путем фильтрации конденсированных белков. Особенно предпочтительным является вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Неожиданно было обнаружено, что полученные таким образом дегидратированные белки полностью или почти полностью имеют нейтральный запах и/или вкус и при растворении в воде растворяются очень быстро и совсем не выдают или практически совсем не выдают красящих веществ в водную среду. Почти совсем означает при этом >98%.
Предпочтительным является способ извлечения дегидратированных белков, которые были получены после отделения/разделения компонентов биогенного сырья с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и полностью или почти полностью лишены запаха и/или вкуса и при растворении в воде растворяются очень быстро и совсем не выдают или практически совсем не выдают красящих веществ в водную среду. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Кроме того, было обнаружено, что такие дегидратированные белки могут быть очищены очень просто и аккуратно в полученной дегидратированной форме. В одном предпочтительном варианте осуществления дегидратированная белковая масса наносится на фильтрующую ленту с определенной толщиной слоя, и через нее протекает с или без опоры другого фильтра, снизу или сверху, жидкостью и/или пар и/или газ. Повторная сушка может быть выполнена как и прежде или другим методом сушки. В одном варианте осуществления дальнейшую обработку полученных дегидратированных растворимых компонентов/белков проводят в параллельном процессе, который предпочтительно включает очистку.
Предпочтительной является обработка конденсированных и дегидратированных заместители в параллельном процессе.
При определении массового баланса полученных продуктов биогенного сырья неожиданно было установлено, что содержащиеся в них белки были разделены более чем на 95 вес.% и получены в дегидратированной форме. Поэтому предпочтителен способ, в котором предпочтительно отделяют и обезвоживают >95 вес.%, более предпочтительно> 97 вес.% и более предпочтительно >98,5 вес.% белков, присутствующих в растительном сырье.
Предпочтительным является способ, в котором > 95 вес.% содержащихся в биогенном сырье белков получают после отделения/разделения компонентов биогенного сырья с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, в дегидратированной форме. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Получаемые дегидратированные растворимые компоненты/белки в полученной форме могут применяться непосредственно в полученной форме или отравляться на хранение или дальнейшую обработку. Хранение, которое происходит в подходящих резервуарах, предпочтительно осуществляется в условиях охлаждения. Неожиданно было обнаружено, что белковые конденсаты, полученные в соответствии с изобретением, имеют очень хорошую стабильность при хранении. Так, например, микробная колонизация белкового конденсата, полученного из жмыха рапса и имеющего остаточное влагосодержание 50 вес.%, не сохранялась после хранения в течение 14 дней при 6°C. Кроме того, можно показать, что не было никаких изменений в изначально существовавшей нейтральности вкуса и запаха. Кроме того, все еще была очень хорошая растворимость дегидратированных белков в воде.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа дегидратированные белки в форме, в какой они были получены, или после суспендирования в воде или жидком раствор подвергаются операции сушки. Предпочтение отдается распылительной сушке и сублимационной сушке. Можно с успехом получать порошковые белковые смеси, белковые концентраты или белковые изоляты. Однако могут быть использованы другие способы и технологии сушки, известные из уровня техники.
Предпочтительным является способ получения дегидратированных белков с высокой стабильностью при хранении, получаемых путем отделения/разделения компонентов биогенного сырья с помощью водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
В зависимости от используемого исходного материала и управления процессом образуются в частности, при крупномасштабном промышленном производстве, большие количества осветленной технологической воды со стадии 5) процесса. Так как в них содержатся также значительные количества, иногда более 100 ммоль/л, использованных растворенных аминокислот и/или пептидов, для осуществления экономически выгодного процесса требуется повторное использование осветленной фазы технологической воды. Было обнаружено, что конденсирующие агенты, также содержащиеся в ней, которые не были выведены вместе с продуктом технологической стадии 5), усложняют или делают невозможным повторное использование фазы осветленной воды стадии процесса 5) на стадиях основного процесса, так как это приводит к образованию конденсатов, например, белков, на стадиях 2b) и 2), которые затем, на стадии 3) находятся в фильтровальном остатке и, таким образом, приводят к потере продукта и более высоким усилиям по очистке для получаемых на этой стадии продуктов. Неожиданно было обнаружено, что как раз использование осветленной фазы технологической воды со стадии 5) особенно выгодно для обеднения растворенными растворимыми белками, которые все еще находятся в связанной водной фазе находящихся в фильтровальном остатке с технологической стадии 3) волокнах на основе целлюлозы и богатых лигнином компонентах оболочки. Так, было показано, что путем промывки и очистки отделяемых твердых веществ стадии 3) с помощью осветленной фазы технологической воды стадии 5) происходит высокоэффективный вынос растворенных органических соединений, все еще присутствующих в ней, в результате чего эти органические соединения переходят в обогащенную технологическую воду и остаются там после отделения твердых веществ. Удивительно, что эффективность обеднения растворенных соединений, которые все еще находились в фильтровальном остатке стадии 3), с осветленной технологической водной фазой стадии 5 была значительно выше, чем при промывке и очистке фильтровального остатка с помощью свежей водной фазы. Удивительно, но это также привело к значительному снижению концентрации комплексообразующих агентов, присутствующих в фазе осветленной технологической воды стадии 5), концентрация которой после промывки и очистки твердых веществ, полученных на стадии 3), была значительно ниже, чем раньше. Было обнаружено, что остаточные концентрации конденсирующих агентов в технологической водной фазе, полученные после отделения очищенных твердых веществ при введении на технологические стадии 2а), 2b) или 2 основного процесса, не приводят к агрегации растворимых органических соединений. Кроме того, было обнаружено, что концентрация растворенных аминокислот и/или пептидов, используемых для отделения/разделения компонентов исходного материала в технологической водной фазе после промывки и очистки фильтровального остатка со стадии 3), имеет более высокую концентрацию в параллельной технологической линии, как было в случае осветленной технологической фазы воды со стадии 5). Таким образом, в результате можно извлечь предпочтительные используемые соединения для отделения/разделения компонентов исходного материала и в то же время получить технологическую водную фазу, которая подходит для применения для отделения/разделения компонентов исходного материала. Таким образом, рециркуляция фазы технологической воды, полученной на стадии 5) процесса через параллельную вспомогательную линию процесса для промывки и очистки волокон на основе целлюлозы и/или богатых лигнином оболочек, представляет собой особенно предпочтительный вариант осуществления способа за счет высокоэффективной рециркуляции используемых соединений. Происходит разделение/разделение компонентов исходного материала и используемого конденсирующего агента с оптимальным производством продукта. Кроме того, такое выполнение процесса может снизить значительные технологические затраты в обходном процессе, которые возникают при ополаскивании и очистке волокон на основе целлюлозы и/или богатых лигнином оболочек. Таким образом, экономичный способ процесса разделения компонентов исходного сырья может быть обеспечен путем рециркуляции фаз технологической воды между основным процессом и параллельным вспомогательным процессом.
Предпочтительным является способ и осуществление способа для экономически выгодного разделения компонентов растительного сырья.
Если один вспомогательных процессов способа согласно изобретению не проводится или не проводится сразу, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления осуществляется очистка осветленной фазы технической воды, полученной после разделения конденсатов/агрегатов/комплексов технологической стадии 5) и/или отделенная водная фаза, которая получается при дегидрировании конденсированных конденсатов/агрегатов/комплексов на стадии вспомогательного процесса. Было обнаружено, что обеднение конденсирующих агентов, которые все еще находятся в фазе осветленной технологической воды стадии 5), может осуществляться различными способами. Так, например, ионизированный кальций может быть осажден титрованием фосфорной кислотой, а затем удален из водной среды путем фильтрации. С другой стороны, изменение диапазона рН технологической воды, вызванное использованием кислоты в качестве конденсирующего агента, до значений <10, можно скорректировать до требуемого уровня рН путем добавления подходящего основания, которое не препятствует протеканию процесса при повторном использовании очищенной технологической воды, например, мочевины. Опять же, содержание других соединений может быть снижено или они могут быть удалены адсорбционными методами или как часть процедуры диализа, например, электродиализом.
В одном варианте осуществления способа согласно изобретению получаемая осветленная фаза технологической воды с технологического этапа 5) еще содержит незначительные количества взвешенных веществ и уже является прозрачной или почти прозрачной. Взвешенные вещества и/или муть можно легко удалить способами, известными из уровня техники. Для этой цели особенно подходят тонкие и очень тонкие фильтры из уровня техники. В результате может быть получена водная фаза без мутности. Кроме того, в ней могут в различных количествах присутствовать растворенные электролиты, такие как натрий, калий, кальций, хлорид, железо, медь и тому подобное. При необходимости их можно удалить способами, известными в данной области, например, электродиализом или с помощью ионообменных соединений. Кроме того, в технологическом растворе могут присутствовать токсины и/или вредные соединения. Из уровня техники известны способы, с помощью которых такие, в основном органические, соединения могут быть удалены из водной среды. Среди прочего, для этой цели подходят адсорбционные методы, такие как колоночная хроматография или активированный уголь. В случае, когда термолабильные соединения представляют опасность для здоровья человека, фазу технологической воды также можно нагревать до температуры и в течение времени, достаточных для инактивации или разложения этих соединений. Преимущественно, ни одна из растворенных аминокислот и/или пептидов, все еще присутствующих здесь, не удаляется с помощью вышеупомянутых необязательных стадий очистки при очистке фазы технологической воды. Одна или несколько из этих технологических схем для очистки фаз технологической воды, которые могут выполняться последовательно или параллельно в любой последовательности, и дают очищенную фазу технологической воды, содержащую растворенные аминокислоты и/или пептиды, подходящие для отделения/разделения компонентов биогенного сырья, при этом наблюдается низкая концентрацию конденсирующих агентов, не мешающая при повторном использовании очищенной технологической воды, и достигается достаточное снижение или устранение токсичных и вредных соединений.
В одном предпочтительном варианте осуществления фазу технологической воды, полученную в результате промывки и очистки фильтровального остатка с технологического этапа 3) в параллельном вспомогательном процессе или в другом вторичном процессе, подвергают одной из стадий очистки по настоящему изобретению.
Таким образом, посредством адаптивного к процессу выбора одного или нескольких необязательных этапов технологической стадии 6) поток технологической водной фазы можно чрезвычайно выгодным образом реализовать так, чтобы обеспечить оптимальную добавленную стоимость процесса и гарантировать повторное использование технологической водной фазы. Отдельные факультативные схемы процесса могут быть обобщены следующими факультативными подэтапами:
6.1) предоставление технологической воды для вспомогательного процесса;
6.2) рециркуляция и предоставление отработанной фазы технологической воды с этапа 6.1) вспомогательного процесса;
6.3) очистка фазы технологической воды, получаемой с этапа 5) и/или 6.2) и/или с параллельного вспомогательного процесса;
6.4) предоставление осветленной и очищенной фазы технологической воды.
Это приводит к различным возможным комбинациям при выполнении технологического этапа 6), которые характеризуются количеством и порядком необязательных этапов, таких как:6.1, затем 6,2, затем 6,3, затем 6,4 или 6,3, затем 6,4 или 6,3, затем 6,1, затем 6,2, 6,4 или 6,2, затем 6.3, затем 6.1.
Водные фазы технологической воды с разных стадий технологических этапов основного и/или вспомогательного процесса могут быть также объединены и поданы для повторного использования на одну из стадий процесса или на очистку одним из указанных здесь способов очистки.
Поэтому особенно выгодно подавать осветленную и очищенную технологическую водную фазу на одну из технологических стадий для отделения/разделения компонентов растительных исходных материалов при последующей реализации процесса. Таким образом, фаза технологической воды, получаемая на этой стадии процесса, пригодна для повторного использования в качестве фазы технологической воды.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов биогенного сырья проводится посредством водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и после распределения компонентов в водном распределительном объеме и последующего отделения твердых и конденсированных растворимых компонентов получается осветленная фаза технологической воды, которую очищают, после чего она снова может использоваться на одном из технологических этапов. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором отделение/разделение компонентов биогенного сырья проводится посредством водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и после распределения компонентов в водном распределительном объеме и последующего отделения твердых и конденсированных растворимых компонентов получают осветленную фазу технологической воды, которая применяется в параллельном вспомогательном процессе для промывки/очистки и затем очищается, после чего она снова может использоваться на одном из технологических этапов основного процесса. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительным является способ, в котором осветленная и очищенная фаза технологической воды снова используется для осуществления отделения/разделения компонентов биогенного сырья посредством водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Предпочтительно, в осветленной и/или осветленной и очищенной технологической водной фазе присутствует менее <3 вес. органических соединений, предпочтительно <1,5 вес.% и наиболее предпочтительно <0,5 вес.%. Предпочтительно речь идет о прозрачном растворе, который не содержит или содержит лишь минимальное количество взвеси. Способ предпочтительно позволяет вести процесс без сточных вод. Предпочтительно, осветленная и/или осветленная и очищенная фаза технологической воды хранится в подходящем резервуаре, хранится временно или сразу применятся снова. При хранении выгодным является создание подходящих условий. В одном варианте осуществления осветленную и/или осветленную и очищенную технологическую водную фазу охлаждают в течение всего периода хранения. Предпочтительным является охлаждение до температуры <10°C, более предпочтительно <8°C и более предпочтительно <6°C.
Срок годности осветленной и/или осветленной и очищенной технологической водной фазы предпочтительно составляет >7 дней, более предпочтительно >14 дней и более предпочтительно >4 недель. Срок годности в этом контексте означает отсутствие потенциально вредных микробов, патогенов или токсинов в концентрации, которая вредна для здоровья. Другими словами, долговечная осветленная и/или осветленная и очищенная фаза технологической воды, пригодная для повторного использования, безопасна для использования в производстве пищевых продуктов. Осветленная фаза технологической воды может быть возвращена в процесс на различных этапах процесса через подходящий насос и систему трубопроводов.
В одном предпочтительном варианте осуществления проводится повторное использование осветленной и/или осветленной и очищенной фазы технологической воды, получаемой на технологическом этапе 6). Оказалось, в частности, что при использовании фазы технологической воды с технологического этапа 6) (приготовление осветленной и очищенной фазы технологической воды) количество аминокислот и/или пептидов, используемых для отделения/разделения компонентов исходного материала, может быть уменьшено по сравнению с использование свежей водной фазы на стадиях 2a) и/или 2b) или 2). Таким образом, очень хороший раствор растворимых компонентов исходного материала может быть обеспечении аминокислотами и/или пептидами согласно изобретению, которые присутствуют как в осветленной, так и в осветленной и очищенной фазе технологической воды стадии 6). Кроме того, при использовании фазы технологической воды на стадии 6) процесса (идентичной рециркуляции и выделении использованной фазы технологической воды из вспомогательного процесса) наблюдается такой же результат, что и при использовании равного объема свежей волной фазы для распределения отделенных/разделенных компонентов исходного материала на стадиях процесса 2b) или 2).
Кроме того, оказалось, что имеется большее количество (сухое вещество) получаемых конденсированных/агрегированных/комплексированных растворимых компонентов, чем если использовать свежую воду для той же технологической операции. Это имело место, в частности, при производстве белковой фракции. Кроме того, была установлена измеримая разница в получаемых продуктах. Таким образом, существует отличная возможность повторного использования осветленной и/или осветленной и очищенной технологической водной фазы для разделения и извлечения компонентов исходного материала на одном из технологических этапов согласно изобретению.
Предпочтительным является способ разделения органических компонентов растительного сырья, при котором осветленную и/или осветленную и очищенную фазу технологической воды с основного или параллельного вспомогательного процесса используют для нового осуществления процесса. Таким образом, предпочтительный способ характеризуется следующими технологическими этапами:
1) приготовление сырья,
2a) добавление сырья с этапа 1) к водному раствору, содержащему растворенные аминокислоты и/или пептиды, для отделения/разделения компонентов исходного материала,
2b) предоставление водного распределительного объема и распределение отделенных/разделенных компонентов смеси с этапа 2a),
3) выделение твердых веществ из распределительной смеси этапа 2b) с получением не содержащего волокон водного раствора растворенных компонентов сырья,
4) конденсация/агрегация/комплексирование растворенных компонентов водного раствора со стадии 3) с получением водной фазы, содержащей конденсированные растворимые компоненты сырья,
5) разделение и дегидратирование конденсированных растворимых компонентов сырья с этапа 4) и получение дегидратированного конденсата с этапа 4) и осветленной фазы технологической воды,
6) применение осветленной фазы технологической воды с этапа 5) для одной или нескольких факультативных технологических стадий:
6.1) предоставление технологической воды для вспомогательного процесса,
6.2) рециркуляция фазы технологической воды этапа 6.1), полученной на вспомогательном процессе, и предоставление отработанной фазы технологической воды с этапа 6.1) вспомогательного процесса,
6.3) очистка фазы технологической воды, получаемой с этапа 5) и/или 6.2) и/или с параллельного вспомогательного процесса,
6.4) предоставление осветленной и очищенной фазы технологической воды,
7) повторное применение осветленной и/или осветленной и очищенной фазы технологической воды,
причем осветленная и/или осветленная и очищенная фаза технологической воды с этапа 7) получена с одного или нескольких процессов стадии 6) и повторно используется на стадии 2а) и/или 2b) или на вспомогательном процессе.
В следующем варианте способа технологические этапы 2a) и 2b) проводятся в одну стадию, технологический этап 2. Для этого растительное сырье стадии 1) приводят в непосредственный контакт с объемом раствора, который, с одной стороны, содержит достаточную концентрацию растворенных аминокислот и/или пептидов, причем растворенные аминокислот и/или пептиды предпочтительно являются катионными аминокислотами и/или пептидами, чтобы обеспечить отделение/разделение в соответствии с изобретением компонентов биогенного сырья, а во–вторых, достаточно большой водный распределительный объем, с которым становится возможным распределение в соответствии с изобретением компонентов сырья. Концентрация растворенных аминокислот и/или пептидов, а также отношение объема или количества к исходному сырью могут быть определены описанными здесь способами. Предпочтительной является концентрация растворенных аминокислот и/или пептидов от 10 до 800 ммоль/л. Остальные применимые параметры процесса такие же, как описано для отдельных технологических этапов 2a) и 2b). После этапа 2), как описано в данном документе, можно продолжить этап 3).
Таким образом, предпочтителен также способ, который отличается следующими технологическими этапами:
1) приготовление растительного сырья,
2a) смешение сырья с этапа 1) с водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды, для отделения/разделения компонентов исходного материала, а также с водным распределительным объемом и распределение отделенных/разделенных компонентов смеси с этапа 2a),
3) выделение твердых веществ из распределительной смеси этапа 2) с получением не содержащего волокон водного раствора растворенных компонентов сырья,
4) конденсация/агрегация/комплексоирование растворенных компонентов водного раствора со стадии 3) с получением водной фазы, содержащей конденсированные растворимые компоненты сырья
5) разделение и дегидратирование конденсированных растворимых компонентов сырья с этапа 4) и получение дегидратированного конденсата с этапа 4) и осветленной фазы технологической воды,
6) применение осветленной фазы технологической воды с этапа 5) для одной или нескольких технологических стадий:
6.1) предоставление технологической воды для вспомогательного процесса,
6.2) рециркуляция фазы технологической воды этапа 6.1), полученной на вспомогательном процессе, и предоставление отработанной фазы технологической воды с этапа 6.1) вспомогательного процесса,
6.3) очистка фазы технологической воды, получаемой с этапа 5) и/или 6.2),
6.4) предоставление осветленной и очищенной фазы технологической воды,
7) повторное применение осветленной и/или осветленной и очищенной фазы технологической воды,
причем осветленная и/или осветленная и очищенная фаза технологической воды с этапа 7) получена с одного или нескольких процессов стадии 6) и повторно используется на стадии 2) и/или или на вспомогательном процессе.
Способ согласно изобретению допускает также многочисленные варианты, которые делают возможными дополнительные весьма выгодные варианты осуществления.
Варианты осуществления технологического этапа 1
В одном предпочтительном варианте осуществления способа проводится приготовление растительного сырья и, в частности, остатков от прессования или продуктов размола семян растений в особых условиях. В одном варианте осуществления заполнение резервуара (и при необходимости также на следующих технологических стадиях) проводится в защитных условиях или в атмосфере инертного газа. В результате, например, могут быть предотвращены окислительные изменения, которые происходят в условиях окружающего воздуха. Это может иметь решающее значение, в частности, для получаемых свойств продукта. В таком конструктивном исполнении резервуары на последующих этапах процесса должны быть оборудованы соответствующим образом.
В следующем варианте осуществления способа резервуар(ы) на этапе 1, а также на последующих технологических этапах являются взрывобезопасными.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором растительное сырье предоставляется в подходящем резервуаре.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором растительное сырье поставляется в подходящем резервуаре и предусмотрено устройство, с помощью которого можно получить и поддерживать защитную атмосферу /атмосферу инертного газа.
Варианты осуществления технологических этапоа 2), или 2a) и 2b)
В одном варианте осуществления до, во время или после добавления к биогенному сырью с этапа 1 водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, проводится добавление одного или нескольких дополнительных соединений. В предпочтительном варианте осуществления это позволяет отделить, в частности, липофильные составляющие биогенного сырья от амфифильных и гидрофильных компонентов биогенного сырья и затем удалить.
Так, например, можно добавить спирт для растворения ингредиентов жмыха или продукта размола и/или для удерживания его в растворе на последующих этапах процесса. Подходящими спиртами являются, например, изопропанолол, метанол, этанол или октанол. Предпочтительным является добавление небольшой объемной доли одного или нескольких спиртов. Предпочтительной является объемная доля от 0,1 до 30 об.%, более предпочтительно от 0,5 до 20 об.%, еще более предпочтительно от 0,8 до 10 об.% и еще более предпочтительно от 1 до 8 об.%.
Этим способом такие соединения, как например, красящие соединения, могут быть отделены от других компонентов исходного материала и/или удерживаться в растворе. В одном предпочтительном варианте способа один или несколько спиртов добавляются в технологическую смесь на факультативной стадии 2a1) и/или 2b1).
В одном варианте осуществления способа окислительные процессы, которые могут протекать в одной из водных сред, в которых растворены компоненты сырья, могут быть ослаблены или предотвращены благодаря антиоксидантам. Предпочтительными являются факультативные этапы 2a2) и/или 2a2), на которых в технологическую жидкость добавляют один или несколько антиоксидантов. Это особенно полезно для защиты, например, полифенолов, витаминов или красителей от окисления, которое может происходить в ходе процесса, и получения их в неокисленном виде.
Предпочтительным является способ, в котором одно или несколько органических и/или неорганических соединений на технологическом этапе 2a) и/или 2b) добавляются на факультативных этапах 2a1) 2a2), 2b1) или 2b2), чтобы растворить, сохранять растворимыми и/или защитить органические соединения сырья.
Предпочтительным является способ, в котором указанное, по меньшей мере одно, соединение, которое добавляется на технологический этап 2a1), 2a2), 2b1) или 2b2), является спиртом и/или антиоксидантом.
В следующем предпочтительном варианте осуществления добавление липофильных соединений и/или органических растворителей проводится на одной или обеих факультативных стадиях (2a3) и/или 2b3). Это может быть особенно выгодно для того, чтобы позволить образование отдельной органической фазы/липидной фазы на последующих стадиях процесса, и/или для облегчения растворения, в частности, нейтральных липидов. Подходящими растворителями являются, наряду с прочими, гексан, пентан, октан, метиловые эфиры, триглицериды, парафины или силиконовые масла. Предпочтение отдается тщательному перемешиванию добавленных соединений и растворов с реакционной смесью.
Оказалось, что липиды и, в частности, нейтральные липиды не связываются на гидратированных компонентах сырья, которые присутствуют в распределительной смеси, и отделены от гидратированных соединений. Этот эффект может быть с большим успехом использован для того, чтобы избирательно или неселективно объединять липиды и/или липофильные соединения, присутствующие в распределительной смеси, в липидной фазе. Липидные фазы, образующие липиды, могут уже присутствовать в биогенном сырье и/или добавляться на одной из стадий процесса. Использование липидных смесей и/или комбинаций с органическими растворителями выгодно. Особенно предпочтительно использовать триглицеридную фазу, предпочтительно уже очищенную, которая образуется в результате прессования сырья. Вследствие образования липидной фазы, липосомы и липофильные соединения, присутствующие в мицеллярной форме, могут быть абсорбированы в липидную фазу особенно выгодным образом, в результате чего они могут быть очень легко отделены от водной фазы и, если необходимо, могут быть использованы в дальнейшем. Это относится, напряду с прочим, к экстракции синапина, токоферолов, жирорастворимых витаминов или красителей. Липидная фаза, предпочтительно образующаяся самопроизвольно, осаждается на поверхности водной среды и может быть отделена от водной среды известными методами разделения, такими как скиммер.
В следующих предпочтительных вариантах осуществления на необязательных стадиях процесса 2a3) и/или 2b3) могут быть добавлены липофильные соединения, которые выгодным образом обеспечивают образование липидной фазы. Было обнаружено, что добавление, например, пищевого масла отделяет липидную фазу от водных технологических фаз, которые плавают на них. Было обнаружено, что липиды, которые присутствовали в качестве компонентов в биогенном сырье, здесь также присутствуют. Смесь водного технологического раствора с липофильными соединениями является предпочтительной. Отделение липофильной фазы может осуществляться методом отстаивания или центробежным методом. Отделение отдельной липидной фазы предпочтительно происходит в конце технологической стадии 2, то есть перед технологической стадией 3.
Предпочтительным является способ отделения липофильных компонентов растительного сырья, в котором липофильные соединения добавляют на технологической стадии 2a3) и/или 2b3) и смешивают с технологической смесью.
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 2a3) и/или 2b3) добавляют нейтральный липид и/или органический липофильный растворитель и смешивают с водной смесью.
Предпочтительным является способ, в котором образуется липидная фаза, посредством которой и вместе с которой липофильные соединения можно удалять из распределительной смеси и извлекать.
Предпочтительным является способ, в котором липидную фазу, которая образуется или может образовываться на этапе 2b) или 2), удаляют из водного распределительного раствора перед выполнением технологического этапа 3).
Варианты осуществления технологического этапа 2b)
В одном варианте осуществления технологического этапа 2b) удаление гидрофильных и/или амфифильных соединений из распределительной смеси проводится на стадии 2b4). Это может быть сделано методами адсорбции/ комплексообразования/фильтрации/диализа/гидролиза. Так, например, красящие и пахучие вещества могут связываться/иммобилизироваться на различных адсорбированных веществах, таких например, как активированный уголь или цеолиты. Кроме того, для дезактивации, например, несъедобных соединений, могут быть использованы ферменты. Кроме того, токсины могут образовывать комплексы, например, с хелатами. Кроме того, с помощью методов диализа можно уменьшить содержание, например, ионов и низкомолекулярных соединений, такие как, например, токсины.
Предпочтительным является способ, в котором гидрофильные и/или амфифильные соединения удаляются из распределительной смеси посредством процессов адсорбции/комплексообразования/фильтрации/диализа/гидролиза.
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 2b4) происходит адсорбция/комплексообразование/фильтрация/диализ/гидролиз гидрофильных и/или амфифильных соединений.
Варианты осуществления технологического этапа 3
В одном варианте осуществления происходит дифференциальная фильтрация твердых компонентов исходного сырья. В предпочтительном варианте осуществления способа для этой цели используются фильтры с различными размерами ячеек, в результате чего сначала отфильтровываются более крупные частицы, а на одной или нескольких дополнительных стадиях фильтрации отфильтровываются более мелкие частиц. Для дифференциального разделения в соответствии с размерами частиц предпочтительно использовать вибрирующие или вращающиеся вибрационные грохоты. Помимо селективного по размеру разделения корпускулярных составляющих распределительной смеси, также возможно их разделение в соответствии с плотностью частиц. Для этой цели известны способы из уровня техники, такие, например, как использование гидроциклонов. Особенно выгодным образом это позволяет разделять волокнистые материалы, а также нерастворимые и сложные углеводы на отдельные фракции, которые затем можно отправлять на переработку. Разделение волокнистых материалов или корпускулярных компонентов, которые присутствуют в распределительной смеси, в соответствии с их размером и/или их плотностью (удельным весом) может быть выполнено на необязательной стадии процесса 3а) с помощью методов просеивания и/или методов вихревых токов, как более подробно описано ниже.
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 3a) растворенные волокна и корпускулярные компоненты могут быть разделены в соответствии с их размером и/или удельным весом с помощью методов дифференциального просеивания и/или вихревого тока и впоследствии использованы.
В одном предпочтительном варианте способа осуществления технологического этапа 3 на технологическом этапе 3b) проводится разделение микрокомплексов/микрочастиц после отделения волокнистых веществ. Под микрокомплексами/микрочастицами понимаются агрегаты размером от 0,5 до 20 мкм. Такие агрегаты в значительной степени состоят из углеводов или волокнистых материалов. Удаление этих агрегатов может быть выполнено центробежными или фильтрующими методами. Если выбраны подходящие параметры настройки, отделение самых маленьких комплексов может происходить без потери белков.
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 3b) микрокомплексы/микрочастицы отделяются без потери растворенных белков.
Особенно предпочтительным является способ, в котором на этапе 3) проводится выделение твердых веществ из распределительной смеси этапа 2b) посредством фильтрации или седиментации.
Варианты осуществления технологического этапа 4
В одном предпочтительном варианте осуществления на этапе 4) в водный раствор с этапа 3 добавляются соединения, содержащие углеводы, фосфолипиды, гликолипиды, гликоглицеролипиды, антиоксиданты, витамины, и/или они уже содержатся в нем, и эти соединения связывается с растворенными белками и агрегирует вместе с белками.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способ согласно изобретению включает после этапа 4) и перед этапом 5) этап 4a):
отделение агрегированных белков и последующее добавление одного или нескольких дополнительных веществ, вызывающих агрегацию, для агрегирования растворенных углеводов согласно этапу 3).
В следующем предпочтительном варианте осуществления на технологическом этапе 4a) до, во время или после начала конденсации/агрегации/комплексообразования растворенных растворимых компонентов, таких как белки, добавляют одно или несколько соединений в не содержащий волокон раствор, содержащий белок, чтобы связать/образовать комплекс с белком (белками) и таким образом ввести его в извлекаемую белковую фракцию. В особенно предпочтительном варианте осуществления на стадии 4а) добавляют белковые соединения в безволокнистый водный раствор, содержащий белок, которые предпочтительно включает фосфолипиды, гликолипиды, карбоновые кислоты, антиоксиданты, витамины и/или углеводы. В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления на стадии 4а) в безволокнистый водный раствор, содержащий белок, добавляют соединения, которые предпочтительно включают фосфолипиды, гликолипиды, карбоновые кислоты, антиоксиданты, витамины и/или углеводы или уже содержатся в них, они связываются с растворенными белками и агрегируют вместе с ними. В одном из вариантов способа этот этап также может быть выполнен на технологическом этапе 2 как этап 2b5).
4
2
2
В одном варианте осуществления способа растворенные соединения или классы соединений, присутствующие в безволокнистом водном растворе технологического этапа 4, дифференцированно агрегируют/образуют комплекс с растворенными белками и/или другими растворенными соединениями. Это может быть сделано путем добавления на этапе 4b) до, во время или после начала конденсации/агрегации/комплексообразования белков и/или других растворенных соединений, одного или нескольких соединений в безволокнистый раствор белка, которые снижают растворимость соединений и которые не являются белками. Это может быть сделано, например, путем добавления карбонатов для изменения растворимости гликолипидов или путем добавления хелатообразующих агентов для изменения растворимости фосфолипидов. Но могут быть использованы другие соединения, такие как NaSO, сульфат аммония, CaCl, MgCl, ацетаты, тартраты или силикаты. Это обеспечивает снижение растворимости одного или нескольких растворенных соединений, в результате чего они прилипают/образуют комплекс с белками. Это предпочтительно происходит во время конденсации/агрегации/комплексообразования белков на этой стадии процесса. В результате соединения, растворимость которых снижена в реакционной смеси, могут быть введены в образующиеся белковые конденсаты/агрегаты/комплексы и стать извлекаемыми в этой форме. Этот процесс предпочтительно проводят в нейтральном интервале рН, предпочтительно рН от 6 до 8. Еще одним фактором, влияющим на растворимость, является установка подходящей температуры реакции, которая может отличаться от той, которая предпочтительна при последовательном добавлении конденсирующих агентов.
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 4a) в водный технологический раствор добавляют одно или несколько соединений, чтобы они связывались с растворенными, и/или конденсирующимся/агрегирующими/комплексирующими, и/или конденсированными/агрегированными/комплексированными белками и/или входили в них, путем добавления одного или несколько соединений до, во время или после начала конденсации/агрегации/комплексообразования белков.
Предпочтительным является способ, в котором на стадии процесса 4b) соединения, которые растворены в водном технологическом растворе, связываются с конденсированными белками или конденсируются/агрегируют/образуют комплексы в результате добавления этих соединений до, во время или после начала конденсации/агрегации. Комплексно–связанная белковая фракция можно сконденсировать центробежными методами, такими как декантатор, до получения обезвоженной массы.
Предпочтительным является способ, в котором на стадии 4b) соединения, которые растворены в водном технологическом растворе, связываются с растворенными белками путем конденсации/агрегации/комплексообразования этих соединений с растворенными белками.
Особенно предпочтительным является способ, в котором на стадии 5) отделение суспензии со стадии 4) осуществляют с помощью процесса фильтрации.
Варианты осуществления этапа 6):
В одном предпочтительном варианте осуществления на технологическом этапе 6) соединения, которые еще присутствуют в осветленной водной фазе с этапа 5), частично или полностью удаляются путем очистки фазы технологической воды. Это может быть достигнуто с помощью процедур адсорбции, агрегации, комплексообразования или диализа. На этом технологическом этапе одно или несколько соединений или классов соединений могут быть выведены из водной фазы с использованием способов уровня техники. Так, например, растворенные пахучие и вкусовые вещества могут быть удалены с помощью глинистых минералов, таких, например, как Ca–бентонит, сапонит или керолит. Однако можно также использовать цеолиты или препараты активированного угля, активированный уголь, силикагели, молекулярные сита, глины, оксид алюминия, стирольные полимеры. Кроме того, красящие вещества могут быть удалены с помощью подходящих адсорбентов, как, например, активированный уголь.
4
4
4
4
2
4
Осветленная технологическая жидкость стадии 5) также может содержать фосфолипиды и/или гликолипиды. Это можно контролировать путем осуществления регулирования ранее выполненных этапов процесса. В одном варианте осуществления один или оба из этих классов соединений удаляют путем добавления осадителя в технологическую жидкость. Подходящие реагенты включают, наряду с прочими, силикаты, карбонаты, оксиды магния, кальция, алюминия или соединения меди, такие как хлорид меди или карбонат кальция. Это вызывает агрегацию/комплексообразование этих соединений, так что возникают агломераты, которые могут быть обнаружены невооруженным глазом. После достаточного времени и при достаточной концентрации осадителя, которая имеется в том случае, если не образуются дополнительные агрегаты, их можно отделить и извлечь методами центробежного разделения. Также предпочтительными являются коагулянты, такие как (NH)2SO, CaSO, MgSO, NaSO или органические вещества, такие как глюконолактон. Предпочтительно удалять образовавшиеся конденсаты /агрегаты и комплексы методами фильтрации или центробежными методами из фазы технологической воды.
В следующем предпочтительном варианте воплощения технологического этапа 6) снижается содержание присутствующих в осветленной технологической жидкости ионных и ионизируемых соединений, таких как натрий, калий, магний или кальций. Для этой цели в технологическую жидкость можно добавить известные ионообменные смолы, такие, например, Amberlite XAD 16HP, XAD 7HP, XAD 1180NFPX 66 или Dowex 1×8 или провести электродиализ технологической жидкости.
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 6) проводится очистка фазы технологической воды, при которой растворенные органические и/или неорганические соединения в осветленной водной фазе полностью или частично удаляются путем адсорбции, агрегирование, комплексообразования или процесса диализа.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа из осветленной водной фазы подходящим способом удаляются токсины или гербициды или пестициды или другие вредные для здоровья соединения. Подходящими методами являются, например, ультрафильтрация или нанофильтрация раствора или адсорбция токсинов или опасных веществ.
В следующем предпочтительном варианте осуществления растворенные соединения и/или микроорганизмы инактивируют и отделяют путем термообработки. Предпочтительный диапазон температур при термообработке составляет от 40°C до 120°C или от 18°C до 0°C. При этом разделение достигается за счет того, что растворимость соединений/микроорганизмов, подлежащих удалению, изменяется термической обработкой и, таким образом, они конденсируется и/или образует комплексы, в результате чего конденсаты/агрегаты могут быть удалены из жидкости с помощью известных методов разделения. Подходящими методами разделения являются центробежные методы, а также методы фильтрации и просеивания. На этом технологическом этапе можно удалить, наряду с прочими, также соединения, которые относятся к классу углеводов.
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 6) проводится очистка фазы технологической воды, при которой осуществляется термообработка, при которой растворенные соединения и/или микроорганизмы конденсируются и/или образуют комплексы и затем могут быть удалены.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления технологического этапа 6) способа для повторного использования осветленной фазы технологической воды проводятся дополнительные этапы очистки. Сюда относится, наряду с прочим, необходимое уменьшение содержания или удаление микробов/спор. Для этой цели используются известные способы, такие как микрофильтрация (стерильная фильтрация) или облучение (УФ– или гамма–излучение).
Предпочтительным является способ, в котором на технологическом этапе 6) осуществляют снижение содержание и/или удаление микробов и спор.
Неожиданно было обнаружено, что используемые водные фазы могут быть полностью переработаны и снова использованы в процессе. Поскольку технология требует большого количества рабочей воды, это имеет большое экономическое значение. Образования сточных вод в процессе разделения можно полностью избежать. Можно показать, что непрерывное повторное использование технологических жидкостей не оказывает отрицательного влияния на количество и качество фракций продукта.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления способа наряду с описанными выше стадиями основного процесса проводится одна или несколько стадий вспомогательного процесса. Осуществление этих технологический стадий является оптимальным и и может быть независимым по отношению к времени и пространству. Однако для экономичности процесса выгодно и поэтому предпочтительно связать ход основного и вспомогательного процессов процесса и последовательность 3–I вторичных процессов друг с другом с точки зрения времени и пространства.
Предпочтительным является способ, включающий один основной процесс и один вспомогательный процесс для получения разделенных и очищенных компонентов растительного сырья, при котором для повышения экономичности процесса фаза технологической воды основного процесса используется на стадиях вспомогательного процесса, и наоборот.
Вспомогательный процесс 3–I
Осуществляемые в соответствии с изобретением технологические этапы факультативного вспомогательного процесса позволяют особенно выгодным и неожиданным образом достичь дополнительных очень выгодных эффектов при переработке получаемого на этапе 3) ситового остатка. При этом состав корпускулярных органических компонентов ситового остатка зависит от исходного сырья. В принципе, могут быть найдены следующие основные компоненты: волокна на основе целлюлозы, компоненты оболочки на основе лигнина, сложные углеводы, причем сложные углеводы преимущественно присутствуют в форме корпускулярных фракций вплоть до полностью сохраняющихся крахмальных зерен. Микроскопический анализ показал, что отдельные фракции присутствуют в чистом виде, то есть они не образуют комплексы друг с другом или с белками или другими органическими соединениями. Как результат, дальнейшее фракционирование этих компонентов может происходить путем очень простых процессов механического разделения. На необязательных технологический этапах 3–I вспомогательного процесса используют ситовый остаток или фильтровальный осадок (факультативно предварительно фракционированный на стадии 3а) или 3b)), полученный на стадии 3) процесса. Материал смешивают на стадии процесса 3–I.a с водной фазой в реакционном сосуде (R3 согласно схеме 1). Это предпочтительно очищенная технологическая водная фаза, которая, например, доступна после этапа 5) и подается из резервуара V5a на технологическую стадию. Но также может быть использована любая другая водная фаза, а также свежая вода. Отношение добавленного количества воды к фильтровальному остатку зависит от присутствующих примесей, предпочтительно оно составляет (вес:вес) от 1:1 до 500:1 вес.%, более предпочтительно от 2:1 до 200:1 вес.% и более предпочтительно от 3:1 до 100:1 вес.%. Предпочтительно проводится интенсивное перемешивание, например, с помощью высокопроизводительной сдвиговой мешалки или коллоидной мельницы. В этом случае температура процесса может быть повышена, предпочтительно до значений от 35°C до 70°C, более предпочтительно от 40°C до 60°C. Продолжительность перемешивания зависит от других параметров процесса и зависит также от чистоты соединений, получаемых фракционированием. На необязательной технологической стадии 3–I.b сначала происходит отделение агрегатов сложных углеводов и недостаточно измельченных исходных материалов (например, зерен, листьев). В предпочтительном способе применения это достигается путем просеивания суспензии из реакционного резервуара R3, которое происходит в заполненном жидкостью резервуаре с подходящим размером ячеек сита, который позволяет пройти через него >95% волокон на основе целлюлозы и компонентов оболочки на основе лигнина. Проходящие волокна и части оболочки затем осаждаются в сборном резервуаре (A3) и присутствуют вместе с технологической жидкостью. Например, в процессе просеивания сито заливается, и/или облегчается проход за счет вибрации сита, при этом частицы углеводов и крупные частицы не проходят через сито. Задержанные сложные углеводы или частицы могут быть затем удалены из сита и поданы в резервуар для продуктов P2. Эти продукты могут быть использованы для других применений. В следующем предпочтительном технологическом этапе 3–I.c корпускулярные фракции, взвешенные в сборном сосуде A3, отделяют друг от друга в соответствии с их плотностью с помощью вихретокового сепаратора (например, гидроциклона), предпочтительно более легкие волокна на основе целлюлозы отделяются через верхний сход, а более тяжелых части оболочки на основе лигнина через нижний сход. На следующем предпочтительном технологическом этапе водные фазы из верхнего и нижнего схода при разделении в гидроциклоне подаются на процесс разделения корпускулярных компонентов в технологическую водную фазу. Предпочтительно разделение осуществляется с помощью методов фильтрации, таких как вибрационный грохот, или центробежных методов, таких как центрифуги или декантаторы. Полученные фракции (волокна на основе целлюлозы и обогащенные лигнином оболочки) затем подвергают сушке или подают на дальнейшее использование. Полученные фазы технологической воды могут быть объединены и, например, без дополнительной очистки возвращены на стадии 2а), 2b) или 3). Таким образом, с помощью этой технологической процедуры может быть достигнута особо выгодным способом чистая обработка волокон на основе целлюлозы и богатых лигнином оболочек. Кроме того, может быть произведен возврат необходимой технологической воды на стадии технологического процесса. Предпочтительно для этой цели технологическая вода стадии 3–I.с вспомогательного процесса вводится в резервуар–хранилище V5b.
Предпочтительным является способ, в котором волокна на основе целлюлозы, богатые лигнином компоненты оболочки и/или сложные/комплексно–связанные углеводы биогенного сырья разделяются в чистой форме и могут применяться.
Предпочтительными являются чистые фракции волокон на основе целлюлозы, богатые лигнином компоненты оболочки и/или сложные/комплексно–связанные углеводы, получаемые в чистой форме одним из способов согласно изобретению.
При этом "чистый" означает, что другие органические компоненты/соединения присутствуют в весовой доле <10%.
Далее будут обсуждаться особенно выгодные технологические аспекты.
Экстракция липидов из биогенного сырья
Согласно уровню техники, маслосодержащие биогенные исходные материалы, такие как семена масличных растений, например, рапс или соевые бобы, перед извлечением из них белков и/или углеводов сначала обезмасливают, для чего семена или зерна отжимают или экстрагируют с помощью органических растворителей. Это необходимо, потому что липофильные соединения, прежде всего триглицериды, в противном случае выводятся вместе с белками или углеводами, тем самым снижая качество продукта. Полное удаление масла из семян растений или экстрактов требуется также из–за пахучих и вкусовых веществ, содержащихся в масляной фракции. Из литературы известно, что оставшиеся липиды накапливаются во время выделения белка в белковой фракции и отрицательно влияют на органолептические свойства (горький, прогорклый вкус и запах). Этот порок вкуса переносится при применении белковых препаратов на пищевые продукты и поэтому нежелателен.
2
Для удаления масла в предшествующем уровне техники предложены способы, в которых неполярные липиды экстрагировали из водных растворов/суспензий измельченных семян растений путем контактирования растительного материала с органическими растворителями при комнатной или повышенной температуре в течение продолжительного периода времени. После этого нейтральные жиры и растворенные токсины находятся в растворителе. Такие применения требуют повышенных расходов на процесс и могут привести к тому, что органические растворители останутся в продуктах, подлежащих восстановлению. Это имеет место, в частности, когда используемый растворитель представляет собой спирт, который можно снова удалить из водной фазы только с большими затратами, что следовательно, значительно ограничивает возможность повторного использования водного экстракционного раствора. Кроме того, ценные ингредиенты необратимо повреждаются спиртами, такими как полифенолы. В патенте DE10101326 А1 был представлен упрощенный способ, в котором в измельченные семена растений добавляли сверхкритический СО в качестве растворителя и получали с помощью фазового разделения неочищенное масло и загрязненный остаток, качественные свойства получаемых белковых фракций не раскрываются. Такие методы связаны со значительными затратами энергии и вряд ли подходят для широкомасштабного применения.
В других способах, опять же, процесс экстракции нейтральных липидов проводят непосредственно с органическими растворителями, такими как гексан или пентан, и обычно с использованием высоких температур. В этом случае амфифильные соединения, такие как свободные жирные кислоты, фосфолипиды или витамины и полифенолы, удаляются, в результате чего эти соединения теряются или должны быть извлечены из сточных вод. С другой стороны, было показано, что обогащенные лецитином белковые концентраты обладают превосходными эмульгирующими свойствами и поэтому представляют большой интерес для пищевой промышленности. С этой целью очищенный или неочищенный лецитин добавляют к выделенному белку в соответствии с предшествующим уровнем техники, например, с использованием метода распыления. Такая процедура требует значительных технологических и, следовательно, экономических усилий для получения белковых изолятов с исключительно хорошими эмульгирующими свойствами. В исследовании качественных различий 2 белковых фракций, полученных из жмыха рапса, причем одна фракция была получена после обезжиривания гексаном с последующим водным фракционированием и осаждением кислотой, а другая – водным фракционированием и извлечением белковой фракции путем ультрацентрифугирования, при этом оказалось, что растворимость белковой фракции в воде при первом методе при pH 7–9 составляла всего 24%, тогда как во втором методе она составляла 50% (Yumiko Yoshie–Stark, Chemical composition, functional properties, and bioactivities of rapeseed protein isolates, Food Chemistry, Volume 107, 2008, p. 32–39). Из литературы известно, что на растворимость глобулинов влияет фолдинг белковой цепи. Если физическая модификация путем сдвига pH и/или термической обработки выше температуры денатурации, структура и распределение заряда изменяются на молекулярной поверхности. Когда неполярные аминокислотные остатки попадают на границы с растворителем, растворимость значительно уменьшается. Некоторые физические модификации структуры, например, те, которые являются pH–индуцированными, часто являются обратимыми, тогда как термическая денатурация обычно приводит к необратимым структурным изменениям и изменениям свойств. Следовательно, выгодно использовать способ удаления масла, в котором не используется ни органический растворитель, ни нагрев.
Неожиданно было обнаружено, что при применении способа согласно изобретению ни присутствие органического растворителя, ни использование повышенной температуры не требуется для отделения нейтральных липидов от белков и углеводов. Кроме того, с вариантами способа в соответствии с изобретением было возможно получить белковые фракции, в которых фосфолипиды присутствовали в количестве от 2 до 15 вес.%. Кроме того, помимо фосфолипидов в белковых или углеводных фракциях могут быть обнаружены другие так называемые жиросодержащие вещества, такие как свободные жирные кислоты, каротиноиды, изофлавоноиды, токоферолы. Такие амфифильные ингредиенты биогенных исходных материалов обладают высоким питательным потенциалом и могут быть желательны в белковых и углеводных фракциях. Было показано, что такие амфифильные соединения могут быть получены в химически и физически неизменном виде вместе с белковыми фракциями, получаемыми в процессе. Кроме того, полученные белковые фракции не имели вкуса. Кроме того, полученные белковые фракции показали очень хорошие физические свойства с растворимостью в воде (NSI), которая составляла >70%.
Кроме того, с помощью способов по изобретению можно достичь разделения нейтральных жиров. Поскольку они обычно присутствуют в виде мицелл вместе с фосфолипидами и/или гликоглицеролипидами, их разделение в водной среде значительно затруднено. Неожиданно было обнаружено, что при определенных условиях в ходе способа согласно изобретению возможно полностью или почти полностью отделить нейтрализованные липиды от других компонентов биогенного исходного материала и отделить их. В особенно предпочтительном варианте осуществления способа температуру реакционной смеси на стадии 2b) или 2) повышают и/или до, или во время подачи и смешивания конденсирующего агента на стадии 3). Предпочтительным является повышение температуры до 50–95°C, более предпочтительно до 55–75°C и более предпочтительно до 60–70°C. Было обнаружено, что связанные с ними нейтральные жиры растворяются и оседают на поверхности водной реакционной смеси в соответствии с их удельным весом. Предпочтительно конденсирующие агенты добавляют только после достижения желаемой температуры и использования слабого перемешивания среды. Особенно выгодно выполнять один или несколько технологических этапов 2a1) – 2a3) и/или 2b1) – 2b3) по отдельности или вместе до или во время или после того, как было достигнуто повышение температуры. Предпочтительно, извлечение образующейся липидной фазы моно провести, например, посредством счерпывания или перелива.
Предпочтителен водный способ удаление масла из растительных белков, который можно провести при комнатной температуре и/или повышенной температуре.
Предпочтительным является способ разделения органических компонентов растительного сырья, в котором удаление нейтральных липидов осуществляется посредством водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, и получают белковую фракцию, имеющую растворимость в воде >70%. Особенно предпочтительным является вариант осуществления способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды представляют собой растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды.
Предпочтительным является способ разделения органических компонентов растительного сырья, в котором удаление нейтральных липидов, а также извлечение белков осуществляется посредством водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, без нагревания. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Отсутствие нагревания означает при этом, что температура не превышает 60°C.
Предпочтительной является белковая фракция, не содержащая нейтральных жиров.
При этом отсутствие нейтральных жиров означает массовую долю <0,1 вес.%.
Неожиданно оказалось, что в способе водного расщепления согласно изобретению происходит самопроизвольное разделение фаз нейтральных липидов и водной фазы. Эти липидные фазы показали лишь незначительное образование эмульсии в области межфазной границы и частично были почти прозрачными. Разделение может быть достигнуто путем отдельного слива фаз. Из образцов нижележащей водной фазы могли быть извлечены органические растворители без нейтральных липидов. Таким образом, этот технологический эффект, является особенно выгодным, поскольку дополнительная стадия процесса для удаления нейтральных липидов растворителями не требуется. Процесс отделения осадка может быть ускорен методами центробежной сепарации. Кроме того, обезжиривание липидной фазы может происходить на различных этапах процесса. В предпочтительном варианте осуществления способа удаление самопроизвольно разделяющейся липидной фазы осуществляется непрерывно или периодически в резервуаре с контролируемым выпуском в верхней области, так что липидная фаза может выходить через выпускное отверстие с непрерывным заполнением резервуара, составляющей липидную фазу или в случае прерывистого заполнения отделяется перед сливом водной фазы. В предпочтительном варианте осуществления способа липидную фазу удаляют после стадии процесса 2b) или 2), где предпочтительно уже имеет место полный раствор органических компонентов. В еще одном предпочтительном варианте осуществления снятие липидной фазы происходит после отделения твердых веществ на стадии процесса 3). В дополнительном предпочтительном осуществлении способа счерпывания происходит после изменения рН водного раствора. Это особенно выгодно, в частности, если для разделения конденсированной белковой фазы всю водную фазу фракционируют с помощью центробежного сепаратора, причем разделение фаз с помощью трикантера является особенно выгодным. Это позволяет особенно выгодным способом разделить три присутствующие фазы: твердую, водную фазу и липидную фазу на одной стадии процесса и получить их с высокой степенью чистоты. Если нейтральная жировая фаза была добавлена к водному технологическому раствору на какой–то технологической стадии, она может быть снова удалена на той же или на одной из последующих стадий процесса, используя вышеупомянутые способы.
Разделению нейтральной жировой фазы способствует высокая степень разбавления водной фазы водной технологической смеси по отношению к содержанию в ней твердых веществ или повышенная температура процесса.
Дезинтеграция растительного сырья и получаемых продуктов
Способ по изобретению направлен также на полную переработку всех компонентов растительного сырья. В предшествующем уровне техники для эффективного фракционирования компонентов, таких как белковая фракция с содержанием белка >80 вес.%, необходимо провести механическую дезинтеграцию растительного сырья для получения очень тонкой муки или порошка. Этот процесс является энергоемким и не позволяет отделить все компоненты друг от друга, чтобы получить чистые фракции веществ.
Неожиданно оказалось, что стадии процесса согласно изобретению также позволяют дезинтегрировать растительный исходный материал и, как результат, обходиться без сложных процессов механического выщелачивания. В то же время можно обеспечить возможность полного использования всех компонентов растительного сырья с высокой степенью чистоты. Таким образом, удалось показать, что нет необходимости механически дезинтегрировать исходное сырья максимально мелко, чтобы обеспечить высокую эффективность разделения материала с помощью способа по изобретению; благодаря более мелкой механической фрагментации была уменьшена только продолжительность пропитки растительного исходного материала водными растворами в соответствии с изобретением, полученные продукта были таким же, как если бы происходило только грубое разделение растительного исходного материала, как в случае шрота или крупы, по сравнению с тонкой мукой. Также было установлено, что даже крупные агрегаты сантиметрового масштаба со временем полностью проникают в водные растворы согласно изобретению, что не имеет место в случае водных растворов, содержащих основания, кислоты или ПАВы. Однако обязательным условием является наличие водопроницаемости у выщелачиваемого растительного сырья. Поэтому в одном предпочтительном варианте осуществления сначала производится выщелачивание растительного оболочечного материала, который образует водоотталкивающий и/или непроницаемый для воды слой или слои, чтобы растительное сырье могло проникать в водные растворы согласно изобретению при комнатной температуре. С помощью способов, описанных в данном документе, легко можно установить, была ли достаточной дезинтеграция растительного сырья и были ли компоненты отделены друг от друга и, таким образом, могут быть обособлены в распределительном объеме. Таким образом, способ по изобретению особенно хорошо подходит для дезинтеграции недезинтегрированного или лишь слегка механически дезинтегрированного растительного сырья с одновременным отделением/разделением компонентов растительного исходного материала, что позволяет извлекать компоненты в чистом виде. В этом случае механическая дезинтеграция не требуется, в частности, если водные растворы согласно изобретению, содержащие растворенные аминокислоты и/или пептиды, могут свободно проходить через растительный исходный материал.
Предпочтительным является способ дезинтеграции растительного сырья водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды, посредством которого компоненты сырья можно извлечь в чистой форме. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
В другом аспекте изобретение направлено на полное использование всех компонентов семян, зерен или ядер растений. Как правило, способы, известные из уровня техники, направлены на то, чтобы сделать только часть компонентов извлекаемой в максимально чистой форме, а способов полного выщелачивания растительного сырья не имеется.
Неожиданно оказалось, что со способом согласно изобретению теперь возможно отделить все составляющие, которые присутствуют в исходных растительных материалах, друг от друга и предоставить их в чистом виде для коммерческого использования. Это относится, в частности, к основным составляющим растительного исходного материала, таким как белки, углеводы, волокна на основе целлюлозы и богатые лигнином оболочки и нейтральные липиды, но также и к второстепенным компонентам, таким как фосфолипиды, гликолипиды, гликоглицеролипиды, красители, антиоксиданты или витамины и минералы.
Предпочтительным является способ, в котором без дальнейшей предварительной обработки растительного сырья проводится полная утилизация благодаря тому, что в результате водного выщелачивания основных компонентов их получают в чистой форме.
Таким образом, изобретение относится к способу полного водного выщелачивания растительного сырья для полной утилизации.
Кроме того, способ согласно изобретению подходит, в частности, для извлечения в неизмененной форме термолабильных соединений, которые присутствуют в биогенном сырья и структура и/или функциональность которых разрушаются при нагревании. Заявляемый способ позволяет выщелачивать и извлекать компоненты при температуре окружающей среды. Предпочтительно проводить технологические стадий при температуре водной фазы от 1°C до 60°C, более предпочтительно от 5°C до 40°C, более предпочтительно от 10°C до 40°C и особенно предпочтительно от 15°C и 35°C.
Получаемые белковые фракции и малые фракции
В другом аспекте изобретение относится к пахучим и вкусовым веществам, которые содержатся, в частности, семенах растений и преимущественно связаны с находящимися там белками. Эти соединения, такие как кетоны или альдегиды, сложно отделить с использованием методов предшествующего уровня техники. Водный способ, с помощью которого вкусовые или красящие вещества могут быть отделены и удалены, не известны. Из уровня техники известны способы, с помощью которых сначала проводят удаление горьких веществ путем обработки шрота кислотами, прежде чем проводить экстракцию других компонентов (DE 537265). Такие способы требуют больших расходов и имеют ограниченную эффективность.
Теперь же неожиданно было обнаружено, что путем отделения/разделения компонентов биогенного сырья с помощью водных растворов, содержащих растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды, можно также освободить пахучие и вкусовые вещества от их связей и вымыть в водный распределительный раствор. Можно предположить, что расширение белков в результате гидратируемости, достигнутой с помощью предлагаемого способа, способствует отделению пахучих и вкусовых веществ и предотвращает повторное осаждение. Осветленные водные растворы, полученные после отделения твердых веществ и конденсированных/агрегированных/комплексированных растворимых компонентов (белков), содержат в высокой степени пахучие и вкусовые вещества. В результате извлекаемые белковые фракции полностью или почти не имеют запаха и вкуса. При получении белковой фракции с помощью экспериментов по водной экстракции, проводимых без соединений по настоящему изобретению, пахучие и вкусовые вещества (особенно горькие агенты) оставались связанными с белковой фракцией и в дальнейшем находились в извлекаемом белковом экстракте, полученном осаждением или центробежным разделением, что приводило к нежелательным органолептическим и питательным эффектам. Таким образом, в одном варианте осуществления способа могут быть получены белковые фракции, которые имеют слабый вкус или не имеют вкуса. С другой стороны, получают растворенные пахучие и вкусовые вещества, включая горькие вещества, которые могут быть выделены отдельно. Для этой цели известны способы из уровня техники.
Предпочтение отдается процессу, в котором пахучие и вкусовые вещества, и/или несъедобные соединения, и/или эндогенные или экзогенные токсины отделяются от компонентов и отделяются.
Предпочтительным является способ извлечения биогенных пахучих и вкусовых веществ.
В одном варианте осуществления стадии способа по изобретению можно также использовать для очистки белковых фракций. Было показано, что не только пахучие и вкусовые вещества могут быть растворены и отделены от компонентов биогенного исходного сырья, но и другие соединения физиологического или нефизиологического происхождения. Физиологические соединения включают, наряду с другими, фитостеролы, гликозиды, алкалоиды, инозиты, полифенолы, флавиноиды, витамины, фитостеролы, сапонины, глюкоинолаты, фитоэстрогены, монотерпены и эндогенные токсины, такие как сложные эфиры форбола или некоторые жирные кислоты, такие как эруковая кислота или фитиновая кислота. Нефизиологические соединения включают, наряжу с прочим, пестициды, гербициды, фунгициды или экзогенные токсины, например грибы, такие как афлатоксины, охратоксины, токсины альтернарии, монометиловый эфир альтериола, альтенуен и тенуаконовая кислота, фумонизины, токсины фузариума или алкалоиды спорыньи. Как указывалось ранее, некоторые из соединений физиологического происхождения ответственны за анти–питательные свойства, как, например, α–глюкозидазы, ингибиторы трипсина, фитиновая кислота, дубильные вещества или окисленные фенолы. Можно показать, что белковые фракции, полученные способом согласно изобретению, практически не имеют измеримых следов антинутритивных или токсических соединений, если они присутствуют в биогенном исходном сырье.
Предпочтение отдается способу отделения и разделения пахучих и вкусовых веществ и/или антинутритивных соединений, и/или эндогенных или экзогенных токсинов.
Предпочтительны белковые фракции с низким содержанием вкусовых веществ и без или с минимальным остаточным содержанием антинутритивных соединений и/или токсинов.
Также было обнаружено, что даже уже выделенные фракции компонентов, которые присутствуют в биогенном исходном сырье, могут быть очищены с помощью одного из способов согласно изобретению от сопутствующих/второстепенных компонентов. Особенно выгодно, что только уже разделенные белковые фракции должны обрабатываться водными выщелачивающими растворами, раскрытыми здесь. Таким образом, можно показать, что в концентрате белка из культуры водорослей с высокой долей хлорофилла, нейтральных липидов и карбоновых кислот, который присутствовал в порошкообразной форме и использовался вместо биогенного сырья на технологической стадии 1), и обрабатывался на последовательных стадиях процесса согласно изобретению, было достигнуто практически полное разделение хлорофилла, нейтральных липидов и карбоновых кислот, так что полученный белковый концентрат не содержал или практически не содержал хлорофилла и не содержал нейтральных липидов или карбоновых кислот. Кроме того, конденсат молочного белка с высоким содержанием нейтральных липидов, фосфолипидов и свободных жирных кислот, а также растворимых углеводов, обрабатывали на технологических стадий 2, 4 и 5. Полученная белковая масса имела содержание белка (в пересчете на сухое вещество), которое на 11 вес.% превышало содержание в исходном материале. В белковой фракции имелся только очень низкий уровень углеводов, свободных жирных кислот не было, а нейтральные липиды и фосфолипиды присутствовали в диапазоне менее 1 вес.% от массы белка. В другом исследовании в качестве исходного материала использовали рыбную муку, имеющую содержание твердых веществ 32 вес.%, содержание белка 51 вес.% и содержание липидов 12 вес.%, и обрабатывали способом по изобретению. Стадия 2b) проводилась при температуре 60°С. В конце стадии чуть мутную липидную фракцию, которая плавала в технологической жидкости, удаляли счерпыванием. Твердые вещества, полученные на стадии 3, не имели прикрепленных растворимых соединений. Полученная белковая масса не содержала твердых веществ и свободных жирных или нейтральных липидов.
Белковые фракции, полученные на технологической стадии 5 (P1, согласно схеме 1), или другие белковые фракции повторно или в первый раз полностью растворяли в одном из выщелачивающих растворов, если это необходимо или для выполнения конкретных требований, для очистки. Пропорции и концентрации, а также составы выщелачивающих растворов должны выбираться аналогично таковым на стадии 2а. Это же относится к pH технологического раствора, который предпочтительно регулируется в интервале от 6,5 до 13, более предпочтительно от 7 до 12 и более предпочтительно от 8 до 12. Чтобы получить гомогенный раствор или суспензию, можно использовать сдвиговый смеситель. Условия процесса и время пребывания также могут быть определены аналогично условиям стадии 2а. Извлечением фракции растворенного белка проводят затем в соответствии с технологическими этапами 4 и 5.
Все получаемые белковые фракции в описанных исследованиях не имели запаха и вкуса, хотя исходные продукты имели заметный собственный вкус.
Если желательны или требуются дезактивация и/или удаление антинутритивных и/или токсических соединений из получаемых белковых фракций, могут быть использованы методы предшествующего уровня техники. Так, например, можно гомогенизировать полученную белковую массу с подходящим количеством воды и нагревать до определенной температуры, при которой протекает дезактивация, например, ферментов. Из литературы известно, что ферменты, присутствующие в белковой муке, растворенной в воде, полностью деактивируются через несколько минут при температуре 85–90°С. Напротив, такая дезактивация в сухой белковой муке или в зернах невозможна. Таким образом, способ позволяет в белках, которые окружают термочувствительные соединения, такие как токсины или ферменты, инактивировать или изменять термочувствительные соединения в водном растворе, содержащем растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды, тем, что белки, содержащих термочувствительные соединения, суспендируют в водном растворе и нагревают вместе с ним. Предпочтителен нагрев до температуры 50–140°, более предпочтительно 60–121°, более предпочтительно 70–90°. Продолжительность термообработки зависит от дезактивируемого соединения и должна быть определена экспериментально.
Предпочтительным является способ деактивации ферментов и токсинов в водной растворенной белковой фракции.
Со способом водного выщелачивания с особенно большим успехом можно отделить органические компоненты сырья друг от друга и разделить. Волокнистые или дисперсные материалы, отделенные от водной технологической смеси простым просеиванием и освобожденные от остаточной/прилипшей воды, были практически чистыми, т.е. посредством дополнительных стадий промывки водными растворами или органическими растворителями нельзя отделить или можно отделить лишь минимальное количество растворимых органических соединений. Достигнутое разложение компонентов исходного материала также можно использовать для экстракции ингредиентов, которые мешают дальнейшей обработке и могут быть вынесены в фазу продукта уже в состоянии растворенности в водной технологической смеси. Это может быть сделано способами предшествующего уровня техники. В предпочтительном варианте осуществления способа фенолы и/или полифенольные соединения удаляют из водной распределительной смеси стадий процесса 2), 2b), 3) или 6.3) путем их связывания с помощью адсорбционных методов. Подходящими для этой цели являются, например, ионообменные смолы, цеолиты или активированный уголь и глины. Дополнительные предпочтительные варианты осуществления способа, в которых несмешивающуюся с водой органическую фазу смешивают с водными реакционными смесями, чтобы связать в них амфифильные и/или липофильные соединения и отделить посредством разделения фаз, уже были описаны. Особенно подходящими здесь являются парафиновые масла, алифатические или циклические углеводороды, а также метиловые эфиры жирных кислот или парафиновые соединения. Предпочтительно проводить тщательное перемешивание или контактирование фаз. Этот тип способа особенно подходит для связывания и выведения органических соединений, которые являются липофильными и/или амфифильными и должны быть удалены из водной реакционной смеси в органической фазе. Отделение органической фазы предпочтительно осуществляют путем самопроизвольного разделения фаз, после чего фазы могут быть разделены одним из способов, описанных здесь. Органические соединения, удаляемые таким способом, включают, наряду с прочими, липофильные красящие вещества, такие как каротиноиды или хлорофиллы, липофильные витамины, такие как ретиол, кальциферол или токоферол, фитостеролы, полифенолы, сапонины, глюкоинолаты, фитоэстрогены или монотерп. Можно показать, что амфифильные или липофильные соединения, выделяемые в липидную фазу, могут быть извлечены из нее с использованием установленных методов и могут быть переработаны. Например, из липидных фаз можно извлечь хлорофиллы с чистотой >80% или гликоглицеролипиды с чистотой >70%. Кроме того, здесь также может быть применяться рециркуляция фазы липидного экстрагирующего агента.
Предпочтительным является способ, в котором амфифильные и/или липофильные соединения разделяют и делают извлекаемыми тем, что органическую смесь смешивают с водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды, и затем липидную фазу отделяют. Особенно предпочтителен вариант способа, при котором растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами.
Таким образом, способ также направлен на извлечение белковой фракции со слабым запахом и вкусом. Слабый запах и вкус в этом контексте означают, что количество ощущаемых пахучих и вкусовых веществ уменьшено по сравнению с исходным материалом предпочтительно на >70%, более предпочтительно на >85% и более предпочтительно на >95%. Другими словами, одним из способов согласно изобретению может быть получена белковая фракция, которая содержит <30%, более предпочтительно <15% и более предпочтительно <5%, ощущаемых пахучих и вкусовых веществ по сравнению с исходным материалом. Кроме того, способ также направлен на получение белковой фракции, которая не имеет посторонних привкусов.
Предпочтительным является способ получения белковых фракций, которые не содержат посторонних запахов.
Предпочтительным является способ получения белковой фракции со слабым запахом и вкусом.
Предпочтительной является белковая фракция со слабым запахом и вкусом.
Неожиданно оказалось, что и токсины семян, такие как сложные эфиры эруковой кислоты или форбола, и вредные вещества, поглощаемые семенами, такие как пестициды, гербициды, фунгициды, могут быть переведены в раствор способом выщелачивания. Такие соединения больше не были связаны с белками в распределительной фазе. Оказалось, что аналогично поведению пахучих и вкусовых веществ, растворенные токсины или опасные вещества оставались в растворе и присутствовали только в минимальных количествах или вообще не присутствовали в получаемой белковой фракции. Таким образом, способ направлен на растворение токсинов и опасных веществ из исходного материала. В этом контексте растворение означает, что >70 вес.%, более предпочтительно >85 вес.% и еще более предпочтительно >95 вес.% токсинов или опасных веществ, присутствующих в исходном материале, были полностью растворены в водном растворе распределительной фазы, т.е. не связаны с белком. Другими словами, любым из способов по изобретению может быть получена белковая фракция с низким содержанием токсинов и опасных веществ, содержащая <30%, более предпочтительно <15% и более предпочтительно <5% токсинов или опасных веществ по сравнению с исходным материалом.
Предпочтительным является способ получения белковых фракций с низким содержанием токсинов и опасных веществ.
Отделение белка
В исследованиях по выделению растворенных белков из водных растворов с другими растворенными растворимыми компонентами, которые получены способом отделения/разделения в водном растворе, содержащем растворенные аминокислоты и/или пептиды, было обнаружено, что в результате гидратации белков, достигаемой посредством способа, их благодаря подходящему выбору параметров процесса можно извлечь в очень чистой фракции. Чистый означает, что белковые фракции имеют содержание белка предпочтительно >60 вес.%, более предпочтительно >70 вес.%, более предпочтительно >80 вес.%, еще более предпочтительно >85 вес.% и наиболее предпочтительно >90 вес.%. Это имело место, в частности, при использовании катионных аминокислот и/или пептидов.
Было обнаружено, что такие чистые белковые фракции могут быть получены, в частности, благодаря тому, что имеется большой распределительный объем после выщелачивания компонентов согласно изобретению. Такие растворенные белки, например, проходят через мембранный фильтр с проницаемостью пор по меньшей мере 1 мкм. Это позволяет разделить растворенные белки по размеру. Кроме того, было обнаружено, что именно в этой ситуации оптимальной гидратации растворенных белков и наличия физиологического диапазона рН происходит очень быстрое и выраженное взаимодействие с перечисленными здесь конденсирующими агентами, в результате чего происходит объединение гидратированных белков с вытеснением или исключением гидратированных белков из технологической воды. Это можно понять, например, из того факта, что происходит образование пространственных структур, видимых невооруженным глазом, с частичным или полным осветлением технологической жидкости, которая осаждается очень медленно после их образования. В таком случае технологическая жидкость окрашивается от умеренной до интенсивной и содержит пахучие и вкусовые вещества, а также растворимые углеводы. Таким образом, процесс гидратации и конденсации требует, чтобы соединения, ранее выделенные из белков, оставались в растворенном состоянии в технологической водной фазе и не соединялись с конденсирующимися белками или с конденсированными белками.
Способ также открывает возможность использования очень разных соединений в качестве конденсирующих агентов для растворенных белков, в результате чего могут быть достигнуты дополнительные очень выгодные эффекты на доступные фракции чистого белка. Таким образом, например, могут быть использованы конденсирующие агенты, которые объединяются с белками и остаются в получаемой белковой фракции. Таким образом, например, антиоксиданты, такие как аскорбиновая кислота или соединения с поверхностно–активными свойствами, такие как гликоглицеролипиды, или соединения кальция, такие как карбонат Са, могут быть введены целенаправленно и дозированы в получаемую белковую фракцию, а также в различных комбинациях. Предпочтительно, полученные белковые фракции сохраняют очень хорошие свойства растворимости, полученные способами по изобретению.
Пи этом особенно выгодным оказалось, что белковые фракции, получаемые этими способами, имели очень однородную консистенцию и pH от 6,0 до 7,5. После центробежного отделения связанной воды получаемая пастообразная масса остается гомогенной и может легко растворяться в воде. Это может быть использовано особенно выгодным способом для полного растворения получаемой фракции конденсированного белка на стадии промывания водой или протонным растворителем, а затем для разделения новым центрифугированием. Однако также очень легко получить суспензию в слегка или полностью неполярном растворителе, которая также позволяет сильно гидрофобным соединениям растворяться из массы растворенного белка. Таким образом, с помощью технологии согласно изобретению может быть обеспечено последовательное выщелачивание органических соединений в получаемых белковых фракциях. Кроме того, также возможно удалить полярные соединения, например электролиты, которые содержатся в остаточной влажности. Для этой цели особенно подходит белковая фракция, полученная способом по изобретению и предпочтительно присутствующая в очень обезвоженной белковой массе с помощью фильтрующих технологий, которая помещается в фильтровальную ткань и вводится в деионизированную воду или через которую она протекает. Было обнаружено, что из белковой массы практически не теряются заметные количества белков.
Таким образом, с помощью стадий и способа могут быть получены белковые фракции высокой степени чистоты, которые соответствуют спецификациям продуктов белковых конденсатов, белковых концентратов и белковых изолятов.
Предпочтительным является способ получения белковых конденсатов и/или белковых концентратов и/или белковых изолятов из органического исходного материала с помощью водных растворов, содержащих растворенные аминокислоты и/или пептиды. Особенно предпочтителен вариант способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды представляют собой растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды.
Другие полезные эффекты возникают из–за консистенции получаемых белковых фракций, которые можно регулировать с помощью управления процессом. Так, могут быть получены белковые фракции, которые являются жидкими, пастообразными, стабильными или рассыпчатыми. Также выгодно, что загущенные белковые фракции могут быть очень легко растворены в воде и могут подаваться в текучей форме, например, в процессе распылительной сушки для получения порошка.
Получаемая фракция углеводов
Углеводы присутствуют в семенах, зернах или ядрах растений преимущественно в форме амиопластов, так называемых крахмальных зерен. Они в значительной степени разрушаются при прессовании и измельчении, выделяя гликоген. Эти подходящие для питания человека полисахариды находятся преимущественно в высокомолекулярной форме в виде крахмала. Крахмал состоит из микроскопически небольших полимерных твердых частиц, которые в зависимости от вида или сорта растения имеют характерный размер и форму, а также различные пропорции амилозы и амилопектина. Нативные крахмальные зерна нерастворимы в воде. Они только обратимо набухают в холодной воде до 28 об.%, причем свободные гидроксильные группы молекул крахмала образуют водородные связи. Выше определенной температуры, которая зависит от типа крахмала, крахмал желатинизируется в очень небольшом температурном интервале. Эта желатинизация необратима и связана с размягчением структуры аморфного крахмала с постепенным поглощением воды и отщеплением водородных мостиковых связей.
Со способом согласно изобретению растворенные и нерастворенные, а также нерастворимые углеводы могут быть отделены от других органических и неорганических соединений очень выгодным образом и выделены, чтобы обеспечить их дальнейшее использование.
В одном варианте осуществления технологический этап 2), или 2a) и 2b), а также 3) проводят в холодных условиях или в условиях охлаждения (<10°C). В результате расщепление сложных углеводов, в зависимости от времени процесса, может быть уменьшено до необходимого уровня, так что, например, высвобождение амилопектинов не происходит или происходит лишь в небольшой степени. Кроме того, способность к набуханию сложных углеводов сводится к минимуму, в результате чего сложные углеводы могут быть получены в практически неизменном состоянии по сравнению с исходным состоянием, но могут быть освобождены от других компонентов исходной смеси. Особенно выгодным образом нерастворенные сложные углеводы, которые соответствуют, например, крахмальному зерну или его частям, могут быть отделены от других твердых веществ и растворимых растворенных соединений простыми методами фильтрации или методами вихревого тока. После сушки, например, в сушильном шкафу, их можно использовать, например, для производства кукурузного крахмала.
Нерастворенные углеводы находятся, например, в виде полисахаридов, которые, в зависимости от молекулярного веса, имеют разные скорости осаждения. Было обнаружено, что полисахариды, которые можно удалить из смеси с технологического этапа 2b), или 2), или 3) нефильтрационными методами, осаждаются очень медленно. Неожиданно оказалось, что эти соединения при подходящем выборке агента конденсации для конденсации/ агрегирования/комплексообразования находящихся в смеси белков не включены в конденсаты/агрегаты/комплексы или не связаны с ними, так что эта фракция углеводов остается в осветленной технологической воде, если конденсированные растворимые белки отделяют с подходящим фильтрующим материалом. Было обнаружено, что после отделения белков или при необходимости также других фракций, например, липидов или амфифильных соединений, находящиеся в технологической воде высокомолекулярные углеводы можно отделить методами центрифугирования, например, с помощью декантатора или сепаратора. Получаемое тем самым твердое вещество можно дополнительно очистить с помощью простого технологического процесса. Неожиданно было обнаружено, что с этими же водными растворами, содержащими растворенные аминокислоты и/или пептиды, осуществить очистку получаемых высокомолекулярных углеводов. Особенно подходящими для этого были катионные аминокислоты/пептиды. Для этого фракцию углеводов, предпочтительно освобожденную от свободной жидкости, добавляли в резервуар с одним из водных растворов согласно изобретению, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды, в одной из указанных здесь концентраций и растворяли. После периода пребывания предпочтительно от 2 минут до 3 дней, более предпочтительно от 5 минут до 24 часов и более предпочтительно от 15 минут до 3 часов проводили разделение фаз, предпочтительно посредством методов фильтрации или методов центрифугирования. Получаемую массу можно высушить способом, известным из уровня техники и переработать в муку, которую можно использовать напрямую. Оказалось, что получается высокая чистота продукта. Можно показать, что при применении способа центрифугирования большая часть растворенных белков может удаляться с твердой фазой, поэтому для максимально полного отделения растворенных белков от твердых веществ подходят только фильтрационные методы или метод вихревого тока. В уровне техники это не было известно, как можно показать на примере китайской заявки CN 106 720 920 A. В ней не описывается, как можно отъединить волокна от белков и удалить. В частности, неясно, как происходит разделение белковой фазы. С другой стороны, с помощью этого способа можно целенаправленно вводить растворимые углеводы в получаемую белковую фракцию. Было обнаружено, что в определенных условиях растворенные углеводы можно ввести в образующийся/образованный конденсат/ агломерат/ комплекс белков, в результате чего образуется очень однородный комбинированный продукт. Дальнейшие преимущества вытекают из возможности нагрева выщелачивающей смеси и/или распределительной смеси. В результате сложные углеводы можно полностью или частично выщелочить или гидратировать и тем самым получить водорастворимые фракции углеводов. Таким образом, можно получить растворимые углеводы, как, например, пектины, которые затем можно включить в извлекаемую белковую фракцию и отделить вместе с ней, а также отдельно.
Предпочтительным является способ, в котором не растворимые в воде и/или нерастворенные углеводы отделяют от органических компонентов и используют.
Предпочтительным является способ, в котором растворенные углеводы конденсируют/агломерируют/образуют комплексы вместе с растворенными белками, в результате чего получают белково–углеводные конденсаты/агломераты/комплексы.
Предпочтительным является способ, в котором на этапе 4) растворенные углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды конденсируют/агломерируют/образуют комплексы вместе с растворенными белками, и в результате получают белково–углеводные конденсаты/агломераты/комплексы, содержащие углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды.
Предпочтителен способ, в котором нерастворимые углеводы приводят в растворимую форму и с растворенными белками конденсируют/агломерируют/комплексируют, в результате чего получается однородная смесь белков и углеводов.
В следующем аспекте изобретение относится к отделению углеводов из продуктов размола. Было обнаружено, что в случае крупнозернистой или тонкозернистой муки, полученной, например, в процессе ударного измельчения или помола и у которой крахмальные зерна преимущественно остаются неповрежденными, способом согласно изобретению можно практически без остатка удалить приставшие растворимые компоненты, в частности, растворимые белки. Тем самым можно очень простым методом просеивания получать неповрежденные крахмальные зерна в чистой форме и отделять. Так как они имеют другой размер ячеек для волокон на основе целлюлозы и богатых лигнином компонентов оболочки, можно сразу получить практически чистую фракцию крахмальных зерен или агрегатов углеводов. После сушки их можно обрабатывать дальше. При этом оказалось, что удаление белков из крахмальных зерен или сложных углеводов оказывает очень положительный эффект на хлебопекарные свойства получаемой в результате муки. Так, оказалось, что это приводит к большему объему в фазе замеса и на следующем за ней процессе выпечки, чем для муки, из которой белки не были удалены. Кроме того, происходило меньшее прилипание к поверхности противня. Далее, мука, получаемая из сложных углеводов, также не имела пороков вкуса, или посторонних запахов и/или вкуса.
Предпочтительным является способ, при котором из растительных продуктов отжима или размола можно отделить не содержащие белков сложные углеводы и/или крахмальные зерна в чистой форме.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения описываемый в настоящем документе способ включает также после этапа 4) и перед этапом 5) этап 4a):
отделение агрегированных белков и последующее добавление одного или нескольких дополнительных веществ, вызывающих агрегацию, для агрегирования растворенных углеводов согласно этапу 3).
Предпочтительным является способ, при котором получают не содержащую белков муку сложных углеводов или крахмальных зерен, которые по сравнению с мукой, содержащей белки, имеет лучшие хлебопекарные свойства.
При этом улучшенные хлебопекарные свойства означают, например, более разрыхленный объем, или меньшую липкость теста, или продукта брожения.
Особенно предпочтителен способ, в котором на этапе 3) после удаления твердых вещества из распределительной смеси с этапа 2b) с получением не содержащего волокон водного раствора водорастворимых и растворенных соединений сырья на этапе 3a) из отделенных твердых веществ отделяют не содержащие белка сложные углеводы и/или крахмальные зерна.
Настоящее изобретение относится также к не содержащим белков сложным или комплексно–связанным углеводам и/или крахмальным зернам, получаемым описываемым здесь способом.
В одном предпочтительном варианте осуществления не содержащие белков сложные или комплексно–связанные углеводы и/или крахмальные зерна получают способом, в котором на этапе 3) после удаления твердых веществ из распределительной смеси с этапа 2b) с получением не содержащего волокон водного раствора водорастворимых и растворенных соединений сырья, на этапе 3a) из отделенных твердых веществ отделяют не содержащие белка сложные углеводы и/или крахмальные зерна.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению на этапе 3) после удаления твердых веществ из распределительной смеси с этапа 2b) с получением не содержащего волокон водного раствора водорастворимых и растворенных соединений сырья на этапе 3a") из удаленных твердых веществ извлекают декомплексированные волокна на основе целлюлозы и/или декомплексированные богатые лигнином компоненты оболочки, и/или сложные/комплексно–связанные углеводы, которые не содержат растворенных растворимых соединений.
Кроме того, настоящее изобретение относится к волокнам на основе целлюлозы с водосвязывающей способностью >200 об.% и/или богатым лигнином оболочкам с жиросвязывающей способностью >200 вес.%, получаемым способом, описанным в настоящем документе.
Особенно предпочтительны волокна на основе целлюлозы с водосвязывающей способностью >200 об.% и/или богатые лигнином оболочки с жиросвязывающей способностью >200 вес.%, получаемые способом, в котором на этапе 3) после удаления твердых веществ из распределительной смеси с этапа 2b) с получением не содержащего волокон водного раствора водорастворимых и растворенных соединений сырья на этапе 3a) из удаленных твердых веществ извлекают декомплексированные волокна на основе целлюлозы и/или декомплексированные богатые лигнином компоненты оболочки, и/или сложные/комплексно–связанные углеводы, которые не содержат растворенных растворимых соединений
Кроме того, особенно предпочтителен способ, в котором на этапе 4) растворенные углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды агрегируют вместе с растворенными белками, и после этапа 5) на этапе 5a) получают белковые агрегаты, содержащие углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды.
Поэтому настоящее изобретение направлено также на содержащие углеводы агрегаты белков, получаемых способом согласно изобретению.
Особенно предпочтительны содержащие углеводы агрегаты белков, получаемых способом, в котором на этапе 4) растворенные углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды агрегируют вместе с растворенными белками, и после этапа 5) на этапе 5a) получают белковые агрегаты, содержащие углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды.
Волокна на основе целлюлозы и богатые лигнином компоненты оболочки
Вид и состав оболочечного материала зависит, конечно, от типа растительного сырья. Для получения муки перед размолом сначала отделяют оболочку, так как она обычно нежелательна в получаемых продуктах. Как правило, это удается сделать только с большими технологическими усилиями и с потерей материала зерен/семян вследствие механического измельчения/отделения. Волокна, которые содержатся в семенах, ядрах и зернах, а также в другом растительном сырье как структурные составляющие, нельзя отделить или выделить без остатка способами, известными из уровня техники, так как они целиком/по всей поверхности связаны и спрессованы с остальным содержимым. В частности, механическое отделение этих волокон согласно уровню техники невозможно.
Поэтому было совершенно неожиданным, что как богатые лигнином компоненты оболочки, так и волокна на основе целлюлозы можно выделить из растительного сырья и разуплотнить и можно напрямую получить в чистой форме. Так, после существенного удаления фракции связанной воды невозможно или почти невозможно обнаружить белки, растворимые углеводы, пахучие или вкусовые вещества или другие органические или неорганические отделяемые соединения. На микроскопическом уровне не наблюдается никакого прилипания других органических компонентов.
Богатые лигнином компоненты оболочки имеют содержание лигнина 50–95 вес.%. Они представляют собой субмиллиметровые пластинки или аморфную структуру. После сушки они находятся в текучей и сыпучей форме. Они обладают значительной влагоудерживающей способностью, которая может составлять >40%. Волокна на основе целлюлозы имеют на микроскопическом уровне похожую на вату трехмерную пространственную структуру со средними диаметрами от 50 мкм до 500 мкм при коэффициенте формы (длина/диаметр) от 1:1 до 1000:1.
Речь идет о разобщенных/дискретных структурах, которые не связаны друг с другом и которые имеют очень малый погонный вес, предпочтительно <70 мг/100м. Было найдено, что такие волокна на основе целлюлозы существенно отличаются от целлюлозных волокон, полученных, например, из стеблей или древесины, своим химическим составом, вторичной и третичной структурой, а также физико–химическими свойствами. Кроме того, было найдено, что как получаемые волокна на основе целлюлозы, так и богатые лигнином компоненты оболочки имеют высокую водосвязывающую способность, которая составляет более 200 об.%.
Кроме того, было найдено, что как богатые лигнином компоненты оболочки, так и волокна на основе целлюлозы не содержат или почти не содержат пахучих или вкусовых веществ или красящих веществ, которые растворяются в водной среде. Поэтому полученные этим способом богатые лигнином компоненты оболочки и волокна на основе целлюлозы могут напрямую применяться в форме, в которой они могут быть извлечены и получены способами согласно изобретению, или после сушки, которая может проводиться методами, известными из уровня техники, или их можно отправить на дальнейшую обработку.
Предпочтителен способ, в котором из биогенного сырья получают чистые фракции оболочки на основе лигнина и/или волокна на основе целлюлозы, которые имеют водосвязывающую способность >200 об.%.
Неожиданно было обнаружено, что высушенные компоненты оболочки на основе лигнина, помимо высокой водосвязывающей способности и высокой водоудерживающей способности, имеют также очень высокую способность связывать масла и жиры. В опытах с различными богатыми лигнином компонентами оболочки способность связывания масле и жиров составила от 250 до 550 вес.%. Следует отметить, что силы гидрофобного взаимодействия на поверхности приводят к очень быстрому переносу масел и жиров вдоль наружных поверхностей гранулята. Как результат, масла и жиры могут продвигаться через насыпанный гранулят на основе лигнина против градиента давления посредством капиллярных сил на внутренних и внешних поверхностях. При этом высота подъема в опытах с вертикальными трубками составила более 5 см.
Кроме того, оказалось, что высушенные и распыленные в порошок волокна на основе целлюлозы также имеют очень высокую способность связывать масла и жиры, составляющую от 220 до 360 вес.%.
Предпочтительным является способ, в котором из биогенного сырья можно получить чистые фракции на основе лигнина и/или волокна на основе целлюлозы, которые имеют способность связывать масла и/или жиры > 200 вес.%.
Неожиданно было обнаружено, что богатые лигнином компоненты оболочки и волокна на основе целлюлозы, которые во многих исследованных растительных исходных материалах, как, например, выжимки рапса и ятрофы, находятся в фильтровальном остатке технологического этапа 3, можно легко отделить друг от друга методами, известными из уровня техники. Для этой цели можно с успехом применять метод вихревых токов, например, гидроциклоны, а также методы фильтрации. Оказалось, что в результате можно получить чистосортные фракции волокон на основе целлюлозы, с одной стороны, и богатые лигнином компоненты оболочки, с другой стороны, в которых отсутствуют или почти отсутствуют белки, растворимые углеводы, пахучие или вкусовые вещества, или другие органические или неорганические отделимые соединения, или соединения, из которых красящие вещества переходят в водную среду.
Полученные фракции оболочки или волокон предпочтительно освобождают от связанной воды, предпочтительно путем прессования. Альтернативно можно использовать процесс центрифугирования. Обезвоженные фракции оболочки или волокон могут быть использованы в полученной форме или полностью высушены. Способы сушки в данной области известны. Предпочтительной является сушка горячим воздухом. Предпочтительно, получаемые после сушки богатые лигнином компоненты оболочки находятся в легко разделяемой и сыпучей форме.
Было обнаружено, что полученные волокна на основе целлюлозы по химическому составу отличаются от целлюлозных волокон, а также производных целлюлозы. Тогда как в целлюлозных волокнах и производных целлюлозы не содержится практически никаких других элементов, помимо C, H и O, в волокнах на основе целлюлозы присутствует много других элементов, таких как N, S, P, Fe, Cl, Na, Ca, K, Ni, Cl, Cu, а также и другие элементы. Вследствие связывающих характеристик, обнаруженных для волокон на основе целлюлозы, считается, что эти элементы по меньшей мере частично принадлежат функциональным группам, которые напрямую или опосредовано связаны ковалентными связями с полимерными каркасными структурами. При этом может иметься непрямое ковалентное соединение, например, через остаток сахара или пептид. Но возможно также, что с полимерной каркасной структурой через переменные электростатические силы соединены также нековалентно связанные соединения, которые содержат такие функциональные группы или элементы. Наличие функциональных групп на поверхности волокон на основе целлюлозы является причиной многих эффектов, обнаруженных к настоящему времени.
Неожиданно оказалось, что получаемые волокна на основе целлюлозы превосходно подходят для различных применений для людей и животных. Например, было показано, что волокна на основе целлюлозы превосходно подходят для включения, составления или транспортировки или хранения веществ/соединений или даже микроорганизмов. В частности, для составления композиций белков, которые присутствуют в сухой или водорастворимой форме, пригодны волокна на основе целлюлозы. Кроме того, волокна на основе целлюлозы могут также использоваться в качестве замены углеводов или жиров в пищевых продуктах. Кроме того, они пригодны в качестве некалорийного волокна и обладают регулирующим стул действием. Кроме того, снижение веса может быть достигнуто с помощью диет, которые проводились с волокнами на основе целлюлозы, полученными в соответствии с изобретением. Кроме того, можно показать, что существуют и другие положительные эффекты, например, в отношении состава кремов/лосьонов/мазей или паст, или в отношении уменьшения неприятных запахов в пищевых продуктах или в отношении культивирования и повышения активности микроорганизмов, таких как дрожжи или водоросли.
Введение соединений в получаемые продукты
В другом аспекте изобретение относится к способу контролируемого введения и/или контактирования соединений в/на белковой фракции/белках, получаемых способами по изобретению. Этот вариант способа становится возможным благодаря выгодному растворению соединений, используемых для водного отделения/разделения. Может оказаться необходимым повысить концентрацию этого соединения(й) на последующих стадиях процесса. Так, например, свободные жирные кислоты, фосфолипиды, гликолипиды, антиоксиданты или водорастворимые витамины могут стабильно растворяться в водных технологических смесях, для чего могут использоваться соединения, уже присутствующие в реакционной смеси, или соединения могут добавляться в реакционную смесь в подходящей концентрации. Предпочтительно, эта стадия процесса происходит перед конденсацией/агрегацией/комплексированием белков. В одном варианте осуществления, предпочтительно путем изменения растворимости одного или нескольких растворенных соединений, осуществляется адгезия этих соединений к растворенным белкам в физиологически возникающем пространственном расположении, например, через гидрофильные и/или гидрофобные домены, тем самым связывая их. Предпочтительно осуществить это изменение растворимости одного или нескольких из этих соединений перед конденсацией/агрегацией/комплексированием растворенных белков, посредством чего предпочтительно происходит прикрепление одного или нескольких соединений к растворенным белкам. Особенно выгодным образом можно собрать одно или несколько соединений в области, которая из–за гидратации и физиологических условий, при которых происходит конденсация/агрегация/комплексирование растворенных белков, сильно расширенных белков, которые также физиологически представляют предпочтительную область связывания белка. Это обеспечивает "физиологическую нагрузку" растворенных белков, что приводит к особенно выгодным функциональным эффектам получаемых белковых фракций. Однако предпочтение также отдается изменению растворимости одного или нескольких соединений, которые должны быть приведены в контакт с растворенными белками, которое происходит во время начала конденсации/агрегации/комплексообразования белков. В результате может произойти поглощение в полученных конденсатах/агрегатах/комплексах.
Предпочтительно, изменение растворимости одного или нескольких растворенных соединений достигается путем регулирования pH, и/или солености, и/или температуры реакционной смеси, и/или введения газа, и/или добавления дополнительных соединений, таких как двухвалентные катионы. Так, можно показать, что в результате фосфолипиды, например, фосфотидилхолин, или жирные кислоты, например, линолевая кислота, связывались с белками и с получаемой белковой фракцией в весовом соотношении от 0,2 до 1,6 вес.%. Этот способ особенно предпочтителен, потому что наполнение белков другими органическими соединениями, что предпочтительно обусловлено электростатическими обменными силами, происходит путем самосборки и, таким образом, достигается физиологическое выравнивание и расположение соединений, благодаря чему становится возможной стабильная интеграция введенных соединений, в то же время белки могут быть стабилизированы. В этом контексте "стабилизированы" означает, что они имеют, наряду с прочим, более высокую стойкость к физическим воздействиям. Особо следует отметить, что, например, состав такого продукта, полученного путем самоорганизации белковых фракций, может быть значительно улучшен с помощью фосфолипидов или гликолипидов в водной среде. Кроме того, такие получаемые белковые фракции, которые были наполнены свободными жирными кислотами, значительно улучшали вкусовые ощущения. Кроме того, чувствительные к окислению соединения могут быть гомогенно введены и стабилизированы в белковых фракциях, расположенных таким образом. Такие свойства удалось подтвердить, в частности, для введенных свободных жирных кислот.
Получаемые продукты
Неожиданно со способом согласно изобретению были получены белковые фракции, не содержащие посторонних привкусов. Посторонних привкусы означают пахучие и вкусовые вещества, которые приводят к снижению качества продукта. Кроме того, выгодно, чтобы получаемые белковые фракции были практически полностью или полностью свободны от каких–либо веществ, обладающих ароматом и запахом, и, таким образом, чтобы получался белковый продукт, нейтральный по вкусу и запаху.
Предпочтительным является способ, в котором получают белковую фракцию, которая не имеет постороннего привкуса Предпочтительным является способ, в котором получают белковую фракцию, которая не имеет посторонних привкусов и/или практически не имеет запаха и вкуса.
Один очень выгодный аспект настоящего изобретения относится к возможности обогащения извлекаемых белковых фракций другими соединениями/группами веществ, тем самым получая продукты более высокого качества. Более высокое качество продукта связано, например, с более высокой питательной ценностью, достижимой по сравнению с фракцией чистого белка. Это тот случай, например, когда присутствует комбинация белков и растворимых углеводов. Дополнительные возможности для более высокой питательной ценности комбинированного продукта состоят во включении витаминов или антиоксидантов, которые предпочтительно происходят из самого исходного сырья, но также могут быть добавлены перед конденсацией/агрегацией/комплексированием раствора с растворенными белками. Качественно более высокое значение означает, кроме прочего, также достижимые свойства продукта. Так, например, в одном из вариантов осуществления изобретению фосфолипиды и/или гликолипиды могут прикрепляться к растворенным белкам или агрегировать с ними в процессе конденсации/агрегации/комплексообразования, что приводит к очень однородному продукту из белков и фосфолипидов и/или гликолипидов. Такой продукт характеризуется очень хорошей растворимостью белка, а также превосходными межфазными свойствами, что, например, приводит к улучшению качества, например, пищевых пен и эмульсий и позволяет их стабилизировать. Предпочтение отдается фракции белка, в которой индекс растворимости белка (PDI) составляет >80%. Кроме того, предпочтительной является белковая фракция, которая обеспечивает высокую стабильность пены.
Поэтому предпочтительны агрегированные белки со слабым запахом и вкусом и/или с низким содержанием токсинов и с низким уровнем опасности, которые могут быть получены в соответствии с этапом 5) способа согласно изобретению, имеющие индекс растворимости белка (PDI)>80%.
Кроме того, введение одного или нескольких соединений может обеспечить улучшенную стабильность при хранении, то есть при хранении не происходит, например, никаких изменений органолептических свойств. Другой аспект изобретения также направлен на получение стабильного при хранении белковой пищевой добавки. Так, удалось показать, что белковая фракция, которая может быть получена путем конденсации/агрегации/комплексирования белков и/или гликолипидов, и/или фосфолипидов, и/или антиоксидантов, и/или витаминов с помощью одного из способов согласно изобретению, обладает чрезвычайно выгодной стабильностью при хранении. Стабильность при хранении в этом контексте означает, что хранение при комнатной температуре не приводит к функциональным или органолептическим изменениям по сравнению с исходным уровнем в течение 12 месяцев.
Неожиданно было возможно получить волокна на основе целлюлозы, которые присутствуют в чистом и изолированном виде в субмиллиметровом диапазоне, для немедленного использования. Благодаря трехмерной пространственной структуре волокон имеется очень большая поверхность с замечательными связующими свойствами. Помимо огромной водосвязывающей способности адсорбируются олеофильные соединения. Неожиданно оказалось, в частности, что существует превосходная способность покрытия волокон на основе целлюлозы белками, которые были получены в контексте экстракции в соответствии с изобретением. Таким образом, пространственные структуры, демонстрируемые волокнами на основе целлюлозы после их извлечения одним из описанных здесь способов, были полностью заполнены белками с образованием сферических дискретных частиц с очень хорошей растворимостью. В отличие от аналогичного покрытия из целлюлозных волокон, которые были выполнены из массы шелухи или стебля, в ходе процесса сушки и после механического сдвига происходил отрыв прикрепленных белков, в то время как волокнах на основе целлюлозы, покрытых белками, этого не происходило.
В тестах на выпекание можно было установить превосходную стабилизацию теста за счет добавления волокон на основе целлюлозы, но также и в случае замещения ими муки. Волокна на основе целлюлозы набухают очень быстро из–за большой площади поверхности и затем вызывают очень приятное ощущение во рту при употреблении. Волокна на основе целлюлозы, полученные и извлеченные в соответствии с изобретением, после введения в воду становятся полностью мягкими и не дают ощущения зернистости, как в случае с целлюлозными волокнами, которые были получены из массы шелухи или стебля, даже если они имели средние максимальные диаметры <100 мкм, т.е. были значительно мельче, чем волокна на основе целлюлозы. Сравнительные исследования, в которых проводилась экстракция в соответствии с предшествующим уровнем техники или альтернативные способы экстракции белков из муки и остатков от прессования, показали, что волокна на основе целлюлозы, которые могут быть получены и извлечены способами согласно изобретению, могут иметь свойства, которые не могут быть достигнуты вышеуказанными способами уровня техники.
Благодаря большой площади поверхности волокна на основе целлюлозы очень хорошо подходят в качестве стабилизаторов или носителей, например, для растворенных белков, а также растворенных углеводов. Кроме того, наблюдалась стабилизация консистенции при производстве сыра. В этом отношении использование также возможно в качестве заменителя жира. Кроме того, можно показать, что волокна на основе целлюлозы превосходно формулируются как добавка к волокнам в пищевых препаратах. Кроме того, субъекты, получавшие диету с высоким содержанием клетчатки, полученной из волокон на основе целлюлозы, полученных и извлеченных в соответствии с изобретением, потеряли вес.
Предпочтительным является применение волокон на основе целлюлозы в качестве низкокалорийных волокон для питания человека или животных.
Предпочтительным является применение волокон на основе целлюлозы в качестве заменителя жиров и/или связующих веществ для приготовления пищи.
В результате целенаправленного отделения белков и углеводов получаемые волокна на основе целлюлозы не имеют никакой калорийности для людей и могут быть использованы в качестве пищи как неэнергетические волокна из–за их происхождения и одобрения. Низкокалорийные целлюлозные волокна изготавливают в предшествующем уровне техники из шелухи и стеблевого материала различных культур, таких как кукуруза, пшеница, овес, картофель, и используют в качестве волокон и структурирующих или загущающих агентов в пищевой промышленности. Для этой цели волокна с длиной от 30 до 90 мкм и высоким аспектным отношением получают путем тонкого измельчения растительной структурной целлюлозы при высоких затратах энергии. Кроме того, необходимо позаботиться о том, чтобы нанесенные снаружи на исходные материалы соединения, такие как пестициды, гербициды или фунгициды, удалялись без остатка. В соответствии с их происхождением в виде биополимера, который оптимизирован для функциональности поддержки и удерживания, целлюлозные волокна представляют собой волокна, которые состоят из связанных фибрилл и, следовательно, также полностью морфологически отличаются от волокон на основе целлюлозы, полученных согласно изобретению. Кроме того, волокна на основе целлюлозы, получаемые способом согласно изобретению, отличаются по своему структурному составу, химическим составляющим и их исходной физиологической функции. Поэтому можно предположить, что значительно улучшенные функциональные и органолептические свойства, обнаруженные в различных пищевых препаратах из волокон на основе целлюлозы, полученных в соответствии с изобретением, по сравнению с целлюлозными волокнами, полученными в результате операции измельчения шелухи и материала ствола, обусловлены разной пространственной структурой, а также разными поверхностными свойствами. Таким образом, волокна на основе целлюлозы, которые могут быть извлечены и получены способом по изобретению, отличаются от волокон целлюлозы, полученных путем измельчения шелухи или стебля, по своим структурным и функциональным свойствам.
Богатые лигнином компоненты оболочки имеют, подобно фракциям волокон на основе целлюлозы, большие внутренние поверхности, которые обуславливают огромную водосвязывающаю способность. Благодаря этому они особенно хорошо подходят для удерживания воды и хранения в возделываемых почвах. В высушенном состоянии они превосходно подходят для хранения и транспортировки. Существует оптимальная смешиваемость со всеми изученными типами почв (например, суглинок, гумус). Для всех исследованных почв показатели поглощения и задержки влаги можно заметно повысить путем добавления богатых лигнином компонентов оболочки.
Предпочтительным является применение богатых лигнином компонентов оболочки для улучшения водосвязывающей и влагоудерживающей способности возделываемых почв.
Компоненты оболочки на основе лигнина в высушенном состоянии оказывают отличный масло– и жиропоглощающий эффект и поэтому очень хорошо подходят для впитывания масел и жиров, например, с поверхности или из воздушной/газовой смеси с маслами и жирами. Поглощенные масла и жиры не выходят спонтанно из богатых лигнином компонентов оболочки, в то же время не происходит никакого "спекания" пропитанного маслом или жиром материала, так что сохраняется очень хорошая транспортабельность. Кроме того, оказалось, что адсорбированные масла и жиры при использовании растворителей можно снова полностью удалить из богатых лигнином компонентов оболочки, и они будут иметь неизменную по сравнению с исходной способность снова поглощать масла и жиры. Компоненты оболочки на основе лигнина имеют низкую насыпную плотность и могут без большого сопротивления пропускать через себя поток воздуха или газа. Оказалось, что это можно использовать для практически полной очистки воздушных или газовых смесей, которые содержат пары масел или жиров, как, например, вытяжной воздух из фритюрницы, от капель масла или жира. Таким образом, компоненты оболочки на основе лигнина отлично подходят в качестве маслоуловителей или маслопоглотителей для применения на поверхностях или для поглощения из воздушных/газовых смесей.
Предпочтительным является применение богатых лигнином компонентов оболочки для поглощения и связывания масел и жиров с поверхности и из воздушных/газовых смесей.
Повторное использование технологических растворов и управление процессами
Особенно выгодным образом способы согласно изобретению позволяют извлекать, очищать и повторно использовать используемые жидкости, а также неиспользованные или выгруженные вместе с полученным продуктом. В результате можно полностью избежать потоков сточных вод и загрязнения окружающей среды органическим материалом. Рециркуляцию можно проводить в разных точках процесса, как до, так и после предварительного истощения растворенных веществ и иногда в неизменном виде с синергетическим эффектом на соответствующем этапе процесса. Повторное использование также особенно экономит ресурсы, так как в технологических растворах, полученных после процесса разделения, все еще присутствуют соединения и/или растворенные продукты, и при новом использовании этой технологической водной фазы соединения/продукты возвращаются в процесс в том же или другом месте и, таким образом, снова используются согласно изобретению или могут быть извлечены в качестве продукта. Это особенно справедливо для повторного использования осветленной фазы технологической воды после стадии 5), которая получается после разделения конденсатов/агломератов/комплексов. В этом растворе растворенные аминокислоты и/или пептиды, в зависимости от управления процессом, все еще присутствуют в концентрации/количестве, которое отделяет/выделяет из раствора растворимые компонентов исходного сырья, как было обнаружено в исследованиях, которые проводились с этой же технологической водной фазы без дальнейшей очистки, при повторном использования идентичного сырья. Однако может потребоваться изменить pH этой фазы оборотной технологической воды, чтобы обеспечить протонирование и/или депротонирование используемых соединений. Неожиданно было обнаружено, что осветленная фаза технологической воды со стадии 5) процесса очень хорошо подходит для достижения полного истощения растворенных соединений, присутствующих в связанной воде в волокнах на основе целлюлозы и обогащенных лигнином компонентах оболочки, в сочетании с очищенной технологической водной фазой стадии 5), посредством чего растворимые компоненты полностью или почти полностью отделяются от водной фазы, которая получается при дегидратации промытых волокон на основе целлюлозы и обогащенных лигнином оболочек. Таким образом, с одной стороны может быть выгодным образом достигнуто полное или почти полное удаление растворимых компонентов исходного материала, а с другой стороны, выщелоченные растворимые компоненты подаются в технологическую водную фазу, которую можно получить на одном из этапов процесса при последующем выполнении процесса, в результате чего растворенные компоненты могут быть получены в виде продукта. Было обнаружено, что остатки конденсирующих агентов, которые все еще содержались в осветленной фазе технологической воды стадии 5), при использовании этой фазы технологической воды для процесса промывки фильтровального остатка со стадии 3) и после отделения технологической воды от волокон на основе целлюлозы и/или богатых лигнином компонентов оболочки со стадии 3–I), в этих осветленные и повторно используемых фазах технологической воды, их больше не содержалось или почти не содержалось, в зависимости от способа.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа осветленная водная фаза с технологического этапа 5) сначала очищается на технологическом этапе 6).
Было показано, что при использовании фазы очищенной технологической воды стадии 5), а также осветленной и очищенной технологической воды со стадии 6) для промывки волокон на основе целлюлозы и/или богатых лигнином компонентов оболочки на стадии 3–I) вспомогательного процесса растворенные аминокислоты и/или пептиды, которые вымываются в связанной водной фракции волокон на основе целлюлозы и богатых лигнином оболочках вымывались путем процесса промывки и попадают в технологическую водную фазу, где после дегидратации волокон на основе целлюлозы и/или богатых лигнином компонентов оболочки присутствуют в гораздо более высокой концентрации, чем в случае осветленной и/или осветленной и очищенной фазы технологической воды, использованной в самом начале. Кроме того, небольшие количества конденсированных белков содержались в полученной технологической водной фазе, а содержание конденсирующих агентов не поддается измерению или они присутствуют только в минимальной концентрации. Эту технологическую жидкость с низким содержанием конденсирующего агента и аминокислот/пептидов и белков предпочтительно используют на последующей стадии процесса 2a) и/или 2b) или 2) в качестве водной фазы. С помощью этой процедуры можно минимизировать потерю получаемых продуктов и, в частности, компонентов исходного материала и растворенных аминокислот и/или пептидов, используемых для осуществления процесса, и конденсирующего агента, и можно избежать потоков сточных вод, которые загрязнены органическими компонентами.
Осветленную и/или очищенную фазу технологической воды до ее нового применения хранят в сборных резервуарах (V5a и V5b, согласно схеме 1) в подходящих условиях. Подходящие условия могут включать, например: охлаждение, облучение УФ–излучением, обработка защитным газом или затемнение.
Предпочтительным является способ, в котором технологическую жидкость полностью возвращают и снова используют для регулирования процесса.
Оказалось, что возможность повторного использования фаз технологической воды, которые получают, например, после этапа 3–III) вспомогательного процесса, без дальнейшей очистки на стадиях процесса 2a) и/или 2b), или 2) и/или 3), с одной стороны, и или на стадии 3–I) путем добавления осветленных или осветленных и очищенных фаз технологической воды к реакционной смеси этих стадии. Даже при многократном повторном использовании не было никаких изменений в параметрах процесса или получаемых качествах продукта. Также выгодно, что отсутствуют затраты на утилизацию технологической воды. Выгодно также, что как используемые соединения/вещества для отделения/разделения исходного сырья, так и конденсирующий агент и, возможно, все еще присутствующие растворенные остатки белков или других органических соединений, подаваемые обратно на процесс и, таким образом, извлекаемые на одной из стадий процесса, можно получить в качестве продукта. Это вносит значительный вклад в экономику процесса.
С вышеуказанными методами можно также удалить соединения, подпадающие под общий термин токсины и вредные вещества, такие как пестициды, гербициды и инсектициды. В особенно выгодном варианте осуществления соединения, адсорбированные или выпавшие из осветленной фазы технологической воды, могут быть использованы для дальнейшего применения путем их разделения и, возможно, дополнительной очистки. Таким образом, например, осажденные гликолипиды и/или фосфолипиды могут быть отделены путем центробежного разделения от технологической водной фазы, а затем дополнительно очищены или использованы немедленно. В принципе, все соединения, получаемые из технологической жидкости, таким образом, могут быть сделаны доступными для дальнейшего использования.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа проводится нанофильтрация одной или нескольких фаз технологической воды. При этом предпочтительно задерживаются низкомолекулярные соединения, такие как красящие вещества или углеводы, и тем самым удаляются из фазы технологической воды, которую можно снова использовать для нового применения.
Преимущества получаемых продуктов и технологий
Способом согласно изобретению можно чрезвычайно выгодным образом провести полное выщелачивание растительных исходных продуктов на основные компоненты, а также получить чистые фракции этих компонентов с улучшенными свойствами продукта по сравнению с продуктами согласно уровню техники.
Технологические этапы согласно изобретению позволяют извлечь чистые фазы компонентов, как белки, углеводы, волокна и компоненты оболочки, в процессе циркуляции с низкой энергией, в котором соединения, используемые для производства продукта, практически полностью извлекаются из разных стадий процесса и могу снова использоваться как в ходе то же процесса, так и для нового применения. Это также относится к используемым фазам технологической воды.
Особенно выгодным образом получают чистые продукты. Этот способ позволяет получать белковые фракции с высоким содержанием белка, которые соответствуют содержанию концентрата или изолята. Кроме того, с помощью способов согласно изобретению могут быть получены функционализированные белки с улучшенными свойствами продукта, такими как, например, более высокая растворимость в воде, высокая пенообразующая способность или улучшенные эмульгирующие свойства. В частности, могут быть получены гидратированные белки, которые могут быть связаны вместе с другими соединениями в физиологическом диапазоне рН. Кроме того, методы обработки позволяют восстанавливать сложные нерастворенные и растворенные углеводы, которые затем могут быть использованы немедленно. Кроме того, технологическими процессами возможно получить волокна на основе целлюлозы и обогащенные лигнином оболочки и отделить друг от друга, которые не имеют остатков других ингредиентов, таких как белки или углеводы, и, таким образом, получить особые свойства продукта. Так, например, получаемые волокна на основе целлюлозы и компоненты оболочки, богатые лигнином, имеют очень высокую способность связывать воду и масло. Последние, в частности, поэтому особенно подходят для улучшения качества почвы полезных полов. Получаемые волокна на основе целлюлозы, которые могут быть получены одним из способов согласно изобретению, могут использоваться во многих областях жизни. Таким образом, они особенно пригодны в качестве заменителей и/или добавок в питательных веществах или препаратах, в частности в качестве заменителя сахара, муки/крахмала или жира/масел. Так, существует очень широкие возможности применения в приготовлении пищи и в качестве пищевой добавки. Кроме того, полученные волокна на основе целлюлозы пригодны для составления и стабилизации при применении на коже и слизистых оболочках, а также для культивирования и улучшения продуцирования микроорганизмов.
Кроме того, способ согласно изобретению позволяет получать белковые фракции с высоким качеством продукта. Таким образом, получают белковые фракции, которые не имеют вкуса и запаха или полностью не содержат пахучих или вкусовых веществ. В частности, он не содержит горьких веществ или других соединений, которые воспринимаются как неприятные запахи. Кроме того, токсины или вредные соединения, присутствующие в биогенных исходных материалах, могут растворяться и выгружаться без их попадания в получаемую белковую фракцию. Это также может быть выполнено с помощью того же способа, обезжиривания исходного материала с извлечением отделенной масляной фракции. Кроме того, способ позволяет рециркуляцию выщелачивающих соединений и технологической воды для многократного использования, так что возможен экономический контроль процесса. Кроме того, соединения, которые присутствуют только в низкой концентрации в водном выщелачивающем растворе, могут быть удалены представленными способами и могут быть использованы для других приложений.
Поэтому особое предпочтение отдается способу, в котором на стадии 2b) и/или 3) и/или 4) происходит разделение липофильных компонентов исходного материала путем дополнительной добавки одного или нескольких липофильных соединений на стадии 2а) и/или 2b) к реакционной смеси и смешения с ней, и/или обезжиривание растительных белков происходит при комнатной температуре и/или при повышенной температуре.
Было показано, что присутствие растворимых органических соединений в волокнах на основе целлюлозы и на них существенно влияет на качество получаемого продукта. Было обнаружено, что содержание белка >0,5 вес.% вызывает заметное снижение водопоглощения после предшествующей сушки волокнистой массы. Весьма вероятно, что поверхности волокон на основе целлюлозы слипаются благодаря оставшимся белкам, которые при высыхании обладают гидрофобными свойствами. В зависимости от количества белка, остающегося в мякоти, высушенные волокна больше не разбухали в воде и давали неприятное вкусовое ощущение при употреблении. Обычно это не так, когда продуктовая фаза 2 с технологической водной фазой 1 подвергалась дополнительной обработке. Было обнаружено, что содержание белка в массе волокна может быть значительно уменьшено в фазе 1 технической воды в гораздо большей степени, чем в фазе свежей воды, которую добавляют в идентичном объеме. Этот результат коррелировал с уменьшением содержания остаточного белка в позднее обезвоженных волокнах. Таким образом, использование фазы 1 технологической воды для последующей обработки фазы 2 продукта является особенно выгодным и в то же время позволяет получать безупречные с органолептической точки зрения волокна на основе целлюлозы. Кроме того, было обнаружено, что фаза технологической воды, используемая для последующей обработки фазы 2 продукта во время этой стадии обработки, обогащается белками, растворенными из массы волокна, и pH раствора повышается до нейтрального или слабощелочного диапазона. Следовательно, нейтрализация этой фазы технологической воды перед повторным использованием на этапах 2a) и/или 2b) не требуется. Было обнаружено, что в течение 3 и более технологических циклов с повторным использованием фазы 1 технологической воды после обработки фазы продукта 2 на стадии 2а процесса) концентрация аминокислот в подаваемом расщепляющем растворе может быть уменьшена, поскольку это приводит к концентрации этих связей. Таким образом, улучшение экономии технологического процесса в соответствии с изобретением также может быть достигнуто за счет экономии выщелачиваемых соединений. Кроме того, было показано, что фаза технологической воды 1 после использования для очистки фазы продукта 2 для разбавления водной фазы на стадии процесса 4) является подходящей. Разбавление водной фазы является особенно выгодным, если на предыдущих стадиях процесса использовался очень маленький объем воды и присутствовала высокая концентрация белка. Седиментация органических соединений, инициируемая агрегатными соединениями, затем происходит медленно, а также дегидратация отделенной агрегатной фазы на стадии 5). Путем добавления фазы технологической воды, которую можно получить после очистки фазы продукта 2 на стадии 2b), концентрация агрегируемых соединений может быть отрегулирована так, чтобы агрегационные соединения могли обеспечить оптимальную агрегацию, что без дополнительного расхода воды и без необходимого в противном случае добавления основное соединение, а также и возврат агрегируемых органических соединений может иметь место. Это приводит к дальнейшим выгодным воздействиям на экономику процесса.
Определения
Растительное сырье
Термин "сырье", как он употребляется в настоящем документе, охватывает все биогенные продукты, которые содержат один или несколько из основных компонентов: белки, углеводы, волокна/оболочки или жиры/масла.
В принципе сырье может включать основные компоненты в любом содержании, а также содержать другие компоненты и соединения. Предпочтительными сырьем являются такие растительные исходные материалы, как семена, зерна, ядра, орехи, бобы, корнеплоды, клубнеплоды, овощи, фрукты или корни.
Растительное сырье может находиться/присутствовать в полностью неповрежденной форме, поврежденной, измельченной, очищенным от оболочки, отжатым, размолотым или иным образом дезинтегрированным, включая, без ограничений, шрот или муку, которые получены, например, в результате механического извлечения масел, так называемый жмых.
Они могут присутствовать в форме незрелого, созревающего, зрелого, перезрелого, старого или даже поврежденного сырья. Особенно предпочтительным растительным сырьем неодревесневшее сырье, т.е., которое содержит малую долю лигнина. Обсуждаемые здесь неодревесневшие растительные материалы имеют, в частности, содержание лигнина <10 вес.%. Годится также загрязненное или испорченное растительное сырье.
Термин "неодревесневший", как он используется здесь, означает протеинсодержащее биогенное сырье с долей лигнина менее 10 вес.%. Одревеснением или лигнификацией называют отложение лигнина в межклеточных стенках растений.
Термин "биогенный", как он используется здесь, определяется следующим образом: биологическое или органическое происхождение, образованный природой или живыми организмами.
Растительное сырье может находиться/присутствовать в полностью неповрежденной форме, поврежденной, измельченной, очищенным от оболочки, отжатым, размолотым или иным образом дезинтегрированным, включая, шрот или муку, которые получены, например, в результате механической экстракции масел, так называемый жмых. Сюда относится также сырье, в частности, растительное сырье, которое ранее подвергалось процессу термической и/или жидкостной экстракции, например, спиртом или органическим растворителем, таким как гексан. Кроме того, сюда относятся растительные исходные материалы, которые подвергались термообработке. Далее, сюда относятся растительные продукты, которые можно получить процессом варки и/или ферментации, в частности, когда они представляют собой остатки, такие как остатки пивоваренного завода (например, в виде барды или молотой барды), или выжимки с производства молодого вина, или масличный жмых, а также свекловичная стружка. Кроме того, остатки какао–бобов. Кроме того, остатки от приготовления овощных или фруктовых блюд, как кочерыжки капусты или кожура, например, картофеля.
Кроме того, предпочтительными являются остатки после прессования, какие образуются, например, при получении соков (например, яблочного, томатного или морковного сока), или выжимки, например, винограда или яблок, или экстракты, какие образуются при производстве желе или ликеров (например, ежевичное желе, черносмородиновый ликер).
Кроме того, могут быть использованы продукты растительного сырья со снятой кожурой, освобожденные от оболочки или от косточек.
семена
зерна
косточки
бобы
овощи
клубнеплоды
фрукты
ягоды
клубненосные растения и корни
орехи
Под это определение подпадают, в частности, все  растений, такие, например, как льняное семя, мак, чиа, амарант, перец чили, помидоры, анис, чина клубненосная; , например рапса, ложного льна, овса, конопли, пшеницы, гречихи, ржи, ячменя, кукурузы, подсолнечника, полбы, ятрофы; , например, из яблока, груши, винограда, апельсина, вишни, сливы, абрикоса, персика, рябины домашней, мушмулы, мирабели, рябины обыкновенной, тыквы, дыни, авокадо; , такие как соевые бобы, полевые бобы, горох коровий, фасоль золотистая или фасоль обыкновенная, кофейные бобы, горох, чечевица, как, например, ряска, кроме того, люпин или кунжут; , как цветная капуста, брокколи, кольраби, цуккини, сладкий перец, артишоки или бамия; , такие как морковь или сахарная свекла; , такие как яблоки, груши, айва, бананы, плоды хлебного дерева, манго, киви, маракуйя, дыня, пассифлора съедобная, инжир, тыква, ананас, авокадо, оливки, манго, чайот, гуава, папайя, тамарилло, люкума маммоза, грейпфрут, апельсины, лимоны или виноград; , такие как плоды шиповника, крыжовник, голубика, ежевика, клубника, бузина, смородина, брусника, шелковица, черноплодная рябина, малина, садовая ежевика, облепиха; а также , такие как картофель, красная свекла, батат, куркума, маниока, хрен, сельдерей, редис, имбирь, аракаша, таро, васаби, якон, скорцонера, спаржа, пастернак, репа, топинамбур, рогоз, брюква, сибирский дягиль, клуюни ямса, ямс, корни подсолнечника, чеснок, лук, кольник или гинко; а также огурцы, как салатные или засолочные огурцы, кроме того, баклажаны или цуккини, а также желуди; , такие как миндаль, фундук, арахис, грецкие орехи, кешью, бразильский орех, пекан, фисташки, дикие каштаны, каштаны, финики или кокосовые орехи; а также сахарный тростник.
Предпочтительными являются высушенные исходные продукты. Предпочтительно предварительное измельчение механическим способом. Предпочтение отдается растительному сырью, не содержащему ГМО, для производства продуктов, не содержащих ГМО.
Белки
Используемый здесь термин "белки" означает макромолекулы, которые состоят из аминокислот, соединенных друг с другом пептидными связями. Обсуждаемые здесь белки содержат >100 аминокислот. Они могут присутствовать в форме их первичной, вторичной или третичной структуры, а также в функционально активной форме. При этом в случае вторичной структуры пространственная геометрия может иметь форму α–спирали, складчатого β–листа, β–петли, β–спирали или быть неупорядоченной, как конформация случайного клубка. Сюда включены также супрамолекулярные соединения белков, как, например, коллаген, кератин, фермент, ионные каналы, рецепторы мембраны, гены, антитела, токсины, гормоны или фактор свертывания. В соответствии с повсеместным распространением во всех жизненных формах и сферах жизни, упоминающиеся здесь белки могут представлять собой макромолекулярные соединения в любой из указанных форм, физиологической задачей которых является, например, придание формы, поддержка, транспортировка или защитная функция, или они служат для воспроизводства, или для выработки энергии, или для ускорения реакции/превращения. Под этим подразумевается, в частности, белки согласно определению выше, которые можно экстрагировать из описанного здесь сырья.
Углеводы
Использующийся в настоящем документе термин "углеводы" охватывает все сахарные молекулы C3–C6, а также соединения, которые состоят из них. Сюда относятся, без ограничений:моносахариды, как гексозы, в том числе глюкоза или фруктоза, а также пентозы, как рибоза и рибулоза, а также триозы:глицеринальдегид, дигидроксиацетон; другие дисахариды, как мальтоза, сахароза, лактоза, а также полисахариды, как декстран, циклодекстрин, крахмал или целлюлоза. Среди крахмалов следует различать амилозу и амилопектин.
В то время как моносахариды и дисахариды, а также некоторые полисахариды являются водорастворимыми, более высокомолекулярные углеводы в воде не растворяются. Высокомолекулярные углеводы, которые связаны друг с другом предпочтительно α–1,4–гликозидной и/или α–1,6–гликозидной связью, относятся в настоящем документе к сложным углеводам. Помимо крахмала и целлюлозы, сюда относятся, наряду с прочими, гликоген, хитин, каллозы, фруктаны, пектины. Под этим понимаются также комплексные образования из углеводных агломератов, как это имеет место в случае крахмального зерна.
Волокна на основе целлюлозы
Используемый здесь термин "волокна на основе целлюлозы" охватывает все корпускулярные структуры растительного сырья, которые состоят из первичного целлюлозного скелета и которые имеют по меньшей мере 2 из следующих характеристик:
– происходят из растительного сырья,
– имеют коэффициент формы (отношение длины к диаметру поперечного сечения) от 1:1 до 1000:1,
– водосвязывающая способность >200 вес.%
– доля химических соединений и функциональных групп, которые не соответствуют элементам C, H или O, > 2,5 вес.%.
Волокна на основе целлюлозы согласно изобретению имеют трехмерные пространственные и поверхностные структуры. Они могут присутствовать в виде композитной структуры, которую можно физическими мерами, как механическое измельчение и/или термической обработкой разделить на сферические или корпускулярные кусочки. Это можно установить аналитическими методами на волокнах на основе целлюлозы в разуплотненном состоянии.
Волокна на основе целлюлозы уже могут находиться в рыхлом композите с другими соединениями или компонентами, например, в разломанной и раздробленной в процессе прессования или ударного измельчения матрице, как, например, в случае прессованного масличного семени или молотых зерен, или они находятся в стабильной композитной структуре, которая предотвращает выщелачивание волокон на основе целлюлозы, как это имеет место, например, в случае овощей и фруктов.
Волокна, подпадающие под это определение, характеризуются присущими им структурными особенностями и физическими свойствами. В частности, они имеют пространственные структуры в виде свободных волокон, сеток или объемных тканевых структур, которые после разуплотнения и гидратация можно различить в микроскоп. Разуплотненные волокна на основе целлюлозы согласно изобретению предпочтительно имеют плоскую и/или корпускулярную геометрию. В частности, они характеризуются шероховатостью и низким погонным весом, который предпочтительно не превышает <70 мг/100 м, более предпочтительно <50 мг/100 м, более предпочтительно <30 мг/100 м и еще более предпочтительно <20 мг/100 м, еще более предпочтительно <15 мг/100 м и наиболее предпочтительно составляет <10 мг/100 м. Они могут включать или инкапсулировать пигменты, или пигменты являются структурными компонентами волокон согласно изобретению. Однако и другие органические или неорганические соединения могут быть компонентами волокон на основе целлюлозы или могут быть неотделимо связаны с ними через водную среду.
Разуплотненные волокна на основе целлюлозы, которые получены на технологических этапах 3) или 3–III, обладают этими свойствами, что можно установить способами предшествующего уровня техники.
Богатые лигнином компоненты оболочки
Используемое в настоящем документе выражение "богатые лигнином компоненты оболочки" или охватывает все оболочечные и защитные структуры растительного сырья, у которых содержание лигнина превышает >30 вес.%. Предпочтительные богатые лигнином компоненты оболочки имеют весовую долю лигнина >40 вес.%, более предпочтительно >50 вес.%, более предпочтительно >60 вес.% и еще более предпочтительно >80 вес.%. Они не имеют никакой особой внешней формы, которая может меняться от плоской и полиморфной до корпускулярной и круглой. Размеры зависят от процесса получения и могут составлять от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Богатые лигнином компоненты оболочки присутствуют, например, в выжимках семян рапса или ятрофы в весовой доле от 8 до 15 вес.%.
Масла/жиры
Термин "масла/жиры" охватывают все липидные соединения, присутствующие в сырье. Предпочтительными липидными соединениями являются арилглицериды, в частности, моно–, ди– и триглицериды, а также карбоновые кислоты, в частности, свободные жирные кислоты и жирнокислотные соединения, как метиловый эфир жирной кислоты, а также гликолипиды и глицеридгликолипиды, кроме того, углеводородные соединения с углеродным числом >5.
Дезинтеграция
Понятие "дезинтеграция" охватывает все процессы, которые приводят к отделению не растворимых в воде тканевых структур или текстур сырья, в результате чего может происходить полное контактирование присутствующих там основных компонентов с водным раствором согласно изобретению, содержащим выщелачивающие соединения. Таким образом, под это определение подпадают все процессы, которые ведут к образованию трещин, дыр или щелей в материале оболочки или кожуры растительного сырья, вплоть до полного выщелачивания с обнажением поверхностей компонентов растительного сырья. При этом решающим является то, что дезинтеграция позволяет смачивание поверхностей компонентов растительного сырья растворенными соединения для отделения/разделения сырья. Таким образом, согласно определению, дезинтеграция равнозначна достижению смачиваемости компонентов сырья водными выщелачивающими растворами и содержащимися в них соединениями.
Водный выщелачивающий раствор
2
2
OW
OW
2
Под выражением "водный выщелачивающий раствор" в настоящем документе понимается водный раствор растворенных соединений для отделения/разделения компонентов сырья. В одном предпочтительном варианте осуществления способа соединения для отделения/разделения компонентов сырья содержат одну или несколько аминокислот и/или пептидов, которые находятся в воде в полностью растворенной форме. В одном в высшей степени предпочтительном варианте осуществления растворенные аминокислоты и/или пептиды являются растворенными катионными аминокислотами и/или пептидами. Под водой имеется в виду осветленная, осветленная и очищенная техническая вода, деионизованная, частично деионизованная колодезная или водопроводная вода. Предпочтительными соединениями, которые для отделения/разделения компонентов сырья присутствуют в растворенной форме, являются натуральные аминокислоты и/или пептиды, которые состоят из этих аминокислот или содержат их. Водные выщелачивающие растворы согласно изобретению предпочтительно представляют собой растворы одной, двух или более аминокислот и/или пептидов, которые присутствуют в индивидуальной и/или общей концентрации в диапазоне от 10 мкмоль/л до 3 моль/л, более предпочтительно от 1 ммоль/л до 1 моль/л и более предпочтительно от 0,1 моль/л до 0,5 моль/л. Это могут быть L– или D–формы или рацематы соединений. Предпочтительно использовать L–форму. При этом предпочтительными аминокислотами являются аргинин, лизин и гистидин. Кроме того, предпочтительны также производные вышеуказанных аминокислот. Особенно предпочтительны катионные аминокислоты и пептиды с катионными группами. Пептиды, подходящие для использования согласно изобретению, могут представлять собой ди–, три– и/или полипептиды. Пептиды по изобретению содержат по меньшей мере одну функциональную группу, которая связывает или может связывать протон. Предпочтительный молекулярный вес составляет менее 500 кДа, более предпочтительно <250 кДа, более предпочтительно <100 кДа и особенно предпочтительно <1000 Да. При этом предпочтительными функциональными группами являются, в частности, группы гуанидино, амидино, амино, амидо, гидразино, гидразоно, гидроксиимино или нитро. При этом аминокислоты могут содержать единственную функциональную группу или несколько из одного класса соединений или одну или несколько функциональных групп из разных классов соединений. Предпочтительно, аминокислоты и пептиды согласно изобретению содержат по меньшей мере одну положительно заряженную группу или имеют суммарный положительный заряд. Поэтому особенно предпочтительны катионные аминокислоты. Особенно предпочтительные пептиды содержат по меньшей мере одну из аминокислот аргинин, лизин, гистидин и глутамин в любом количестве и в последовательном порядке. Особенно предпочтительны аминокислоты и/или их производные, которые содержат по меньшей мере одну группу гуанидино и/или амидино. Группой гуанидино называют химический остаток HN–C(NH)–NH–, а также его циклические формы, а группой амидино химический остаток HN–C(NH)–, а также его циклические формы. Эти гуанидиновые и амидиновые соединения предпочтительно имеют коэффициенты распределения K между н–октанолом и водой менее 6,3 (K < 6,3). Особенно предпочтительными являются производные аргинина. Производные аргинина определены как соединения, которые содержат группу гуанидино и карбоксилатную группу или группу амидино и карбоксилатную группу, причем группа гуанидино и карбоксилатная группа или группа амидино и карбоксилатная группа отделены друг от друга по меньшей мере одним атомом углерода, т.е. между группой гуанидино или группой амидино и карбоксилатной группой находится по меньшей мере одна из следующих групп:–CH–, –CHR–, –CRR’–, где R и R’ независимо друг от друга означают произвольные химические остатки. Конечно, расстояние между группой гуанидино и карбоксилатной группой или между группой амидино и карбоксилатной группой также может составлять более одного атома углерода, как, например, имеет место в следующих группах –(CH2)n–, –(CHR)n–, –(CRR’)n–, где n=2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 или 9, как, например, в амидинопропионовой кислоте, амидиномасляной кислоте, гуанидинопропионовой кислоте или гуанидиномасляной кислоте. Соединениями, имеющие более одной гуанидиногруппы и более одной карбоксилатной группы, являются, например, олигоаргинин и полиаргинин. Другими примерами соединений, подпадающих под это определение, являются гуанидиноуксусная кислота, креатин, гликоциамин.
При этом общим признаком предпочтительных соединений является то, что они отвечают общим формулам (I) или (II)
’
2
2
2
3
2
3
2
4
2
3
2
5
3
7
3
2
4
9
2
3
2
3
2
5,
3
3
5
11
3
3
7
2
3
2
5
3
3
2
3
2
2
5
2
3
3
2
5
2
2
4
3
2
6
13
7
15
3
5
4
7
5
9
6
11
3
2
2
4
2
3
R, R, R", R‴ и R"" независимо друг от друга означают -H, -CH=CH, -CH-CH=CH, -C(CH)=CH, -CH=CH-CH, -CH-CH=CH, -CH, -CH, -CH, -CH(CH), -CH, -CH-CH(CH), -CH(CH)-CH -C(CH), -CH, -CH(CH)-CH, -CH-CH(CH)-CH, -CH(CH)-CH(CH), -C(CH)-CH, -CH-C(CH), -CH(CH), -CH-CH(CH), -CH, -CH, Cyclo-CH, cyclo-CH, cyclo-CH, Cyclo-CH,-C≡CH, -C≡C-CH, -CH-C≡CH, -CH-C≡CH, -CH-C≡C-CH,
’
’’
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
или R и R вместе образуют остаток -CH-CH-, -CO-CH-, -CH-CO-, -CH=CH-, -CO-CH=CH-, -CH=CH-CO-, -CO-CH-CH-, -CH-CH-CO-, -CH-CO-CH- или -CH-CH-CH-;
2
X представляет собой -NH-, -NR""-, или -CH- или замещенный атом углерода, и
1
8
L представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную углеродную цепь C–C с по меньшей мере одним заместителем, выбранным из группы, содержащей или состоящей из:
2
3
2
3
3
3
2
3
3
2
3
2
3
3
2
5
3
3
7
3
3
2
2
5
2
3
7
2
3
2
5
3
7
2
3
2
2
5
2
3
7
3
3
2
2
2
2
–
2
–
–
2
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
-NH, -OH, -POH, -POH, -PO, -OPOH, -OPOH, -OPO, -COOH, -COO, -CO-NH, -NH, -NH-CO-NH, -N(CH), -N(CH), -N(CH), -NH(CH), -NH(CH), -NH(CH), -NHCH, -NHCH, -NHCH, -NHCH, -NHCH, -NHCH, -SOH, -SO, -SONH, -C(NH)-NH, -NH-C(NH)-NH, - -NH-COOH, или
Предпочтительно, чтобы углеродная цепь L содержала от 1 до 7 атомов C, предпочтительно от 1 до 6, более предпочтительно от 1 до 5 и наиболее предпочтительно от 1 до 4.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Предпочтительно, L представляет собой -CH(NH)-COOH, -CH-CH(NH)-COOH, -CH-CH-CH(NH)-COOH, -CH-CH-CH-CH(NH)-COOH, -CH-CH-CH-CH-CH(NH)-COOH или -CH-CH-CH-CH-CH-CH(NH)-COOH.
Предпочтительными являются также соединения приведенной ниже общей формулы (III)
в которой остатки X и L имеют значения, описанные в настоящем документе.
Выщелачивающее растворы согласно изобретению могут содержать и другие соединения, которые в данном случае являются полностью растворенными. Это могут быть соединения для регулирования pH раствора, в частности, в частности, основание или кислота, как мочевина или NaOH, карбонат натрия, гидрокарбонат натрия, или триэтиламин, или уксусная кислота, или мочевая кислота или вещества с поверхностно–активными свойствами, как, например, DMSO или SDS. Кроме того, могут также содержаться стабилизаторы, как, например антиоксиданты, или восстановители. Далее, предпочтительными являются соединения, которые позволяют дезинтеграцию компонентов сырья, предпочтительными являются соединения из группы сульфитов и сульфатов. Они присутствуют в выщелачивающем растворе предпочтительно в концентрации от 0,01 до 30 вес.%.
Кроме того, годятся ди–, три– или олигопептиды, а также полипептиды, которые состоят из одной, двух или более аминокислот. Предпочтительны короткоцепочечные пептиды, например, RDG. Особенно предпочтительными являются пептиды, состоящие из аминокислот, которые содержат как гидрофобные, так и гидрофильные боковые группы, как, например (обозначения согласно Указателю наименований аминокислот) GLK, QHM, KSF, ACG, HML, SPR, EHP или SFA. Еще более предпочтительны пептиды, которые одновременно содержат гидрофобные и катионные и/или анионные боковые группы, как, например, RDG, BCAA, NCR, HIS, SPR, EHP или SFA. Другими примерами с 4 аминокислотами являются NCQA, SIHC, DCGA, TSVR, HIMS или RNIF, а с 5 аминокислотами HHGQC, STYHK, DCQHR, HHKSS, TSSHH, NSRR. Особенно предпочтительны RDG, SKH или RRC.
Водная технологическая смесь
Под термином "водная технологическая смесь" или синонимично используемыми терминами "технологическая смесь" или "реакционная смесь" здесь понимают водный раствор, эмульсию, суспензию или твердые вещества с содержанием воды <20 вес.%. Твердые вещества могут находиться от полностью гидратированного состоянии до едва смоченного состояния. В частности, это означает смеси, которые получают с помощью водного раствора, использующегося в ходе процесса, с сырьем и образующиеся в ходе процесса промежуточными и конечными продуктами отделенных/удаленных из них компонентов.
Реакционный сосуд
Термин "реакционный сосуд" или "реакционный резервуар" означает здесь емкости, в которых водные технологические/реакционные смеси готовятся путем контактирования, объединения или смешивания водных растворов, которые используются в процессе, с сырьем и образующиеся в ходе процесса промежуточными и конечными продуктами отделенных/удаленных из них компонентов
Распределительный раствор
Под термином "распределительный раствор", который в настоящем документе применяется как синоним термина "распределительный объем", понимается водная фаза, которая добавляется в реакционную смесь и которая обеспечивает распределение и разделение растворимых растворенных, растворимых твердых и комплексных нерастворимых компонентов сырья. В распределительном объеме согласно изобретению эти компоненты присутствуют в легко разделяемой форме. Наличие достаточно большого распределительного объема можно установить путем отбора проб, при котором разделимость растворенных и суспендированных компонентов определяется методами и способами, какие описаны в настоящем документе.
Конденсация/агрегация/комплексообразование
Термины "конденсация/ агрегация/ комплексообразование" охватывают все физические и/или химические процессы, которые ведут к объединению одинаковых и/или разных органических и/или неорганических соединений, в результате чего образуются конденсаты, или агрегаты, или комплексы, которые можно отделить в виде твердого вещества из водной технологической смеси подходящим способом разделения водной фазы. Под термином "конденсат" понимается пространственное сближение макромолекулярных структур, которые в результате образуют измеримую пространственную структуру. Силы связи являются электростатическими через энергию гидрофобного или гидрофильного связывания. Вообще говоря, "агрегация" означает скопление или сосредоточение атомов, молекул и/или ионов с образованием более крупного соединения, агрегата. Скопление или сосредоточение вызывается ван–дер–ваальсовыми силами, за счет образования водородных мостиков и/или других химических или физико–химических видов связи. Под "комплексами" в настоящем документе понимаются макроскопически наблюдаемые образования, которые посредством конденсатов и/или агрегатов объединяются в более крупную композитную структуру. Из–за низких энергий связи в конденсатах, агрегатах и комплексах отдельные соединения могут легко выщелачиваться из композитных структур, например, путем перемешивания, и могут быть изолированы. Напротив, коагуляты представляют собой пространственные структуры от небольших до макромолекулярных соединений, которые образованы в результате химической реакции, при которой возникают и/или расщепляются ковалентные связи между молекулярными структурами. В случае коагулята отдельные соединения совсем не могут быть отделены друг от друга или могут быть выделены в незначительной степени путем процесса растворения в воде. Обсуждаемые здесь конденсация/ агрегация/ комплексообразование отличаются от коагуляции, которая, в частности, осуществляется путем реакции осаждения (сильной) кислотой, при которой происходит денатурация и при которой по меньшей мере исходная третичная структура белков исчезает частично или полностью. Денатурацию соединений можно распознать, например, по более низкой способности связывания воды.
Агент конденсации
Термин "агент конденсации" или "вещество, вызывающее агрегацию", в контексте изобретения означает одно или несколько органических и/или неорганических веществ, которые инициируют, поддерживают и/или ускоряют конденсацию /агрегацию/ комплексообразование растворенных в воде компонентов/ соединений водной технологической смеси. При этом они могут, наряду с прочим, оказывать каталитическое, дестабилизирующее, вытесняющее и/или высвобождающее действие на компоненты, подверженные конденсации, агрегации или комплексообразованию, что приводит к объединению компонентов/органических соединений. При этом указанные вещества могут вызывать эти эффекты через изменение pH и/или солености и/или сами могут участвовать в этом объединении.
Органические соединения
Термин "органические соединения" включает все органические соединения биогенного происхождения, которые могут быть получены одним из способов, описанных в настоящем документе, из биогенных исходных материалов. В зависимости от разного происхождения, обнаружены органические соединения различных групп веществ, которые присутствуют по отдельности, но чаще в разных комбинациях и в разных соотношениях. Поэтому ниже приводятся только основные группы веществ, к которым могут быть отнесены органические соединения, но не ограничиваясь этим: воски, восковые кислоты, лигнины, оксикислоты и миколевая кислота, жирные кислоты с циклическими углеводородными структурами, такие как шикимовая кислота или 2–гидрокси–11–циклогептилундекановая кислота, липид манностерилритрита, красители, такие как каротины и каротиноиды, хлорофиллы и продукты их разложения, фенолы, фитостерины, в частности, бета–ситостерол и кампестерол, а также сигмастерин, стеролы, синапин, сквален. Фитоэстрогены, например, изофлавоны или лигнаны. Кроме того, стероиды и их производные, такие как сапонины, кроме того, гликолипиды и гликоглицеролипиды и глицерофинголипиды, кроме того, рамнолипиды, софролипиды, трегалозные липиды, манностерилритритовые липиды. Также полисахариды, включая пектины, такие как рамногалактуронаны и сложные эфиры полигалактуроновой кислоты, арабинаны (гомогликаны), галактаны и арабиногалактаны, а также пектиновые кислоты и амидопектины. Кроме того, фосфолипиды, в частности фосфотидилинозитол, фосфатиды, такие как фосфоинозитол, кроме того, длинноцепочечные или циклические соединения углерода, кроме того, жирные спирты, окси– и эпоксижирные кислоты. Аналогично, гликозиды, липопротеины, лигнины, фитат или фитиновая кислота, а также глюкоинозилаты. Белки, в том числе альбумины, глобулины, олеозины, витамины, например, Ретинол (витамин A) и его производные. B. ретиноевая кислота, рибофлавин (витамин В2), пантотеновая кислота (витамин В5), биотин (витамин В7), фолиевая кислота (витамин В9), кобаламины (витамин B12), кальцитриол (витамин D) и его производные, токоферолы (витамин E) и токотриенолы, Филлохинон (витамин K) и менахинон. Танины, терпеноиды, куркуманоиды, ксантоны. Но также сахарные соединения, аминокислоты, пептиды, включая полипептиды, и углеводы, такие как глюкоген. Аналогичным образом связаны карбоновые кислоты, ароматизаторы или запахи и ароматизаторы, красители, фосфолипиды и гликолипиды, воски или восковые кислоты и жирные спирты.
Пахучие и вкусовые вещества
Выражение "пахучие и вкусовые вещества" используется здесь как синоним ароматических веществ. Практически во всех органических смесях биогенного происхождения присутствуют органические соединения, которые приводят к сенсорному восприятию в смысле вкуса или запаха. Существует чрезвычайно большая гетерогенность возможных органических соединений. Структурный состав этих соединений на основе углерода является неравномерным. Некоторыми типичными классами соединений являются алкалоиды, спирты, альдегиды, аминокислоты, ароматические углеводороды, сложные эфиры, лактоны, циклические простые эфиры, фураны, фураноиды, свободные жирные кислоты, флавонолы, гликозиды, кетоны, насыщенные и ненасыщенные углеводороды, енаминные кетоны, кетопиперазины, изопреноиды, моно– Терпены, терпены, циклические терпены, тритерпены, тритерпеноиды, тетратерпены, сесквитерпены, секвитерпеноиды, стерины, фитостеролы, производные пурина, фенилпропаноиды, фенолы и/или производные гидроксициннаминовой кислоты. Эти классы соединений могут встречаться либо индивидуально, либо в любом составе. Это, в частности, 1,5–октадиен–3–ол, бутанал, гексанал, октанал, ноненаль, неадинал, деканал, додеканал, пиперонал, цистеин, цистин, метионин, фенантрен, антрацен, пирен, бензпирен, 4–гидроксибутановая кислота, Этилгексаноат, кумарин, мальтол, диацетилфуран, пентилфуран, периллен, розефуран, каприловая кислота, каприновая кислота, гидрокси–жирные кислоты, амигдалин, прогоитрин, 2–гептанон, 2–нонанон, декатриеналь, 1–cтеноксион, 4–винилтилбенкетон на), микоспорин, дикетопиперазин, гумулоны и люпулоны (горькие кислоты), монотерпены:мирцен, оксимен и косме, линалоол, мирценол, ипсдиенол, нерал; Цитронеллол и гераниал, цитронеллаль, мирцен, лимонен, линалоол, нерол, гераниол, терпинолен, терпинен и п–цимен, карвон и карвенон, тимол, дигидроксикарвеол, 2–пинен, α– и β–пинен, лимонен, фелландрен, Фенхон, ксантофиллин, бисаболан, гермакран, элеман и гумулан, фарнезен, ротундон, стерины, фитостеролы; п–крезол, гваякол, феруловая кислота, лигнин, синапин, катехины, эвгенол, ванилин, 3–бутенилизотиоцианат, 4–пентенилизотоцианат, 4–пентеннитрил, 5–гексенитрил, камфен, додекан, циннамоиловый спирт, фенхиловый спирт, 2–этилфенхол, ментол, 4–гидрокси–3,5–диметоксибензиловый спирт, (R)–(–)– лавандулол, пиперониловый спирт, туйловый спирт, 1,8–цинеол, 4–этилгваякол, этиловый эфир N–[[(1R,2S,5R)–5–метил–2–(1–метилэтил)циклогексил]карбонил] глицина, (1R,2S,5R)–N–циклопропил–5–метил–2–изопропилциклогексан карбоксамид, L–аланин, аспарагиновая кислота, 2,4–диметилтиазол, лентионин, (+)–цедрол, 3–метилфенол, анизол, 1–метокси–4–пропилбензол, 4–аллил–2,6–диметоксифенол, 2,6–диметокси–4–винилфенол, этил–4–гидрокси–3–метоксибензиловый эфир, ветиверол, 2–бутилэтиловый эфир, этилгераниловый эфир, карвакрол, 2–метилпропанал, циннамальдегид, п–толуальдегид, 2–метилбутиральдегид, салициловый альдегид, уксусная кислота, молочная кислота, 3–метилбутировая кислота, гексановая кислота, 1–яблочная кислота и/или анетол. Эти соединения могут встречаться как индивидуально, так и в любом составе.
Растительные цветные пигменты и красящие вещества
Термин "красящие вещества" означает органические соединения, которые в исходных материалах биогенного происхождения обычно сосуществуют в разных количествах и композициях. Под термином "красящие вещества" здесь подразумеваются все красящие соединения. Наиболее доминирующим и, безусловно, самым большим количеством растительных масел является группа хлорофиллов и продуктов их разложения, таких как феофиллин, хлорофиллид, феофорбид, фирофеофитин, хлорин, родин и пурпурин. Кроме того, существуют также соединения, которые сгруппированы в группу каротинов или каротиноидов. Кроме того, однако, другие классы соединений, такие как флавоноиды, куркумины, антоцианы, бетаины, ксантофиллы, которые включают каротины и лютеин, включают индиго, камфорол и ксантофиллы, такие как неоксантин или зеаксантин. Эти красители могут присутствовать в разных пропорциях в липидных фазах.
Фосфолипиды
Используемый здесь термин "фосфолипиды" включает амфифильные липиды, содержащие фосфатную группу и относящиеся либо к фосфоглицеридам, либо к фосфосфинголипидам. Кроме того, кислые гликоглицеролипиды, такие как сульфохиновозил диацилглицерин или сульфохиновозил диацилглицерин. "Фосфоглицериды" (также называемые глицерофосфолипидами или фосфоглицеролипидами) состоят из диацилглицерида, остающаяся концевая гидрокси–группа которого связана с фосфатным радикалом, который либо не подвергается дальнейшей модификации (фосфатидная кислота), либо этерифицируется спиртом. Наиболее распространенными представителями последней группы являются фосфатидилхолины (также называемые лецитинами), фосфатидилэтаноламины и фосфатидилсерины. "Гликофосфатидилинозитолы" представляют собой соединения, которые сахаридно/гликозидно связаны с инозитовой группой фосфатидилинозитолов.
Гликолипиды
Под термином "гликолипид" в контексте настоящего описания подразумеваются соединения, в которых один или несколько моносахаридных остатков связаны через гликозидную связь с гидрофобным ацильным остатком.
Гликоглицеролипиды
Термин "гликоглицеролипиды" в данном документе включает как фосфогликосфинголипиды, так и фосфоногликосфинголипиды, а также гликосфинголипиды, дополнительные сульфогликосфинголипиды, дополнительные сиалогликосфинголипиды, а также моно–, олиго– и полигликозил– олигиглоцегидо– олиго–глицеридные группы и моно–, олиго– и полигликозил–олиго–глицеридо, а также моно–, олиго– и полигликозил–олиго–глицеридо, а также моно–, олиго– и полигликозилис–олиго–глицеридо и моногликозилидсульфо–олиго–олиго–глицеридогидрат и моногликозилидсульфо–олиго–олиго–олиго–олиго–глицеридогидрат. Дополнительными примерами являются рамнолипиды, софоровые липиды, трегалозные липиды и липополисахариды.
Остаточное влагосодержание
Содержание остаточной влаги определяется путем определения разницы веса между первоначальным измерением и измерением после полной сушки в вакуумной печи. Конкретное значение устанавливается по отношению к начальному весу и выражается в процентах. В качестве альтернативы можно использовать автоматизированные методы определения влажности.
Осветленная водная фаза
Под "осветленной водной фазой" или "осветленной водной технологической фазой" здесь понимается водная фаза, которая получается после конденсации/агрегации/комплексообразования в соответствии с изобретением органических и/или неорганических компонентов и их разделения. Термин "осветленный" обозначает оптически прозрачный раствор, в котором отсутствуют или почти отсутствуют взвешенные вещества. Количественно, это соответствует, например, измерению мутности, при котором значение 20 FTU не превышается. Однако термин "осветленный" также включает удаление растворенных органических соединений. Способы количественного определения любых органических соединений, все еще присутствующих здесь, представляют собой, например, ВЭЖХ и/или МС.
Очищенная водная фаза
Под термином "очищенная водная фаза" здесь подразумевается осветленная водная фаза или осветленная фаза технологической воды, как определено здесь, в которой истощение органических и/или неорганических соединений, содержащихся здесь, достигнуто <0,5% по массе. Это можно проверить, например, с помощью элементного анализа (например, ICP) или атомно–абсорбционной спектроскопии осушающего остатка.
Экономичность процесса
Используемый здесь термин "экономичность процесса" означает, что благодаря выполнению процесса существуют экономические преимущества по сравнению с другими проектами процесса, и их можно измерить количественно. Экономические выгоды могут включать различные области экономики, которые пересекаются и составляют общую экономику процесса.
Изобретательская экономия процесса обеспечивается одним или несколькими этапами процесса, связанными с использованием/извлечением ресурсов и/или потребностью в энергии и/или предотвращением нагрузки на окружающую среду и/или затрат на процесс, и, таким образом, относится к следующей экономике, не ограничиваясь этим:
Экономия сырья – например, все составляющие растительного исходного материала могут быть получены в виде фракций, пригодных для переработки, с помощью способа согласно изобретению.
Экономия энергии – например, способы изобретения могут быть осуществлены при комнатной температуре.
Экономия окружающей среды – например, с особенно выгодным вариантом исполнения процесса, водные фазы процесса могут быть полностью использованы повторно, так что количество пресной воды и сточных вод по сравнению со способом, который в изобретении не проводится с пресной водой на различных стадиях процесса, значительно (>50% по объему) ниже, и нет никаких сточных вод с органическими нагрузками, что имеет место в способе, не соответствующем изобретению.
Экономия затрат на производство – например, благодаря выполнению процесса в соответствии с изобретением достигается снижение требуемых соединений для переваривания, а также пресной и сточной воды по сравнению с процессом, не являющимся предметом изобретения, что позволяет снизить общие затраты на процесс на >15%. Кроме того, этот процесс обеспечивает улучшение качества устойчивых продуктов за счет повторного использования фаз технической воды.
При этом процесс получает свои экономически выгодные преимущества, в частности, благодаря управлению процессом с повторным использованием, в частности с произвольно частым повторным использованием, полученной осветленной водной фазы. В частности, аспект "экономия процесса" заключается в том, что в способе согласно изобретению отсутствуют стоки, т.е. водные фазы не образуются в виде сточных вод или водных сточных вод, что дает явное преимущество в процессе, особенно в отношении затрат и воздействия на окружающую среду, особенно в случае довольно большого объема водных растворов, используемых в соответствии с изобретением.
Разуплотнение
Термин "разуплотнение" или "разуплотненный" означает выщелачивание уплотненных соединений, что приводит к тому, что ранее не имеющие промежутков места соединения легко отделяются друг от друга в водной среде.
Методы
Способ подготовки растительного сырья
В зависимости от разного происхождения и возможностей извлечения сырья, применяющегося в соответствии с изобретением, оно может находиться в различных формах и состояниях. Так, это могут быть, например, целые/неповрежденные семена, зерна, ядра, орехи, овощи, фрукты, цветы, плодовые почки или корни, и/или полностью или частично переведенные в растворимую форму, измельченные, перемолотые, растертые или отжатые растительные материалы, и/или растительные материалы, в которых частично или полностью прошла ферментация или дезинтеграция, в частности, в результате автолиза/ микробного разложения /физико–химической реакции, и/или остатки сельскохозяйственного производства или производства или утилизации пищевых продуктов. Разломанные, разделенные, измельченные, порошкообразные или сжиженные или растворенные растительные исходные материалы могут находиться в виде связных или изолированных кусочков или быть агрегированными, например, в виде гранул или прессованной массы, или находиться в виде рыхлого композита, как, например, гранулят или сыпучий материал, или в изолированной форме, такой как мука или порошок, или в форме суспензии. Консистенция, форма и размер растительных исходных продуктов в принципе не имеют значения, но предпочтительным является измельченное растительное сырье, которое позволяет более легкое выщелачивание. Предпочтительные максимальные диаметры распределяемых частиц растительного сырья составляет от 100 мкм до 100 см, более предпочтительно от 0,5 мм до 50 см, более предпочтительно от 1 мм до 20 см и более предпочтительно от 2 мм до 5 см. Форма подходящего растительного сырья является произвольной, равно как и консистенция, которая может быть жесткой или мягкой, или сырье может находиться в сжиженной форме. При этом сырье может иметь произвольную температуру, предпочтительным является нагретое сырье, какое получается, например, по окончании процесса прессования. Если растительное сырье не имеет подходящих свойств или не соответствует требованиям к осуществлению способа согласно изобретению, эти условия могут быть достигнуты способом согласно уровню техники. Сюда относится, в частности, способ, который позволяет и/или облегчает провести в соответствии с изобретением выщелачивание растительного сырья. Сюда относится, в частности, механический способ, с помощью которого растительное сырье можно измельчить. При этом, в частности, для экономической эффективности процесса требуется сначала измельчить растительный материал и высушить или сначала высушить, а затем измельчить. В одном варианте осуществления способа измельченное и затем высушенное растительное сырье перед технологической стадией 1) измельчают до определенного размера частиц, предпочтительными являются размеры частиц от 10 мкм до 2 см, более предпочтительно от 30 мкм до 5 мм. Однако, согласно изобретению измельчение проводят во время или после добавления дезинтегрирующего/ выщелачивающего раствора. В одном варианте осуществления способа сначала из растительного сырья механическим способом удаляют компоненты, содержащие лигнин. Это могут быть, например, оболочечные материалы растительного сырья, как, например, кожица, оболочки или шелуха, например, яблочных или виноградных косточек. Из уровня техники известны механические способы для достижения этой цели. В дополнительном предпочтительном варианте осуществления способа способ растворения и/или растворения лигнина может быть осуществлен перед проведением стадии 1 процесса). Такие способы известны в данной области техники, например, как "силовой метод". Например, разложение или расщепление лигнина достигается кипячением с рассолом. Однако механическое разрушение также может иметь место только во время или после стадии 2а способа). Преимущественно использование мешалок или коллоидных мельниц.
Сырье помещают в подходящий резервуар, который предпочтительно может заполняться сверху и имеет закрывающееся выпускное отверстие на нижней стороне.
Поэтому предпочтителен способ, в котором растительные исходные материалы предоставляются в контейнере для дополнительного поглощения жидкости.
Резервуар должен соответствовать нормативным требованиям, предъявляемым к производству продукции. Это также относится к позже использующимся контейнерам, компонентам системы и трубопроводным системам. Предпочтительной является конструкция контейнера с конусообразно расширяющимся дном. Предпочтительным является перемешивающее устройство для перемешивания содержимого контейнера. Предпочтение отдается охлаждающему/нагревающему устройству контейнеров или содержимому контейнера. Предпочтительно, раствор для разложения в этом контейнере z. B. Продукты прессования/измельчения добавляются, смешиваются и хранятся в течение необходимого времени. Для использования на следующем шаге процесса слив осуществляется через слив через дно.
Способы приготовления и применения выщелачивающих растворов
Выщелачивающие растворы согласно изобретению готовят с выщелачивающими веществами согласно изобретению, какие предназначены для отделения/разделения компонентов сырья. Для этого одно или несколько из веществ растворяют в воде, причем вода может быть осветленной или осветленной и очищенной технической водой, полностью деионизированной водой, а также колодезной или водопроводной водой. Для растворения может потребоваться повысить температуру и/или продолжить процесс перемешивания до двух дней. Предпочтительно, pH раствора катионных аминокислот или пептидов устанавливают в диапазоне от 7,5 до 13,5, более предпочтительно от 8 до 13 и более предпочтительно от 8,5 до 12,5. В одном варианте осуществления можно установить любое значение pH из диапазона от 7,5 до 13,5 путем добавления кислоты или основания. При этом можно использовать кислоты и основания, известные в данной области.
3
4
Кроме того, в растворы могут добавляться добавки, которые улучшают или ускоряют выщелачивание и извлечение волокон на основе целлюлозы или распадаются и/или растворяют другие составляющие исходного материала. Такие соединения включают, но не ограничиваются ими, следующие соединения, такие как: мочевина, NH3, триэтиламин; ионные или неионные поверхностно–активные вещества, такие как SDS или DMSO; Антиоксиданты или NaSO, бисульфит натрия или NaSO. Эти соединения могут присутствовать по отдельности или в комбинации в концентрации от 0,01 до 50 вес.% в выщелачивающем растворе.
Кроме того, выщелачивающие растворы согласно изобретению могут быть снабжены добавками, которые, в частности, улучшают растворимость некоторых соединений исходного материала, в том числе, спиртов, жирных спиртов, сложных эфиров жирных кислот или лактонов.
Выщелачивающие растворы могут быть приготовлены при любой температуре и добавлены к исходному материалу на технологической стадии 2a) или 2) и, если необходимо, также на стадии 2b). Введение может быть осуществлено капельками, в форме капель или струй, непрерывно или периодически, в и/или на исходный материал. В предпочтительном варианте осуществления это делается при исключении доступа воздуха и/или в условиях инертного газа. Нанесение осуществляется с помощью приготовленного выщелачивающего раствора из резервуара через линию подачи в регулируемом количестве и подается в исходный материал.
Процесс дезинтеграции исходного материала
Для осуществления отделения/разделения компонентов сырья согласно изобретению необходимо, чтобы соединения по изобретению для отделения/разделения компонентов полностью проникали в исходный материал и, следовательно, компоненты присутствовали в гидратированном состоянии, по меньшей мере, на границах раздела. Для этой цели требуется проницаемость водного расщепляющего раствора. В случае недостаточной проницаемости может быть использован процесс механического и/или физико–химического распада. Хотя процессы механического распада предпочтительно должны происходить до или во время этапа 1 процесса, в предпочтительном варианте осуществления процесса физико–химический распад может происходить на этапе 2а) или 2) процесса. Здесь предпочтительным является термический распад. Для этой цели предпочтительной является температура предпочтительно от 80°С до 150°С, более предпочтительно от 90°С до 140°С и более предпочтительно от 99°С до 121°С. Предпочтительным является повышение давления, которое происходит одновременно с нагревом, предпочтительно использовать автоклав для одновременного нагревания и повышения давления. В особенно предпочтительном варианте осуществления расщепляющие растворы, используемые на стадиях 2а), 2b) и 2), используются для дезинтеграции исходного материала, предпочтительно, для использования для дезинтеграции аминокислотных и/или пептидных растворов, механического и/или физико–химического разрушения сырья. Раствор, содержащий растворенные катионные аминокислоты и/или производные, содержащие по меньшей мере одну гуанидиногруппу и/или амидиногруппу, является предпочтительным для физико–химического распада исходного материала. Особенно предпочтительным является раствор, содержащий производные аргинина и/или аргинина в растворенной форме, для термического распада исходных материалов. Далее предпочтительным является выщелачивающий раствор, по меньшей мере, в одном соединении, включающем мочевину, NH3, триэтиламин; ионные или неионные поверхностно–активные вещества, такие как SDS или DMSO, или NaSO3 или бисульфит натрия.
Предпочтительным является распад исходных материалов с помощью раствора растворенных аминокислот и/или пептидов. Особенно предпочтительным является вариант осуществления способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды представляют собой растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды.
В принципе, термическая дезинтеграция выгодна, если в растительном исходном материале высокое содержание воды, как в свежих фруктах и овощах. Механический распад особенно предпочтителен, если растительные исходные материалы имеют низкое содержание воды и/или заключены в оболочки/оболочки, которые являются непроницаемыми для воды. Кроме того, механический способ является предпочтительным, когда сначала получают другую фракцию растительного исходного материала, такую как масло, должно быть удалено.
В предпочтительном варианте осуществления способа дезинтеграция сырья сырье полностью, по частям или механически измельчается, помещается в водяную баню, и нагревание происходит до тех пор, пока оно не станет настолько мягким, что оно незначительным усилием, например, при раздавливании пальцами, распадается в жидкую или жидкую фазу. Это особенно выгодно, если из–за разной степени прочности различных структур различные структуры, такие как, например, мезосперм и оболочка, можно легко отличить друг от друга и механически отделить, следуя одной из вышеупомянутых форм дезинтеграции. В предпочтительном варианте нагревание происходит вместе с увеличением давления в автоклаве. В предпочтительном варианте осуществления растительные материалы оболочки удаляются до и/или после распада растительного исходного материала.
В особенно предпочтительном варианте осуществления растительный исходный материал распадается путем помещения его в один из водных растворов согласно изобретению, включающий водный выщелачивающий раствор согласно изобретению. В принципе, объемное или весовое соотношение можно выбирать свободно, но это выгодно, если исходный растительный материал полностью смачивается переваривающим раствором. Продолжительность воздействия переваривающего раствора зависит от используемых исходных материалов растения. Предпочтительной является продолжительность от 1 минуты до 48 часов, более предпочтительно от 10 минут до 14 часов и более предпочтительно от 20 минут до 6 часов. Температура, при которой воздействие растительного исходного материала осуществляется с помощью водных расщепляющих растворов, в принципе, является произвольно выбираемой. Предпочтительно температура составляет от 5 до 140°C, более предпочтительно от 10 до 120°C и более предпочтительно от 15 до 90°C. Кроме того, предпочтительной является предшествующая и/или одновременная, и/или последующая обработка исходного растительного материала соединениями, которые вызывают распад или химическую реакцию соединений лигнина. Предпочтение отдается использованию сульфитных и сульфатных соединений. Особенно предпочтительным является бисульфит натрия.
Способы осуществления технологического этапа 2a):
смешение растительного сырья с этапа 1 с водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды, для отделения/разделения компонентов сырья
На этой стадии процесса необходимо обеспечить смачивание поверхностей компонентов в предпочтительно биогенном исходном материале. Это означает, что компоненты, присутствующие в уплотненном композите, также увлажняются и увлажняются. В предпочтительном варианте осуществления экономичного процесса соединения используются для отделения/отделения компонентов сухого исходного материала путем дозирования только минимально необходимого количества жидкости из выщелачивающего раствора, что обеспечивает полное насыщение исходного материала. Это можно проверить, например, путем определения содержания влаги, которое предпочтительно составляет >20 вес.% В случае полного проникновения. Кроме того, увлажнение, например, визуально, например, по изменению цвета, или аналитически, например, путем изменения электрической проводимости. В другом предпочтительном варианте осуществления происходит дозирование объема выщелачивающего раствора в исходный материал, что обеспечивает полное набухание исходного материала. Например, полное набухание можно распознать по тому факту, что набухший материал больше не может связывать больше воды, узнаваемо по тому факту, что дальнейшее добавление воды не приводит к дальнейшему увеличению объема набухшего гомогенного материала, а при центрифугировании (2.000 г) только минимальное количество свободного отделенная жидкая фаза. Проверка того, возможно ли дальнейшее связывание с водой, может быть проведена путем добавления 0,3 моль раствора аминокислоты и/или пептида в небольших единицах объема к образцу набухшего материала, масса которого определена. Если образуется свободная водная фаза, процесс набухания завершается, в противном случае добавление раствора аминокислоты и/или пептида используется для продолжения перемешивания.
Объем водных растворов, содержащих растворенные аминокислоты и/или пептиды, добавляется к исходному материалу в весовом отношении от 0,5:1 до 10:1, более предпочтительно от 1:1 до 8:1 и более предпочтительно от 1,2:1 до 4:1. Предпочтительным является проведение процесса при температуре от 6°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 18°C до 40°C.
Нанесение водных растворов может осуществляться способами предшествующего уровня техники. Подходящими контейнерами, в которых осуществляется контактирование этой стадии процесса, являются реакционные контейнеры, которые открыты или закрыты или нагреты и предпочтительно имеют перемешивающее или перемешивающее устройство, такое как бак с перемешиванием, который обеспечивает полную циркуляцию смеси. Ввод водного расщепляющего раствора осуществляется непрерывно или периодически до тех пор, пока в репрезентативной пробе не будет обнаружено полное насыщение. В другом варианте осуществления способа исходный материал распределяется на конвейерной ленте или конвейерной ленте, а распределенный исходный материал распыляется водным раствором и тем самым пропитывается.
Продолжительность фазы проникновения, естественно, зависит от природы и природы исходного материала. Предпочтительной является продолжительность от 5 минут до 24 часов, более предпочтительно от 10 минут до 12 часов и более предпочтительно от 20 минут до 6 часов.
Простая процедура испытания может использоваться для определения того, подходит ли смесь этого этапа процесса для подачи на следующий этап процесса. Герцу репрезентативного образца отбирают из смеси и помещают в воду (25°C) в массовом соотношении 1:20 и перемешивают в течение 2 минут при 200 об/мин. Затем всю суспензию фильтруют (размер сита 100 мкм). Остаток сита проверяют визуально или под микроскопом на наличие агрегатов компонентов биогенного исходного материала. Если агрегаты отсутствуют, то происходит достаточное удаление/разделение компонентов исходного материала, и этап процесса завершен.
В одном варианте способа пропитка исходного материала одним из выщелачивающих растворов во время применения одного из процессов дезинтеграции или сразу после него. Этот вариант процесса особенно выгоден для исходных материалов с высоким содержанием воды, таких как сырые овощи, клубни или корнеплоды. В одном варианте способа пропитка проводится непосредственно вместе с соединениями, которые обеспечивают/ускоряют распад растительного исходного материала. Это может иметь место, даже если, например, водный выщелачивающий раствор используется для дезинтеграции в термическом процессе. В процессе дезинтеграции происходит насыщение растительного материала соединениями перевариваемого раствора. В предпочтительном варианте способа разрушение и насыщение происходит в условиях пониженного или избыточного давления в контейнере, подходящем для этой цели. Предпочтительно, чтобы давление в растении составляло от 1 до 50 бар, более предпочтительно от 10 до 10 бар и более предпочтительно от 100 до 5 бар. В принципе, пропитка может проводиться при любой температуре. Предпочтение отдается одновременному нагреву исходного материала для ускорения процесса замачивания. Поэтому предпочтительно проводить стадию процесса при температуре от 5°C до 150°C, более предпочтительно от 8°C до 140°C, более предпочтительно от 10°C до 120°C и более предпочтительно от 15°C до 90°C. Предпочтительно выполнять этап процесса с одновременным повышением температуры и пониженным или избыточным давлением. Предпочтительная продолжительность стадии процесса зависит от проницаемости и степени усвоения для успешного распада. Предпочтительной является продолжительность от 10 секунд до 10 дней, более предпочтительно от 1 минуты до 2 дней, более предпочтительно от 10 минут до 24 часов, еще более предпочтительно от 15 минут до 8 часов и наиболее предпочтительно от 20 минут до 4 часов.
Полнота дезинтеграции и проникновения может быть очень легко проверена, например, путем суспендирования 1 мл образца переваренного растительного материала в 1000 мл воды и перемешивания магнитной мешалкой в течение 10 минут при частоте вращения 300 об/мин. Если видимое после прекращения перемешивания невооруженным глазом распознаваемые волокна с медленной тенденцией к седиментации и в то же время в остатке суспензия может содержать части оболочки или другие твердые составляющие, такие как гранулы крахмала или их фрагменты, без распознаваемых прикрепления в дополнение к изолируемым волокнам на основе целлюлозы длительность фаз распада и пропитки достаточна.
Предпочтительным является способ разделения компонентов растительного сырья, при котором одновременно протекает дезинтеграция и пропитка водного выщелачивающего раствора.
Способы осуществления технологического этапа 2b):
предоставление водного распределительного объема и распределение отделенных/разделенных компонентов с этапа 2a).
В предпочтительном варианте осуществления смесь отделения/разделения стадии 2а) растворяют в воде для полной гидратации разделенных растворимых компонентов, таким образом, присутствуя в изолированной форме и без присоединения к другим компонентам. Для этой цели можно использовать очищенную технологическую воду более последовательных технологических стадий или деионизированную или не очищенную далее городскую или колодезную воду.
Определение объема воды, достаточно большого для того, чтобы на фазе распределения обеспечить полную гидратацию растворимых компонентов, которая обеспечивает разделение растворенных и нерастворимых компонентов исходного материала, предпочтительно проводится с использованием образца предыдущей стадии процесса (например, 10 г отделенной/разделительной смеси) готовится серия разведений. После 3–минутной фазы перемешивания происходит фильтрация (размер сита 100 мкм) суспензии. Остаток на фильтре анализируется (визуально или под микроскопом) на наличие отложений/добавок растворимых и промываемых водой соединений. Затем фильтрат смешивают в подходящем растворе конденсирующего агента в возрастающей дозировке. Достаточно большой объем распределения будет присутствовать, если не будет накопления/присоединения к твердой составляющей исходного сырья, присутствующего в остатке на фильтре, и полной конденсации и/или агрегации и/или комплексообразования растворенных растворимых составляющих, присутствующих в распределительной смеси, имеет место.
Предпочтительным является отношение объема воды к сухой массе исходного продукта от 5:1 до 500:1, более предпочтительно от 10:1 до 150:1 и более предпочтительно от 15:1 до 50:1. Способ введения или приведения в контакт отделяющей/разделяющей смеси и водной фазы на этой стадии процесса является произвольным. Предпочтительной является запись, сделанная с помощью высокопроизводительного сдвигового смесителя или другого интенсивного смесителя вместе с водной фазой. Это особенно выгодно, потому что позволяет прямую гидратацию и разделение. Отделенные волокна содержат белки в соответствующих количествах. До настоящего времени не было предложено никакого способа сделать белки, включенные в твердые вещества, такие как волокна на основе целлюлозы и волокна, богатые лигнином, также извлекаемыми. Это стало возможным благодаря способу, описанному в данном документе, в котором на стадии 2b) осуществляется распределение, при котором белки, присутствующие в волокнах, растворяются/гидратируют и, если они присутствуют, растворимые углеводы вымываются в распределительную водную фазу посредством интенсивного процесса смешивания. Поэтому этот шаг процесса имеет особое значение. Кроме того, предпочтительными являются перемешивающие устройства, которые вызывают турбулентный поток, такие как пропеллер или струйные взрыватели. Процесс распределения может быть непрерывным или прерывистым, и при любой температуре предпочтительно температурный интервал водной суспензии составляет от 6°C до 90°C, более предпочтительно от 10°C до 60°C и более предпочтительно от 18°C до 40°C. Продолжительность процесса распределения является произвольной, предпочтительно продолжительностью от 1 минуты до 24 часов, более предпочтительно от 5 минут до 5 часов и более предпочтительно от 10 минут до 1 часа.
Процесс распределения является достаточным и завершенным, когда его фильтруют в репрезентативном образце, который отбирают из распределительной смеси, а затем через грубое (сито 1 мм) и мелкое сито (размер сита 100 мкм), а в остатке фильтра микроскопически или визуально отсутствуют видимые агрегаты различных Составляющие растительных исходных материалов должны быть признаны. Успешное распределение компонентов исходного материала можно также определить путем заполнения образца распределительной смеси в градуированном цилиндре и, в течение короткого времени, разделения трех фаз или, в случае присутствия липидов, четырех хорошо различимых фаз. Требуемое время не должно превышать 4 часа.
Кроме того, согласно изобретению осуществляется контроль и необязательное регулирование рН распределяющего раствора. Это можно сделать с помощью щелочей или кислот из предшествующего уровня техники, предпочтительными кислотами являются HCL или муравьиная кислота, предпочтительными основаниями являются NaOH или мочевина. Предпочтительно рН распределительного раствора составляет от 6,5 до 13,5, более предпочтительно от 7,0 до 12,5 и более предпочтительно от 7,5 до 11.
Объем воды, необходимый для выполнения следующих стадий процесса в соответствии с изобретением, предоставляется в подходящем контейнере.
Способы осуществлена технологической стадии 2
В предпочтительном варианте осуществления исходный материал, подлежащий расщеплению, приводят в контакт с объемом водного выщелачивающего раствора, который одновременно содержит достаточную концентрацию выщелачивающий соединений, чтобы обеспечить отделение/разделение компонентов исходного материала согласно изобретению и, с другой стороны, распределение растворенных компонентов в изобретении. Объем воды позволяет. Проверка того, выполняется ли этот критерий, может быть выполнена с использованием метода, описанного выше и ниже. Предпочтительные диапазоны параметров процесса, в которых способ предпочтительно выполняется, в остальном идентичны тем, которые описаны здесь для выполнения этапов способа 2a) и 2b).
Способы осуществления процесса. Стадия 3: отделение твердых веществ от распределительной смеси со стадии 2b или 2 с получением водного раствора без волокон растворенных компонентов растительного исходного материала.
Способы осуществления технологической стадии 3
В особенно выгодном варианте на стадии 3) процесса происходит отделение твердых веществ от распределительной смеси на стадии 2b) или 2). Это можно сделать с помощью известных способов разделения твердого вещества и жидкости. Предпочтение отдается методам фильтрации, которые особенно подходят для отделения высокой концентрации мелких волокнистых материалов при высоком пропускном объеме. Для этой цели особенно подходят просеивающие устройства, которые одновременно перемешивают фильтрующую среду и/или разделяющую смесь в виде вибрации или быстрого переполнения ситовой поверхности включает. Предпочтительно проводить двухстадийный или многостадийный процесс просеивания, поскольку, с одной стороны, различные нерастворимые компоненты, присутствующие в распределительной смеси, могут быть отделены друг от друга, и, с другой стороны, может быть обеспечено отсутствие или практически отсутствие частиц, размер которых больше, чем предварительно определенный для попадания в фильтрат на этом шаге процесса. Также подходят дуговые сита, ленточные фильтры или камерные фильтр–прессы, сетчатый декантатор, но также и центробежные процессы, такие как центрифуги или декантаторы. Поэтому предпочтительно проводить предварительное просеивание с грубым ситом, тонкую фильтрацию с мелким ситом и тонкую фильтрацию с мелким ситом. Грубый экран предпочтительно имеет размер экрана от 1,0 до 4,0 мм, более предпочтительно от 1,1 до 2,5 мм и более предпочтительно от 1,2 до 2,0 мм. Предпочтительное мелкое сито имеет размер сита от 80 до 250 мкм, более предпочтительно от 90 до 180 мкм и более предпочтительно от 100 до 160 мкм. Мелкое сито предпочтительно имеет размер сита от 5 до 80 мкм, более предпочтительно от 10 до 60 мкм и более предпочтительно от 15 до 30 мкм. В зависимости от консистенции ситового остатка или концентрата в центробежных процессах, остаточное количество воды, содержащейся здесь, может быть дополнительно уменьшено. B. с помощью устройства для прессования экрана или винтового пресса. Содержание остаточной влаги в сите предпочтительно составляет <80 вес.%, Более предпочтительно <60 вес.% И более предпочтительно <40 вес.%.
Предпочтительные условия процесса согласно изобретению выполняются, когда твердые компоненты, полученные в остатке на фильтре, не содержат или почти не содержат растворимых компонентов растительного исходного материала и могут быть легко разделены в воде. Кроме того, в соответствии с изобретением отфильтрованные твердые компоненты получают в очень конденсированной и, таким образом, транспортабельной форме. На этой стадии способа получают раствор без волокон или почти полностью без волокон, который содержит предпочтительно >98 вес.%, Более предпочтительно >99 вес.% И наиболее предпочтительно >99,5 вес.% От массы белков, изначально присутствующих в исходном материале. Почти полное отсутствие волокон здесь означает >98% по весу. Это можно проверить, например, с помощью волоконного расходомера (FiberLab, Valmet). Используемый здесь термин "твердое вещество" описывает те, которые не проходят через ситовой фильтр 10 мкм.
Остальные условия процесса, такие как температура, продолжительность разделения, скорость потока и т.д., могут быть свободно выбраны. Фильтрат и остаток на сите или прессе одной или нескольких фракций остатков собирают в отдельные и подходящие контейнеры или вводят в них.
Способы осуществления технологической стадии 4:
конденсация/агрегация/комплексообразование растворенных компонентов водного раствора на стадии 3) с получением водной фазы, содержащей конденсированные растворимые компоненты исходного материала.
В предпочтительном варианте осуществления на этой стадии процесса имеет место конденсация и/или агрегация и/или комплексообразование растворенных белков и/или других растворенных органических и/или неорганических соединений фильтрата на предыдущей стадии процесса. Целью этого процесса конденсации является объединение растворенных или гидратированных компонентов и, в частности, белков, с образованием конденсированной фазы/массы, которая может быть разделена с помощью известных методов разделения и может быть получена при минимальном количестве воды. Предпочтение отдается добавлению одного или нескольких подходящих конденсирующих агентов. Подходящими конденсирующими агентами являются, например, кислоты, включая, предпочтительно, органические кислоты, такие как, например, уксусная кислота, аскорбиновая кислота, лимонная кислота, молочная кислота, яблочная кислота, но также неорганические кислоты, такие как фосфорная кислота, и, кроме того, соли, такие как, например, NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2 или комплексные соединения Na2, NaCl4, AlCl2, AlCl2 такие как ЭДТА, но также адсорбенты, такие как оксид кальция, оксид магния, каолин или другие глинистые минералы. Также предпочтительными являются растворимые двухвалентные катионы, предпочтительно из солей алюминия, кальция и магния. Кроме того, комбинации перечисленных здесь конденсирующих агентов являются предпочтительными, такими как. Как сочетание лимонной кислоты и хлорида алюминия. Кроме того, предпочтительными являются карбонаты, такие как карбонат натрия, бикарбонат натрия или карбонат кальция. Кроме того, силикатные соединения, особенно Na–метасиликат, ортосиликат натрия, а также другие растворимые силикаты. РН водных растворов, содержащих растворенные конденсирующие агенты, в принципе можно выбирать свободно и зависит от эффективности конденсации, получаемой при этом. В случае необходимости, например, буфер, который регулирует рН раствора, также может быть добавлен к раствору конденсирующих агентов.
Пригодность может быть легко оценена специалистом в данной области техники путем добавления и смешивания различных конденсирующих агентов с образцами безволокнистого технологического раствора стадии 3 процесса при повышенных концентрациях и оценке полноты конденсации растворенных компонентов. Для этой цели надосадочную жидкость после центробежного отделения конденсатов одного или нескольких конденсационных растворов/конденсирующего агента добавляют и перемешивают. Если после осаждения в течение не менее 10 минут в случае нового центрифугирования осадок не образуется, а водная фаза является чистой или почти прозрачной, имеет место достаточная конденсация компонентов. В дополнительном варианте осуществления применение конденсирующего агента(ов) происходит в виде твердого вещества, причем предпочтение отдается применению порошкообразной формы, которую добавляют в реакционную смесь. Конденсация может быть обнаружена после короткого времени пребывания невооруженным глазом. Выбор подходящей концентрации может быть сделан путем центрифугирования раствора образца, подвергшегося конденсации, и повторной обработки супернатанта теми же и/или различными конденсирующими агентами. Если это не позволяет образовываться и/или отделяться каким–либо видимым конденсатам/агрегатам/комплексам, раствор содержит <6% по весу, предпочтительно <4% по весу и наиболее предпочтительно <2% по весу белков.
Предпочтительно конденсирующие агенты полностью растворяются в воде, которая предпочтительно не содержит ионов или деионизирована. Концентрация конденсирующего агента(ов) зависит от условий процесса и должна определяться индивидуально. Обычно предпочтительным является диапазон концентраций от 1 ммоль/л до 5 моль/л, более предпочтительно от 100 ммоль/л до 3 моль/л и более предпочтительно от 200 моль/л до 2 моль/л. Объем раствора с одним или несколькими конденсирующими агентами или, в случае, когда конденсирующие агенты снабжены различными водными растворами, происходит непрерывно или периодически, по каплям или путем струйной обработки. Предпочтительно перемешивание реакционной смеси, предпочтительно перемешивание, происходит в условиях слегка турбулентного или ламинарного потока, что позволяет избежать разрушения образующихся конденсатов/агрегатов/комплексов. Предпочтительно тщательно перемешивать реакционную смесь. Предпочтительно управление процессом осуществляют путем визуального контроля хода конденсации или контроля процесса путем определения степени помутнения образующейся осветленной водной фазы. Полноту конденсации/агрегации/комплексообразования растворенных соединений можно легко проверить способом, описанным выше, и, если необходимо, добавить в реакционный раствор один или несколько конденсирующих агентов. Продолжительность смеси в принципе свободно выбирается. В предпочтительном варианте осуществления способа это происходит только в течение времени добавления одного или нескольких конденсирующих агентов или в течение от 10 секунд до 5 минут, более предпочтительно от 20 секунд до 2 минут.
Температура, при которой происходит конденсация и/или агрегация и/или комплексообразование, может в принципе выбираться свободно. Предпочтительно температура составляет от 6 до 90°C, более предпочтительно от 10 до 60°C и более предпочтительно от 18 до 40°C. Предпочтительно, установка определенного диапазона рН, оптимального значения рН является результатом выбора или комбинации с конденсирующим агентом. Оптимальный диапазон pH можно определить способом, описанным выше. РН водного раствора, содержащего растворенные соединения, в котором происходит конденсация и/или агрегация и/или комплексообразование растворенных белков и/или других растворенных соединений согласно изобретению, предпочтительно находится в диапазоне от 5,5 до 13, более предпочтительно от 6 и 12 и более предпочтительно от 6,5 до 11.
В особенно предпочтительном варианте осуществления срок службы сохраняется после добавления одного или нескольких конденсирующих агентов, в которых не происходит или происходит только минимальное смешивание смеси. Аналогичным образом, как и в способе, описанном в настоящем документе, может быть определено требуемое время фазы конденсации, предпочтительно от 5 минут до 10 часов, более предпочтительно от 10 минут до 5 часов и более предпочтительно от 15 минут до 2 часов. Если срок службы должен быть уменьшен до минимума, то достаточная минимальная продолжительность срока службы после добавления конденсирующего агента на основе образца, который центрифугируется и аналогичным образом, как описано выше, полнота конденсации и/или агрегации и/или Комплексообразование, которое было достигнуто конденсирующим агентом(ами), легко обнаруживается.
Фазу конденсации предпочтительно проводят при температуре окружающей среды, предпочтительно в интервале температур от 15 до 40°C. В других предпочтительных вариантах осуществления это происходит при температуре от 5 до 15°C, с одной стороны, и от 40 до 90°C, с другой. Выбор пониженной температуры может быть выгоден, например, при восстановлении термолабильных соединений. Выбор высокой температуры, например, 60°C может быть выбрано, например, для уничтожения микробов при микробной загрузке исходного материала, например в форме пастеризации. С другой стороны, нагревание может также инактивировать аллергены и некоторые токсины, а также анти–питательные вещества. В предпочтительном варианте осуществления способа конденсированные/агрегированные/комплексные белки делают восстанавливаемыми в форме осадка. Выпуск фазы осадка предпочтительно осуществляется через нижний выпуск и подается на дальнейшую последовательность процессов.
Способы осуществления технологической стадии 5:
отделение конденсированных растворимых исходных растительных материалов со стадии 4) и получение обезвоженного конденсата стадии 4) и осветленной фазы технологической воды
В предпочтительном варианте осуществления способа конденсированные/агрегированные/комплексные соединения стадии 4) процесса дегидрируют, чтобы освободить, очистить, обработать и/или легко транспортировать или приготовить связанную технологическую воду. Обезвоженный в этом контексте означает, что органические соединения частично освобождены от связанной воды. Осадок, полученный на стадии 4) процесса, предпочтительно присутствует в виде суспензии до вязкой кремообразной массы. Предпочтительным является обезвоживание, которое происходит посредством способов фильтрации. Заказ предпочтительно для полосового фильтра. Предпочтительные фильтры имеют размер экрана от 50 до 500 мкм, более предпочтительно от 80 до 350 мкм и более предпочтительно от 100 до 320 мкм. Предпочтительно использовать фильтровальную ткань, изготовленную из полипропиленовых или других гидрофобных полимерных нитей. Предпочтительными устройствами являются ленточные фильтры, камерные фильтры, фильтр–прессы и камерные фильтр–прессы, а также вакуумные ленточные фильтры. Также предпочтительными являются центробежные процессы, особенно пригодны центрифуги или декантаторы. Остаточное содержание воды в получаемой дегидратированной конденсатной массе может быть выбрано специфическим для процесса образом, например, таким как получается текучая или растекающаяся или размерно стабильная белковая масса. В принципе, цель состоит в том, чтобы добиться как можно более полного отделения связанной технической воды. Когда используют декантатор, разделение предпочтительно проводят при >2000g, более предпочтительно >3000g и более предпочтительно >3500g. Предпочтительно время пребывания в декантаторе составляет >10 секунд, более предпочтительно >20 секунд и более предпочтительно >30 секунд. Еще более предпочтительным является процесс прессования для удаления связанной технической воды. Предпочтительно это происходит в фильтрующем устройстве с водопроницаемой фильтровальной тканью/материалом. Предпочтительно конденсированная или уже обезвоженная масса, расположенная, например, в камере фильтра, подвергается воздействию давления, в результате чего содержание остаточной влаги может быть уменьшено до желаемой степени.
Предпочтительно проводить процесс при температуре окружающей среды в диапазоне от 15 до 40°C. В других предпочтительных вариантах осуществления могут быть выбраны температуры в диапазоне от 5 до 15°C и от 40 до 80°C.
Предпочтение отдается получению обезвоженной массы, имеющей остаточную влажность <90 вес.%, Более предпочтительно <80 вес.%, Более предпочтительно <70 вес.% И еще более предпочтительно <60 вес.% И еще более предпочтительно <40 вес.%.
В предпочтительном варианте осуществления один или несколько процессов очистки, и/или кондиционирования, и/или функционализации проводятся/проводятся до, во время и/или после дегидратации, что предпочтительно происходит в байпасном вспомогательном процессе. В предпочтительном варианте для этой цели конденсированная или обезвоженная масса наносится на фильтрующую ленту с определенной толщиной слоя и протекает через или без опоры другого фильтра, снизу или сверху, с жидкостью и/или паром и/или газом. Повторная сушка может быть сделана как прежде или с другим методом сушки. Предпочтительной жидкостью для этой цели может быть вода или органический растворитель. Предпочтительными органическими растворителями являются, например, спирты. Пар может быть водяным паром или паром растворителя. Предпочтительный диапазон температур составляет от 40°C до 250°C, более предпочтительно от 50°C до 180°C и более предпочтительно от 60°C до 140°C. Предпочтительным газом может быть, например, азот или диоксид углерода. Предпочтительный объемный расход и продолжительность потока должны быть определены индивидуально на основе достигнутых параметров. В дополнительном предпочтительном варианте осуществления кондиционирование проводят, например, с помощью. В среду добавляют одно или несколько неорганических или органических соединений, которые текут с потоком носителя, конденсированной/дегидратированной массой.
Получаемые дегидратированные растворимые составляющие/белковые фракции можно непосредственно наносить, хранить или дополнительно обрабатывать в полученной форме. Хранение, которое происходит в подходящих контейнерах, предпочтительно осуществляется в охлажденных условиях, предпочтительно <10°C, более предпочтительно <8°C и более предпочтительно <6°C.
В следующем предпочтительном варианте осуществления происходит полная сушка получаемой массы. Это может быть сделано, например, в форме грануляции под горячим воздухом или в вакууме в соответствии с известными способами. Предпочтение отдается суспендированию уже обезвоженной массы в воде или жидком растворе, имеющем содержание твердых веществ предпочтительно от 10 до 40 вес.%. Суспензию предпочтительно подают на распылительную или лиофилизацию. Такие способы известны специалисту в данной области. В результате получают порошкообразные смеси, концентраты или изоляты. Предпочтительно большинство этих продуктов представляет собой белок. Однако могут быть использованы другие способы и технологии сушки, известные из уровня техники.
Способы осуществления технологической стадии 6)
На стадии процесса 6) обеспечение и/или очистка фазы осветленной технологической воды стадии 5) процесса и очистка фазы повторно используемой воды процесса стадии 6) для получения фазы осветленной и очищенной воды процесса, которую проводят в последующих операциях, предпочтительно на одной или нескольких стадиях процесса 2а.) и/или 2b) или 2) или повторно используется в качестве технологической воды в обходном процессе.
В предпочтительном варианте осуществления на этом этапе способа предусмотрена фаза технологической воды для процесса вспомогательного процесса, который получается из фазы осветленной технологической воды этапа 5 процесса) и/или этапов вспомогательного процесса. Для этой цели на этой стадии процесса из технологической воды предпочтительно удаляют взвешенные вещества и, если необходимо, все еще присутствующие ультратонкие частицы. Предпочтительно для этой цели используются способы предшествующего уровня техники. Для этой цели особенно подходят тонкие и очень тонкие фильтры из уровня техники. В результате может быть получена водная фаза без мутности.
В предпочтительном варианте осуществления технологического этапа 6) фаза технологической воды процесса байпаса обрабатывается в подходящем контейнере. В следующем предпочтительном варианте осуществления фаза технологической воды на этой стадии процесса очищается на стадии процесса 6). Соответствующие фазы технологической воды очищаются индивидуально, но также возможно комбинировать различные фазы технологической воды.
В одном варианте осуществления электролиты, такие как натрий, калий, кальций, хлорид, железо, медь и т.д., удаляются, например, с помощью электродиализа или ионообменных соединений. В еще одном варианте осуществления токсины и/или опасные вещества производятся с помощью технологии адсорбционного процесса, такого как колоночная хроматография или проход через слой активированного угля. В дополнительном варианте осуществления термолабильные соединения, такие как ферменты, белковые соединения, лектины или микроорганизмы или споры, инактивируются и/или денатурируются технологической водой, которую необходимо очистить, нагревают до предпочтительно >60°C. Точная температура и продолжительность нагревания зависят от типа и количества соединений, подлежащих инактивации/денатурированию. В дополнительном варианте осуществления восстановление или удаление одного или нескольких конденсирующих агентов происходит из очищаемой фазы технологической воды. Возможные методы, которые могут использоваться для этой цели, должны быть согласованы в каждом случае для соответствующего соединения. Среди возможных и известных в уровне техники способов можно назвать, например, титрование кислотой или основанием, добавление комплексообразующего или нейтрализующего агента, осуществление процесса диализа, в частности электродиализ или применение процесса адсорбции. На этой стадии процесса неорганические и/или органические соединения предпочтительно также отделяют и делают доступными, которые включают ароматизаторы, запахи, горькие вещества, красители, токсины и опасные вещества или органические соединения, как определено в разделе "органические соединения". Для этой цели применимы описанные выше методы, в частности такие методы, как колоночная хроматография, диализ или использование комплексообразующей реакции.
Предпочтительно, во время очистки одной из фаз технологической воды не происходит удаления/восстановления растворенных аминокислот и/или пептидов, все еще присутствующих здесь.
На этой стадии процесса получают осветленную и очищенную фазу технологической воды, которая не содержит или почти не содержит: взвешенных веществ, мутности, токсинов, вредных соединений и микроорганизмов, включая споры и конденсирующие агенты, и, при необходимости, электролитов или красителей или органических соединений. Предпочтительно в очищенной и очищенной технологической водной фазе <3 вес.%, Предпочтительно <1,5 вес.% И наиболее предпочтительно <0,5 вес.% Органических соединений, что не соответствует одной из растворенных аминокислот и/или пептидов, используемых в соответствии с изобретением.
Предпочтительная очищенная и очищенная технологическая водная фаза содержит растворенные аминокислоты и/или пептиды, пригодные для использования в новом технологическом применении. Особенно предпочтительным является вариант осуществления способа, в котором растворенные аминокислоты и/или пептиды представляют собой растворенные катионные аминокислоты и/или пептиды.
Предпочтительно осветленные и/или осветленные и очищенные фазы технологической воды, которые можно получить на стадиях процесса, хранят в подходящих контейнерах, временно хранят или непосредственно используют повторно. В одном варианте осуществления осветленную и/или осветленную и очищенную технологическую водную фазу охлаждают в течение периода хранения. Охлаждение предпочтительно составляет <10°C, более предпочтительно <8°C и более предпочтительно <6°C. Срок годности осветленной технологической водной фазы предпочтительно составляет >7 дней, более предпочтительно> 14 дней и более предпочтительно >4 недели. Долговечный в этом контексте означает отсутствие потенциально вредных микробов, патогенов или токсинов в концентрации, которая вредна для здоровья. Осветленные, осветленные и очищенные фазы технической воды, пригодные для повторного использования, безопасны для использования в производстве пищевых продуктов. Осветленная фаза технологической воды может быть возвращена в процесс на различных этапах процесса через подходящий насос и систему трубопроводов.
Повторное использование осветленных и/или осветленных и очищенных фаз технической воды.
В предпочтительном варианте осуществления способа одна из фаз технологической воды повторно используется в версиях процесса стадии 6 процесса).
В предпочтительном варианте осуществления способа осветленная фаза технологической воды стадии 6) процесса подается в реакционный контейнер/реакционную смесь стадии 3–I процесса обводного процесса в количестве и температуре, зависящих от процесса.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления осветленная фаза технологической воды, повторно используемая в вспомогательном процессе, который извлекается на стадии 6) процесса, без очистки проходит на одну из основных стадий процесса 2.a), 2.b) или 2) или 3). Это может быть сделано в любом соотношении смешивания с пресной водной фазой.
В другом предпочтительном варианте осуществления способа осветленную и очищенную фазу технологической воды стадии 6) процесса подают на стадию процесса 2а), предоставляя жидкость для растворения аминокислот и/или пептидов согласно изобретению в подходящем контейнере и смешивая с расщепляющими соединениями до полного растворения. В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления фазу технологической воды на стадии 6) процесса отдельно или вместе с фазой пресной воды на стадии 2b процесса вводят в форме водораспределительного объема.
В случае альтернативного выполнения стадии процесса 2) фаза технологической воды стадии 6 может использоваться для растворения аминокислот и/или пептидов и для распределения разделенных/отделенных компонентов исходных материалов.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления фазу технологической воды стадии 6) процесса вводят в один из процессов обхода процесса. Предпочтение отдается впускной/питающей линии этапам 3–I) и/или 4–I процесса вторичного потока.
Пригодность для повторного использования на различных этапах процесса может быть признана, например, по отсутствию качественных и/или количественных изменений в доступных продуктах процесса или в обходном процессе по сравнению с использованием фаз пресной воды.
Способы осуществления параллельного вспомогательного процесса
В вариантах осуществления способа в соответствии с изобретением получают фракции продукта, которые могут быть либо использованы непосредственно с целью использования, либо обработаны одним из способов способа вторичного потока в соответствии с изобретением для очистки или кондиционирования или функционализации или для изменения состава или присоединения/включения соединений. Преимущественно полученные фракции продукта могут в принципе использоваться с теми же процессами/этапами процесса и с теми же производственными устройствами, что и в основном процессе процесса. В выбранной здесь схеме возможные варианты выполнения процесса сгруппированы в этапы процесса, из которых продукты, подвергаемые обработке, классифицируются как этап выполнения с суффиксом "–I", а подэтапы процесса нумеруются в алфавитном порядке и классифицируются как обходные этапы процесса.
В способах вспомогательного способа по изобретению продукты/продукты, полученные или получаемые из основного процесса, преимущественно очищают/очищают и/или кондиционируют/функционализируют/обогащают одним или несколькими соединениями и/или разделяют/сортируют для их получения для дальнейшей обработки или прямого применения. Процессы выполняются как опция и могут выполняться одновременно или независимо от времени основной процедуры процесса и друг с другом. В предпочтительном варианте осуществления способа могут быть выполнены следующие необязательные этапы способа:
Вторичный поток, этап 3–I):
а) очистка, б) обработка поверхности, в) модификация/введение соединений из/в твердые вещества, полученные на стадии 3) процесса, и
Вторичный поток, этап 4–I):
а) очистка, б) обработка поверхности, в) модификация/введение соединений из/в дегидратированное органическое вещество, полученное на стадии 4 процесса).
Твердые вещества стадии 3) процесса предпочтительно представляют собой сложные углеводы, волокно на основе целлюлозы и фракции оболочки, богатые лигнином. Обезвоженная органическая масса процесса стадии 4) предпочтительно представляет собой обезвоженные белки.
Следующие исполнения процесса могут выполняться вместе на каждом шаге процесса или отдельно и в разное время. Специалист в данной области может легко адаптировать конкретные параметры процесса к обрабатываемому/составленному продукту.
В одном варианте осуществления способа органическое вещество очищают, предпочтительно, заключая в него фильтровальную ткань и предпочтительно вставляя в ванну с жидкой чистящей средой. В дополнительном предпочтительном варианте осуществления чистящее средство протекает через органическую массу, которая предпочтительно расположена внутри или закрыта фильтрующей тканью. Но ресуспендирование в моющем растворе невозможно. Предпочтительной чистящей средой является вода, дополнительно один или несколько спиртов в любом соотношении с водой. Чистящая среда может содержать неорганические и/или органические соединения, предпочтительно в растворенной форме, которые облегчают сброс неорганических и/или органических соединений, все еще присутствующих в объеме.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления происходит введение неорганических и/или органических соединений, которые обусловливают и/или функционализируют органическую композицию и/или в которых эти соединения физико–химически связаны с органической композицией. В результате множество выгодных воздействий на/на твердые вещества/органическую массу может быть осуществлено/произведено выгодным образом. Они включают, но не ограничиваются ими: поверхностные эффекты, которые могут быть классифицированы как антистатические, гидрофильные, гидрофобные, олеофильные, амфифильные, электростатические с положительным и/или отрицательным поверхностным зарядом, гигроскопичные и/или проводящие. Возможно создание множества комбинаций вышеупомянутых свойств поверхности. Желаемое свойство поверхности и выбор соединений, которые могут быть использованы для этой цели, зависят от применения продуктов, кондиционированных и/или функционализированных ими.
Введение и/или присоединение неорганических и/или органических соединений для достижения этих эффектов предпочтительно осуществляют путем растворения одного или нескольких соединений в подходящей жидкой среде и жидкости, аналогичных вышеупомянутым способам очистки продуктов с помощью продукта. Продукты приводятся в контакт или пронизаны этим. Время пребывания, концентрации и условия окружающей среды зависят от желаемых свойств продукта и должны быть определены в каждом случае. Предпочтительными жидкими средами являются вода, спирт или их смеси.
Предпочтительные соединения, которые можно использовать для кондиционирования/функционализации, включают в себя, например, Амины, например Бетаин, дальнейшие амиды, имиды, имидазолы, триазолы, меламины, креатин, креатинин, карнитин, кроме того, органические кислоты, такие как уксусная кислота, винная кислота, молочная кислота, яблочная кислота, миндальная кислота, глюконовая кислота, нитрилуксусная кислоты, стеариновой или олеиновой кислоты, и, кроме того, сложный эфир жирной кислоты, моно–/диглицериды, фосфолипиды, гликолипиды, глицерогликолипиды, аминокислоты (особенно аргинин, лизин и гистидин), моно–, ди– или полипептиды, такие как пептид RDG. Кроме того, возможны соединения сахара, такие как декстроза или фруктоза, а также макромолекулярные поверхностные функционализации, такие как полисахариды, такие как полидекстрины или крахмал. Кроме того, производные целлюлозы, такие как метилцеллюлоза.
Однако функционализация поверхности также может быть осуществлена путем добавления/включения реакционноспособных или способствующих реакции соединений в/на волокнах на основе целлюлозы/компонентах оболочки с высоким содержанием лигнина/соединениях органической композиции, например, с карбонатами, например, бикарбонатом натрия или силикатами, например натрия метасиликат. Кроме того, предпочтительным является присоединение/включение соединений в форме микро/наноэмульсий. Особенно предпочтительным является использование наноэмульсий катионных аминокислот или пептидов, таких как аргинин или лизин, с органическими кислотами, такими как линоленовая кислота или аскорбиновая кислота. При желании предварительная обработка поверхностей, например, для повышения реакционной способности, может быть проведена с использованием способов из уровня техники, таких как, например, спирт, окислитель или восстановитель, такой как, например, кислота, щелочь или H2O2.
Вышеупомянутые влажно–технические методы могут, например, также паровой фазой, в которой вышеуказанные или другие соединения могут присутствовать в растворенном состоянии.
Если этап влажно–технического процесса был выполнен, один из вышеупомянутых способов может быть использован для выпуска фазы жидкого раствора. Предпочтение отдается прессовой фильтрации или вакуумной фильтрации.
Если желательна рецептура полученных продуктов, возможна дальнейшая обработка. Так, например, сушка фаз продукта производится по заказу на устройстве для сушки ленты. Кроме того, суспензия может быть проведена в подходящем объеме воды, и порошкообразное твердое вещество может быть получено с помощью устройства для распылительной сушки, или может быть проведено гранулирование нароста.
Способы определения свойств продуктов
Влагоудерживающая способность может быть определена способами предшествующего уровня техники. В одном из способов определяют содержание воды в образце весом 0,5 г и суспендируют его в колбе Эрленмейера на 100 мл в 50 мл дистиллированной воды. После перемешивания в течение 1 часа при 20°C свободную водную фазу удаляют путем загрузки на стеклянную фритту G3, исследуемый материал центрифугируют вместе со стеклянной фриттой при 2000g в течение 15 минут. Определяют количество центрифугированной жидкости и вес образца. Влагоудержание (WRR) рассчитывается по следующей формуле
Аналогичным образом можно определить маслоудерживающую способность с жидкой липидной фазой, такой, например, как парафиновое масло.
Растворимость белков в воде (NSI) определяется в соответствии со стандартным методом AOCS 1990 (Daun and DeClercq, 1994).
Области применения
В принципе, способ применим для любого биогенного сырья. Предпочтительные растительные исходные материалы могут быть в форме незрелых, созревших, зрелых, перезрелых, состаренных или даже поврежденных растительных исходных материалов. Загрязненные или испорченные заводские исходные материалы также могут быть использованы для извлечения продуктов основного процесса и побочного процесса по настоящему изобретению, тем самым получая основные компоненты исходного материала в чистом виде. Растительный исходный материал может быть в неповрежденном виде, поврежденным, измельченным, очищенным, отжатым, размолотым или иным образом дезинтегрированным. В частности, еда или мука подходят. В частности, подходят дроби, которые возникают, например, после механического извлечения масел, так называемый жмых. Также подходящими являются растительные исходные материалы, которые ранее подвергались термическому и/или жидкостному процессу экстракции, например. Со спиртом или органическим растворителем, таким как гексан. Также пригодны растительные исходные материалы, в которых проводится термическая обработка. Это также включает в себя растительные продукты, которые можно получить в процессе переваривания и/или ферментации, в частности, если они представляют собой остатки, такие как остатки пивоваренного завода (например, в виде зерен или зерновой муки) или выжимки из сусла или оливкового жмыха. Кроме того, остатки какао–бобов.
Предпочтение также отдается остаткам отжима в прессе, которые обнаруживаются, например, при экстракции соков (например, яблочного, томатного или морковного сока) или выжимок, например. B. виноград или яблоки или экстракты, как при производстве желе или ликеров (например, ежевика желе, Cassis).
Кроме того, могут быть использованы очищенные, вскрытые или потрошенные продукты растительных исходных материалов.
Следовательно, исходные растительные материалы, которые можно использовать для любого из способов по изобретению, включают все семена растений, такие как. Льняное семя, мак, чиа, амарант, перец чили, помидоры, анис, ягоды; Зерна, такие как рапс, камелина, овес, конопля, пшеница, гречка, рожь, ячмень, кукуруза, подсолнечник, зелень, ятрофа; зерна плодовых, например, яблок, груш, винограда, апельсинов, вишни, сливы, абрикосов, персиков, вик, мушмулы, мирабели, рябины, тыквы, дынь, авокадо; Бобы, такие как соевые бобы, полевые бобы, бобы маты, бобы мунг или фасоль, горох, чечевица, например, лютик дополнительно люпин или семена кунжута; Овощи, такие как цветная капуста, брокколи, кольраби, сельдерей, цуккини, перец, артишоки или бамия; Растения свеклы, такие как морковь или сахарная свекла; Фрукты, такие как яблоки, груши, айва, бананы, плоды хлебного дерева, манго, киви, маракуйя, дыни, маракуйя, инжир, тыква, ананас, авокадо, оливки, манго, чайот, гуава, папайя, тамарилло, яблоко сурка, виноград, фрукты, апельсины, Лимоны или виноград; Ягоды, такие как плоды шиповника, крыжовник, черника, ежевика, клубника, бузина, смородина, клюква, ежевика, шелковица, яблоки, малина, сандорн; Кроме того, клубневые растения и корни, такие как картофель, свекла, батата, куркума, маниока, хрен, сельдерей, редис, имбирь, аракаша, таро, васаби, якон, сальсиф, спаржа, пастинас, репа, топинамбур, камыш, заросли репы, сибирская дягиля, ям, ямс, подсолнечник, дьявольский коготь или гинко; а также огурцы, такие как салат или корнишоны, а также баклажаны или цуккини; Орехи, такие как миндаль, фундук, арахис, грецкие орехи, орехи кешью, бразильский орех, перканус, фисташки, каштан, каштаны, финики. Кроме того, сахарный тростник.
Продукты, полученные в соответствии с изобретением, в принципе могут использоваться во всех сферах жизни, а также в промышленных процессах и процессах.
Получаемые белковые фракции могут быть использованы, например, в качестве пищевой или диетической добавки. Кроме того, они могут быть использованы в качестве рецептур при приготовлении пищи. Они также подходят для питания животных. Процесс также может быть использован для удаления отдушек и/или отдушек и, в частности, для снятия с пола исходных материалов или компонентов исходных материалов.
Волокна на основе целлюлозы, полученные и полученные способом по настоящему изобретению, особенно подходят для применения в питании человека. В частности, он подходит в качестве диетической пищевой добавки для приготовления пищи с пониженной калорийностью. Кроме того, волокна на основе целлюлозы подходят для снижения веса в рационе. Дополнительно в качестве заменителя или для уменьшения растворимых углеводов, таких как пектины или крахмал, в пищевых продуктах. Кроме того, в качестве заменителя или для уменьшения количества масел или жиров в пищевых продуктах. Волокна на основе целлюлозы пригодны для регулирования кишечной активности и изменения/смягчения консистенции стула. Кроме того, они могут быть использованы в качестве диетического антиоксиданта. Волокна на основе целлюлозы также можно использовать у животных для регуляции стула и снижения веса в рационе. Кроме того, волокна на основе целлюлозы пригодны для сгущения и стабилизации жидких или текучих пищевых продуктов и пищевых продуктов. Волокна на основе целлюлозы увеличивают влагосвязывающую и удерживающую способность пищевых продуктов. В результате волокна на основе целлюлозы также пригодны для более длительного сохранения содержания воды в пищевых продуктах или пищевых продуктах или для сохранения их свежести и снижения риска обезвоживания. Кроме того, волокна на основе целлюлозы можно использовать для введения и/или стабилизации веществ/соединений или микроорганизмов в пищевых продуктах или пищевых препаратах. Это позволяет, например, стабилизировать/распределить лабильные соединения, такие как витамины или антиоксиданты, в пищевых продуктах или препаратах. Кроме того, эти микроорганизмы могут быть введены в продукты питания, которые проявляют повышенную метаболическую активность, такие как дрожжи или расщепляющие молочную кислоту бактерии. Эти свойства волокон на основе целлюлозы также можно использовать для культивирования водорослей или других микроорганизмов и использования их для получения веществ/соединений или газов с повышенной эффективностью. Волокна на основе целлюлозы, полученные в соответствии с изобретением, особенно подходят для приготовления лосьонов/кремов/мазей или паст для нанесения на кожу или слизистые оболочки. При этом они обеспечивают улучшенную задержку воды на поверхности кожи и слизистых оболочек, а также улучшенную эмульгируемость гидрофильных и липофильных соединений, а также включение таких соединений, как антиоксиданты или солнцезащитные соединения, и приводят к улучшенной гладкости кожи и участков слизистой оболочки. Кроме того, волокна на основе целлюлозы очень хорошо подходят в качестве антиадгезивов для пищевых продуктов/продуктов питания, которые готовятся при высоких температурах с прямым или косвенным нагревом, таким как жарение, выпекание, жарка на гриле или жарка во фритюре. Таким образом, волокна на основе целлюлозы применимы в качестве антиадгезивов или в качестве заменителя панировки/панировочных сухарей, например, для приготовления мяса или рыбы и мясных или рыбных продуктов, приготовления картофеля или теста. Кроме того, волокна на основе целлюлозы пригодны для приготовления или сохранения других питательных веществ или пищевых компонентов. Это особенно касается производства белковых продуктов, таких как белковые концентраты или изоляты. Однако препараты с маслами/жирами и/или растворимыми или комплексными углеводами или пахучими и ароматическими веществами могут быть приготовлены и/или составлены и/или храниться с волокнами на основе целлюлозы согласно изобретению. Кроме того, волокна на основе целлюлозы пригодны для обеспечения длительного ощущения влаги на слизистых оболочках. Поэтому волокна на основе целлюлозы особенно подходят для лечения сухой слизистой оболочки полости рта. Кроме того, волокна на основе целлюлозы пригодны для уменьшения запахов, в частности, они применимы для уменьшения или предотвращения неприятного запаха изо рта.
Например, обогащенные лигнином части оболочки полезны для адсорбции и/или хранения/транспорта липидных фаз. Кроме того, их использование является предпочтительным для улучшения водосвязывающей способности почв, в частности культурных почв. Кроме того, они полезны для приготовления продуктов питания для домашних животных.
Кроме того, получают обогащенные лигнином ракушечные фракции, которые можно использовать из–за высокой способности к связыванию воды и естественной способности к разложению и биосовместимости для улучшения качества почвы, особенно в области возделывания сельскохозяйственных культур. Но они также могут быть использованы для забора/отделения масла из–за их большой емкости и абсорбционной способности.
Получаемые сложные углеводы предпочтительно измельчают до пищевого сырья в форме муки или кукурузного крахмала. Как таковые, они подходят для приготовления пищевых продуктов для людей и животных. Эти муки также не имеют посторонних привкусов.
Способ согласно изобретению позволяет получать белковые фракции, которые получают из очень широкого спектра исходных материалов в форме, не имеющей запаха и вкуса, и которые можно приготовить в виде концентрата или изолята в жидкой или сухой порошкообразной консистенции. Следовательно, получаемые белковые продукты можно использовать во всех сферах жизни, особенно для питания людей и животных. Кроме того, комбинированные продукты могут быть произведены с улучшенными свойствами продукта в отношении производства и приготовления пищевых продуктов или приготовления пищи.
Предпочтение отдается производству продуктов, не содержащих ГМО, которые можно получить из растительного сырья, не содержащего ГМО.
Фиг.1:
Пример процесса с рециркуляцией фаз технической воды. Этапы процесса этапа I процесса выполняются для обработки основного потока, а этап процесса II для обработки/вторичных потоков. Исходный материал заполняется из резервуара V1 в реакционный контейнер R1. Из резервуара–хранилища V2 водная фаза, в которой присутствуют растворенные аминокислоты и/или пептиды (раствор A/P), добавляется в реакционный контейнер R1 и смешивается с исходным материалом. На стадии процесса 2b) водная фаза из резервуара V3 заполняется в реакционный контейнер R 1 и образуется смесь реакционной смеси. На этапе 3 отделение твердых веществ с помощью фазового сепаратора позволяет получить твердые вещества в реакционном контейнере R 3 и жидкой фазе, подаваемой в реакционный контейнер R2. На стадии 4 водный раствор, содержащий агрегирующий агент, подают в реакционный контейнер R2 и фазы смешивают. На стадии 5 происходит разделение и дегидрирование конденсированных растворимых соединений с помощью устройства для разделения фаз. Получаемая фаза с дегидратированными растворимыми соединениями заполняется в контейнере для продукта P1. Отделенная осветленная фаза технологической воды направляется в резервуар–хранилище V5 или V5a. Тогда на шаге 6 возможны следующие последовательности операций:
1. Направление осветленной технологической водной фазы (PWP) из V5a в реакторный контейнер R3 путем смешивания на этапе 3–I.a с твердыми веществами, отделенными на этапе 3). Впоследствии, отделение части твердых веществ на стадии 3–I.b. Отделенные твердые частицы заполняются в контейнер для продукта P2. Элюат/фильтрат этой стадии подают в процесс вихретокового разделения на стадии 3–I.с, и отделенные твердые вещества отделяют от водной фазы с помощью технологии разделения и заполняют в контейнеры для продуктов P 3 и P 4. PWP направляются вместе или отдельно в резервуар–хранилище V5b.
2. Пересылка PWP из резервуара–хранилища V5 или V5b в реакционный контейнер R4, в котором производится очистка. Затем обработанный PWP направляется в резервуар–хранилище V5c.
Для повторного использования PWP – осветленный и очищенный PWP резервуара–хранилища V5c, который может содержать осветленный, повторно использованный и затем очищенный PWP в одном процессе выполнения, и PWP из резервуара–хранилища V5b, содержащий осветленный повторно используемый PWP этапа 3–I.c, используются. Внедрение PWP в последующее выполнение процесса происходит по желанию в накопительном резервуаре V2 и/или V3.
Примеры
Если не указано иное, при исследованиях использовали следующие аналитические методы:
Содержание сырого белка в образцах определяли согласно LMBG §3 5L 03.00–27, через определение азота по способу Дюма. Для пересчета содержания азота в содержание белка в образцах использовали коэффициент 6,25. Определение азота осуществляли с системой Leco FP–528.
Содержание жира в образцах определяли в соответствии с Caviezel с использованием прибора DGF, метод K–I 2c (00). Содержание жира определяли с помощью экстракционной установки Buchi B–815 и оценщика жира Buchi B–820.
Доля свободных жирных кислот в липидной фазе определялась с помощью метанольного титрования КОН. Значения указаны в вес.% по (г/100 г). РН определяли с помощью стеклянного капиллярного электрода (Blue–Line, ProLab 2000, SI–Analytics, Германия).
Концентрацию бензо–а–пирена проводили по методу DGF III 17a.
Определение размера капель или частиц было выполнено с помощью неинвазивного анализа обратного рассеяния лазерного излучения (DLS) (Zetasizer Nano S, Malvern, UK). Для этого 2 мл анализируемой жидкости помещали в измерительную кювету и вставляли в измерительную ячейку. Анализ частиц или капель фазовой границы является автоматическим. Он охватывает диапазон измерения от 0,3 нм до 10 мкм.
Количественное определение мутности (турбидиметрии) водных фаз (водных эмульсий) также проводили с помощью детектирования рассеянного света, в котором повторный ввод рассеянного луча при 90° с измерительным зондом погружали в образец объемом 10 мл (измерительный датчик InPro 8200, M800). –1 передатчик, Меттлер Толедо, Германия). Диапазон измерения от 5 до 4000 FTU. Всегда были повторяющиеся определения на выборку.
Водосвязывающую способность (WBC) белковых продуктов определяли при комнатной температуре. Реализация метода была основана, в основном, на методе AACC 56–20.
2 г образца взвешивали с точностью до 0,01 г в центрифужной пробирке и смешивали с 40 мл деминерализованной воды в течение одной минуты с помощью шейкера для пробирок. Через 5 минут и через 10 минут смесь энергично перемешивали с помощью шейкера для пробирок в течение 30 секунд. Затем его центрифугировали при 1000g и 20°C в течение 15 минут. Супернатант был декантирован. Пробирку для центрифуги взвешивали обратно. Вес насыщенного водой образца был определен.
Жиросвязывающая способность белковых продуктов определялась при комнатной температуре. 3 г диспергировали в градуированной пробирке для центрифугирования объемом 25 мл в 20 мл масла (коммерческое кукурузное масло). Затем его центрифугировали при 700g в течение 15 минут. Объем несвязанной нефти был определен. Маслосвязывающая способность дана в мл масла/г белка.
Чтобы определить растворимость белка при определенном pH, C.V. Morr. Взвешивают 1 г образца в химическом стакане на 100 мл. При перемешивании добавляли 40 мл 0,1 моль/л раствора хлорида натрия с пеногасителем. РН доводили до желаемого значения с помощью 0,1 моль/л соляной кислоты или 0,1 моль/л раствора гидроксида натрия. Партию переносили в мерную колбу на 50 мл и доводили до определенного объема 0,1 моль/л раствором хлорида натрия. Из раствора 20 мл пипеткой переносили в центрифужную пробирку и центрифугировали в течение 15 минут при 20000g. Полученный супернатант фильтровали через фильтр Whatman № 1. В отфильтрованном супернатанте азот определяли по Дюма (система Leco FP 521).
В осветленной технологической водной фазе после отделения конденсатов выявляют 4–O–кофеоксихинову кислоту и феруловую кислоту.
Чтобы определить эмульгируемость белковой фракции, 20 г высушенной белковой массы растворяли в деионизированной воде (для этого одну часть белка эмульгируют с 10 частями воды и масла (1:10:10) и проверяют, какое количество масла отделяется от эмульсии. После полного растворения фракционированное добавление рафинированного рапсового масла (содержание фосфора <0,5 мг/кг) проводили при 25°C с шагом 10 м каждый раз. После этого эмульсию оставляли на 5 минут, а затем проверяли, образуется ли масляная фаза. Общее количество масла до разделения фаз было рассчитано для начального количества сухих веществ белка (показатель активности эмульгирования [EAI] по Pearce и Kinessla (PEARCE, K.N., KINSELLA, J.E. :Emulsifying properties of proteins:Evaluation of a turbidimetric technique. J. Agric. Food Chem. 26 (1978), 716–723)).
Все исследования проводились в условиях нормального давления (101,3 Па) и при комнатной температуре (25°C), если не указано иное.
Пример 1
Исследования выщелачивания растительных жиров и продуктов питания
В каждом случае 500 г рапсового жмыха (RPK) в форме гранул с остаточным содержанием масла 9% и в каждом случае 500 г муки из сушеной чечевицы (LM) со средним размером частиц 200 мкм загружали в мензурки. Была проведена серия исследований, в которых были исследованы время и потребление водных растворов для разложения. Для этой цели 250 мл водных растворов первоначально добавляли к гранулам жмыха и муке в серии испытаний А), и содержимое стаканов медленно смешивали с перемешивающей мешалкой. Как только свободная водная фаза не была видна, добавляли еще 25 мл соответствующих водных растворов. Эту процедуру проводили до тех пор, пока не образовалась гомогенная суспензия, которая не извергала жидкую фазу. Расследование было прекращено через 6 часов, если цель исследования не была достигнута. В серии испытаний А), соответственно, определенное количество водных растворов, которое было полностью абсорбировано, представляли собой другую серию испытаний (В), в которых определенное количество жидкости добавляли непосредственно к жмыху или муке и смеси с перемешивающей мешалкой над каждый увеличился на 15 минут, в общей сложности 6 часов. В последующем испытании B1) 10 г каждой массы, которая находится в конце каждого периода исследования серии испытаний B), растворяли в 90 мл воды в узком стеклянном градуированном цилиндре и смесь хорошо встряхивали. Впоследствии наблюдалось осадительное поведение видимых компонентов. В следующем эксперименте B2) в каждом случае 10 г смесей, полученных как для B1), растворяли в 90 мл воды путем встряхивания и затем оставляли через вибрирующее сито с размером ячеек 100 мкм. Ситовый остаток высушивали в вакуумной печи до полного высыхания, а затем взвешивали. На основании определенных значений было определено время, в которое было получено наименьшее количество твердых веществ. Ситовой остаток повторных испытаний исследовали с помощью микроскопии. Было оценено, связаны ли частицы, и можно ли определить адгезию органических соединений, и была оценена морфология частиц.
Были приготовлены и использованы следующие водные растворы:1) деионизированная вода, 2) 0,1 молярный раствор гидроксида натрия, 3) SDS 3% по массе, 4) аргинин 300 ммоль/л, 5) лизин 300 ммоль/л, 6) гистидин 300 ммоль/л.
Результаты:
После нанесения воды жмых раскололся на крупные частицы, растворимые вещества практически не растворились, поэтому полное растворение частиц не происходило в течение периода исследования. Следовательно, необходимый объем жидкости для полного решения не может быть определен. RPK и LM, которые были расщеплены расщепляющими растворами 2) – 6) и присутствовали в виде однородной мягкой массы, показали разложение на растворимые и нерастворимые корпускулярные компоненты в водном объеме распределения. В случае смесей, приготовленных с растворами для разложения 2) и 3), в течение периода исследования была получена крупнозернистая пульпа, максимальное количество поглощенной жидкости было ниже, чем полученное при использовании растворов для разложения 4)–6). При распределении в эксперименте B1) корпускулярные компоненты RPK и LM быстро осаждаются в растворах 4)–6), образуя черный твердый слой, расположенный на дне, вышележащий бежевый твердый слой и однородный желтый покрывающий слой подвеска. При распределении растворов 2) и 3) крупные частицы быстро осаждались, более мелкие агрегаты оседали медленнее, так что процесс седиментации был завершен намного позже, чем это было после расщепления соединениями 3)–6). Кроме того, не было ламинирования частиц разного цвета в осадочной фазе. В серии исследований В2 минимально достижимая масса остатка на сите была значительно ниже для образцов, обработанных пищеварительными соединениями 4)–6), чем для образцов, обработанных растворами 2) и 3). Даже после максимального времени воздействия растворов 2) и 3) извлекаемый ситовый остаток фаз расщепления был значительно больше, чем тот, который был достигнут с расщеплением растворами 4)–6) через 30 минут. При микроскопическом анализе когерентные агрегаты многочисленных более мелких частиц были обнаружены во все моменты времени в препаратах, приготовленных с пищеварительными растворами 1)–3). Кроме того, агрегаты или частицы были преимущественно заключены в органический слой, степень спекания и занятость коррелировали с определенной сухой массой этих образцов. Напротив, после времени расщепления между 10 (LM) и 30 (RPK) минут в образцах, обработанных расщепляющими растворами 4) – 6), когерентные агрегаты частиц не присутствовали, и частицы были выделены. Также, в исключительных случаях, были прикрепления органического материала к поверхностям частиц. В этих препаратах были обнаружены хлопкоподобные или коралловидные тканевые структуры, которые в последующем анализе оказались волокнами на основе целлюлозы. Кроме того, можно было идентифицировать доли оболочки, которые в последующем анализе были определены как доли оболочки, обогащенные лигнином. Кроме того, могут быть идентифицированы яркие частицы различных конфигураций, которые в последующем анализе представлены в виде агрегатов крахмала.
Пример 2
Исследование условий выщелачивания растительного сырья
ref
Были исследованы следующие остатки пресса, которые были в форме гранул и продуктов помола в виде муки, с указанным содержанием основных ингредиентов: соевый жмых (SPK):белки 38% по массе, углеводы 26% по массе, волокна 21% по массе, Масло 11% по весу, остальные 4% по весу; Жмых рапса (РПК): белки 35 вес.%, Углеводы 21 вес.%, Волокна 30 вес.%, Масло 9 вес.%, Другие 5 вес.%; Жареный пресс для выпечки ятрофа (JPK):белки 32 вес.%, Углеводы 22 вес.%, Волокна 25 вес.%, Масло 13 вес.%, Другие 8 вес.%; Овсянка (HM):белки 40 вес.%, Углеводы 30 вес.%, Волокна 18 вес.%, Масло 8 вес.%, Другие 4 вес.%; Чечевичная мука (LM):белки 33 вес.%, Углеводы 33 вес.%, Волокна 25 вес.%, Масло 6 вес.%, Другие 3 вес.%. Сначала определяли требуемое время переваривания с помощью каждых 50 г исходных материалов в стаканах с 1000 мл 300 ммолярных растворов а) аргинин 0,2 моль, б) гистидин и лизин каждый 0,1 моль, в) полиаргинин 0,1 моль и глутаминовая кислота 0,1 молярной, d) NH4 0,2 молярной, e) KOH, 0,2 молярной, f) мочевины 0,3 молярной, расщепляли при частоте перемешивания 50/мин. Это было проверено наблюдением, когда в образующейся суспензии больше не было видимых твердых агрегатов. Затем суспензию пропускали через вибрационное сито с размером сита 100 мкм и остаток на фильтре исследовали под микроскопом в соответствии с примером 1. Затем был проведен тест для определения минимального объема, необходимого для полного проникновения и расщепления исходных материалов путем добавления в каждые 100 г продуктов, начиная с массового соотношения 1:1, количества расщепляющих растворов по 50 мл каждый, с медленным перемешиванием в течение периода времени, определенного в предварительном исследовании, что требовалось для полного разложения для соответствующего раствора для разложения. Образцы отбирали в конце соответствующего минимального времени выдержки и при 3000 об/мин. центрифугируют в течение 3 минут. Достаточный объем для получения полного набухания был установлен для массового соотношения между исходным материалом и расщепляющим раствором (Pref), в котором после центрифугирования образца оставался только минимальный слой свободной жидкости в качестве супернатанта. 10 г каждой из партий, которые доводили до минимально необходимого объема каждого приближения максимально достижимое набухание, помещали в 90 мл городской воды, распределяли встряхиванием и затем пропускали через вибрирующий экран с размером экрана 100 мкм. Элюат пропускали через сверхтонкий экран 10 мкм. Соответствующий остаток на фильтре суспендируют в воде, и структуры частиц, присутствующие в нем, анализируют микроскопически (эксперимент проводят в соответствии с примером 1) после идентичной фильтрации. Остаток на сите сушат во время повторения теста и определяют количество вещества, удерживаемого в частицах. В дальнейшем исследовании 100 г массы партии P в 900 мл воды смешивали в смесителе для ламинирования в течение 5 минут. Затем суспензию пропускали через вибрирующий экран. Из элюата (элюат 1) отбирают пробу на 10 мл для определения содержания азота. Ситовый остаток освобождали от связанной воды в камерном фильтр–прессе и определяли содержание остаточной влаги. Затем остаток от прессования суспендировали в 0,5 молярном растворе NaOH и перемешивали в течение 1 часа. Суспензию снова пропускали через вибрационное сито и сушили остаток на фильтре с помощью камерного фильтр–пресса. В полученных элюатах (элюат 2) анализировали содержание азотсодержащих соединений и рассчитывали относительную пропорцию к количеству азотсодержащих соединений, содержащихся в элюате 1. Кроме того, массовое соотношение между содержанием белка, определенным в элюате 1 в отдельные моменты исследования, и содержанием белка, определенным в элюате 1, при котором было определено максимальное набухание (ZP Qmax).
ref
Элюат 1 различных исходных продуктов использовали для получения белковой фракции. Для этой цели следующие растворы добавляли по каплям к 10 мл каждого из элюата 1:1) лимонная кислота, 2) молочная кислота, 3) хлорид алюминия, 4) хлорид кальция, в каждом случае в виде раствора с концентрацией 10% по массе. Содержимое контейнера легко перемешивалось. Как только после периодического добавления стали видны четко различимые мутные или хлопьевидные структуры, перед дальнейшим измерением полноты конденсируемой растворимости органических соединений проводилось исследование. Для этого из реакционной смеси удаляли образец (2 мл) и центрифугировали. К супернатанту добавляли небольшое количество (50 мкл) конденсирующего агента и смешивали с ним. Если не было дальнейшего образования узнаваемых структур, достаточное дозирование конденсирующего агента присутствовало, и добавление конденсирующих агентов прекращалось. После 15 минут работы центрифугирование проводили при 3000 об/мин. Был определен рН супернатанта, и было проведено исследование степени помутнения, а также присутствия взвешенных частиц. Полученное твердое вещество отделяют и определяют сухой вес. Впоследствии содержание белка определяли для полученного сухого вещества (процедура определения см. Метод анализа). Определенная величина была связана с содержанием белка, которое было определено в P.
Результаты:
Несмотря на значительно больший объем набухания, который присутствовал при переваривании с растворами а)–в), по сравнению с растворами г)–е) (от +160 до +240 вес.% против +80 до +140 вес.%) Была продолжительность времени. Чтобы достичь этого, он значительно короче (от 8 до 20 минут против 45 до 300 минут). В остатке сита (размер сита 100 мкм) после распределения образцов выщелачивающих смесей во время максимального набухания в объеме распределения, который был приготовлен путем расщепления растворами а)–с), агрегаты не показали твердых агрегатов в микроскопическом анализе практически без налипших органических остатков. В отличие от этого, в остатке при разложении смесей для разложения, приготовленных с растворами d)–f) до ZP Q max., Многочисленные агрегаты/конгломераты твердых веществ были частично полностью заключены в органическую массу. В отличие от остатков на ситах образцов, которые были получены с растворами а)–с), в которых присутствовали большие объемы и расширенные волокна на основе целлюлозы, такие были только выделены и слегка расширены. На ультрадисперсном фильтре (размер сита 10 мкм) элюата ранее проведенной фильтрации после расщепления растворами от а) до с) практически не обнаруживались структуры в виде частиц, тогда как для элюатов, получающихся в результате расщепления растворами от d) до f). Были получены многочисленные твердые частицы, которые привели к частичной укладке поверхности фильтра; Эти частицы были преимущественно волокнами на основе целлюлозы, которые имели высокую занятость органическими соединениями. Сухая масса остатков сита после расщепления и диспергирования растворимых и растворенных компонентов была значительно выше для образцов, полученных расщеплением растворами d)–f), чем для образцов, полученных расщеплением растворами а), в) (от +130 до +350 вес.%). Содержание белка в элюате от 1 до ZP Qmax (а также при всех других временах измерения) было значительно выше, если расщепление исходных материалов одним из растворов а)– в) (от 58 до 82% по массе), чем после расщепления растворами d)–е) (от 49 до 56 вес.%). При переваривании остатка сита жидкостью находились в материале, который был получен после расщепления растворами от а) до с), практически не выделялось больше белков, в то время как в остатке сита из смеси расщепления при подходе к растворам от d) до f) было удалено от 8 до 22 вес.% белков.
С конденсирующими агентами в белоксодержащем элюате 1, который был получен после расщепления растворами от а) до с), даже после добавления небольших объемов может наблюдаться конденсация в виде млечных структур большого объема, которые значительно осветляют водные фазы и где конденсаты оседали очень медленно. Объемы, достаточные для полной конденсации, составляли от 2 до 12 об.% Для растворов 1–4. В отличие от этого, для конденсации элюатов после расщепления растворами d)–f) потребовались значительно большие объемные добавки, или осветление водной фазы было невозможно/достижимо (конденсационный раствор 4 без эффекта, следовательно, без результата) (объем добавления между 15 и 26 (максимально допустимый объем дозирования) об.%). PH осветленных водных фаз элюатов, полученных после расщепления растворами от а) до с), находился в диапазоне от 6,8 до 7,5. Напротив, диапазон рН был между 3,8 и 5,2 после добавления конденсационных растворов 1–3, в которых произошла конденсация, к элюатам, приготовленным с помощью расщепляющих растворов от d) до f).
Пример 3
Исследование по извлечению белковых продуктов
В исследованиях использовали не гранулированный жмых подсолнечника (SPC) и соевый шрот (SS), с пропорциями основных компонентов: белков 36% по весу, углеводов 27% по весу, волокон 23% по весу, масла 9% по весу, других 5 вес.% Или белки 42 вес.%, Углеводы 25 вес.%, Волокна 21 вес.%, Масло 10 вес.%, Другие 2 вес.%. Было проведено исследование времени расщепления и определения минимального объема расщепления в соответствии с примером 2 с соединениями расщепления а) гистидин 0,2 моль, лизин 0,1 моль, валин–изолейцинный пептид 0,2 моль; б) лизин 0,1 моль, глутаминовая кислота 0,1 моль; в) аргинин 0,2 моль; г) полилизин и гистидин 0,2 моль. Наименьшее время для полного переваривания в присутствии наибольшего объема набухания было дано SPK для раствора для разложения c), время 7 минут и объемное отношение раствора для разложения к SPK 2,5:1 и SM для раствора d) в течение периода времени 8 минут и объемное отношение выщелачивающего раствора к SPK 3:1. В каждом случае 5 кг SPK и SM выщелачивали вышеуказанными растворами и концентрациями соединений для разложения и параметрами регулировки при 25°C в контейнере, который позволял непрерывное перемешивание. Успешное расщепление тестировали экспериментом, описанным в примере 2, встряхивая 50 г массы переваривания в 1000 мл воды и затем пропуская через сито 100 мкм. Расщепление было завершено, когда в остатках на фильтре не было скоплений твердых веществ. Коэффициент добавления объема воды для фазы распределения определяли путем приготовления серии разведений, в которую добавляли воду в возрастающей пропорции к 50 г выщелачивающей смеси и после энергичного встряхивания в 2–ступенчатой фильтрации с размером сита 100 мкм и 10 мкм смеси. Было выбрано объемное соотношение воды, при котором органические вещества не прилипали к фракциям остатков твердого фильтра, и на сите 10 мкм на SEM не было видно заметного покрытия. Общее количество воды, добавленной для распределения ингредиентов, было установлено на SPK для отношения сухого вещества 8:1 и SS к 12:1. 10% от определенного объема воды добавляли в пищеварительную смесь, чтобы сделать жидкую массу текучей и перекачиваемой. Было сделано введение в систему трубопроводов, подключенную к онлайновому смесителю сдвига ротор–статор (LDF, Fluko, Германия). К системе трубопроводов был подключен впуск воды из накопительного резервуара, подача и измерение объемных потоков осуществлялись в каждом случае с помощью насоса с полостью, так что в смеситель подавалось регулируемое соотношение. Фазы смешивали при скорости вращения 2500 об/мин и объемной скорости потока 2 л/мин. Распределительный раствор помещали в контейнер с коническим дном путем дальнейшего распределения с помощью ламинарного миксера. Через слив через пол фазу распределения пропускали через трехступенчатый вибрационный ситовый аппарат (размеры сита:500 мкм, 100 мкм и 10 мкм), элюат вводили в дополнительный сборный контейнер с коническим дном и остатки сита помещали в отдельные контейнеры. Образцы элюата объемом 100 мл каждый добавляли порциями к водным растворам возрастающих концентраций лимонной кислоты, молочной кислоты, CaCl2 и MgCl2 по отдельности и в комбинации, а количество образовавшегося конденсата определяли центрифугированием через 15 минут. Раствор конденсирующего агента или комбинация, в которой возможна полная конденсация растворенных органических соединений с наименьшим дополнительным объемом (метод испытания в соответствии с примером 2), был выбран для дальнейшей экспериментальной процедуры: для SPK 33%–ный раствор лимонной кислоты в объемном соотношении 2% по объему и 20% по весу % Раствор CaCl2 в объемном соотношении 3,5% по объему; SS 15% раствор молочной кислоты в объемном соотношении 4% по объему и 20% по весу раствор MgCl2 в объемном соотношении 4% по объему. В каждом случае смесь представляла собой взвесь с продолжительностью жизни 60 минут. Содержимое контейнера перекачивали в декантатор (Baby 1, Piralisi, Germany) при скорости подачи 200 л/ч и центробежном ускорении 3000g. В обоих экспериментах была получена стабильная по размеру масса, в которой определяли содержание воды, белков и углеводов. Осветленная фаза технологической воды (PWP1) была отправлена в сборный резервуар 1. Один литр осветленной водной фазы выпаривали и определяли сухое вещество остатка. Кроме того, определение содержания белка в сухом остатке. Остатки сита окончательно обезвоживают с помощью камерного фильтр–пресса и заполняют полученную водную фазу в сборном резервуаре 1. Эксперименты были повторены дважды, с добавлением воды для фазы распределения из соответствующего сборного резервуара, которая включала осветленную фазу технической воды предыдущего эксперимента.
Результаты:
SPK и SS могут быть разбиты на их основные компоненты на основе определенных параметров процесса, так что растворимые компоненты могут быть отделены без остатка от твердых веществ. До тех пор, пока остаток в сите 100 мкм, который не показывает адгезии растворимых органических компонентов, не был микроскопически неразличимо связан с частицами, которые невозможно отличить друг от друга, или не было видно непрерывное покрытие на сите 10 мкм. Если не было каких–либо доказательств накопления растворимых органических соединений на твердых остатках, которые присутствовали в сите 100 мкм, не было заметного остатка на сите 10 мкм. С органическими насадками, не содержащими остатков, в задней части сита размером 100 мкм обычно присутствовали объемные хлопкоподобные структуры ткани. Кроме того, в остатке на сите сита размером 500 мкм присутствовали только не содержащие остатков частицы, которые соответствовали сложным углеводам в химическом анализе, если твердые частицы остатка на сите в сите размером 100 мкм были получены без остатка. Практически полное удаление солюбилизированных белков было достигнуто с помощью выбранных конденсирующих агентов, в осветленной водной фазе присутствовало <1% по массе от количества белков, присутствующих в исходном материале. Центробежно разделенные массы имели содержание белка 64% по массе для SBP и 72% по массе в SS. Углеводы также присутствовали в пропорции 34% по массе и 26% по массе. Остаточная влажность масс составляла 72 вес.% Или 67 вес.%. При повторении испытаний, в которых водная фаза, осветленная после разделения белка, была полностью использована повторно, не было процедурных различий в последовательности процесса по сравнению с первоначальным выполнением процесса. Содержание белка в полученной белковой фракции имело тенденцию к незначительному увеличению.
Пример 4
Исследование на детоксикацию и удаление горьких веществ из семян растений и продуктов растительного происхождения
2
В каждом случае были исследованы 500 г жмыха из жатрофы (JKP) и соевых бобов (SPK), а также мука из гороха (MEM) и люпина (LM) со средним размером зерна 300 мкм. Разложение проводили в JPK и SPK с использованием водного раствора смеси аргинина 0,3 моль, лизина 0,2 моль и аланина 0,2 моль (pH 12,2) в объемном соотношении 1,5:1 и в MEM и LM с водный раствор смеси аргинина 0,2 моль, лизина 0,3 моль, фенилаланина 0,2 моль, бенилглутамата 0,1 моль в объемном соотношении 2,5:1. После полного перемешивания срок службы составляет 6 часов, причем в каждом случае половину партий при 25°C (t25) и при 50°C (t50) хранили в закрытом сосуде. Фаза распределения проводилась с использованием водопроводной воды в объемном соотношении 9:1 в JPK и SPK и 8:1 в MEM и LM. Смешивание и разделение водных белковых растворов, а также проверку завершения удаления растворенных соединений проводили, как описано в примерах 2 и 3. Полученные белковые массы помещали в фильтровальную подушку (размер сита 80 мкм), обезвоживали при давлении 100 кг/см и обезвоживали. Остаточную влажность определяли до и после дегидратации. Фракцию дегидратированного белка отбирали для удержания воды. Для этого в каждом случае 0,5 г образца суспендировали в колбе Эрленмейера на 100 мл в 50 мл дистиллированной воды. После перемешивания в течение 1 часа при 20°C свободную водную фазу высвобождали путем нанесения на стеклянную фритту G3 вместе со стеклянной фриттой материал образца центрифугировали при 2000 g в течение 15 минут. Значение удерживания воды (WRR) рассчитывали в соответствии с количеством центрифугированной жидкости и весом образца (формула см. Методы). Препараты дегидратированного белка были испытаны 3 экспертами. Оценивали следующее: нейтральность вкуса, наличие вяжущих/горьких веществ, растворимость в полости рта. Образцы исходного материала и полученной белковой массы использовали для анализа концентрации белка и токсинов/горьких веществ, и на основании этого рассчитывали достигнутое снижение.
Результаты:
Процедуры исключения позволили получить белковые растворы без волокон, которые обеспечивали полную конденсацию и разделение белков. Содержание белка составляло от 62 до 81 вес.%. Механическая экстракция позволила достичь обезвоживания образовавшихся масс мясистых белков. Пропорция воды была снижена со 150 до 280 вес.% До 50–80 вес.%, Так что совместимые фракции белка имели стабильную размерную консистенцию. Были определены значения WRR между 51 и 75% для полученных в результате дегидратированных белков, которые могут быть очень хорошо восстановлены в водной фазе. При сенсорной оценке ни один из образцов не имел типичного вкуса, препараты были полными или почти безвкусными. Кроме того, не было никаких горьких веществ и не было вяжущего эффекта. Все препараты обезвоженного белка быстро растворяются во рту, оставляя приятное ощущение во рту. В химическом анализе может быть показано уменьшение токсичных или нежелательных соединений в полученных фракциях дегидратированного белка по сравнению с исходным материалом. B. снижение соевых агглютининов на 92 вес.% И свободных жирных кислот до значений <0,1 вес.%.
Пример 5
Исследование разделимости сложных углеводов и зерен крахмала и их свойств
Исследовали 500 г каждого из следующих исходных материалов (средний размер частиц/диапазон распределения), механически дезинтегрированных в муку или грубую муку: чечевица (LG) (375/80–1 080 мкм), горох (EG) (290/50–780 мкм), соя ( SG) (350/120–2,300 мкм) и кукуруза (MG) (245/180–2,100 мкм). В соответствии с примером 2 проводили процесс расщепления с 1) полиаргинин+лизин 0,3 моль; 2) гиститидин+полилизин+бензилглутамат 0,2 моль, которые были растворены в воде, связаны между собой. Первоначально было проведено исследование для определения максимального объема набухания и определения объема распределения для получения достаточного распределения ингредиентов в соответствии с примерами 1–3. Препараты LG и SG расщепляли способом набухания в соответствии с примером 1 с последующим распределением в объеме распределения. Для препаратов EG и MG расщепление осуществляли путем немедленного добавления препаратов к общему объему водной фазы, определенному при предварительной экспертизе расщепления ингредиентов. Фильтрацию проводили через сито (размер сита 180 мкм), которое было переполнено суспензией. Ситовой остаток ресуспендировали в воде в весовом соотношении 1:3 и суспензию фильтровали в 2 этапа (размеры сит 500 и 150 мкм). Остатки на фильтре анализировали с помощью световой микроскопии в соответствии с критериями оценки из примера 1 и проводили анализ распределения частиц по размерам с помощью дифференциального просеивания (Analysette 3, Fritsch, Germany). Ситовой остаток сита размером 500 мкм (SR 1) помещают на сито и сушат в сушильном шкафу с циркуляцией воздуха при 70°C. Образец остатка на фильтре мелкого сита (150 мкм/SR2) также высушивали, а оставшуюся часть хранили в холодильнике. Высушенный SR 1 повторно анализировали на распределение частиц по размерам. После этого высушенные остатки измельчали до среднего размера частиц от 150 до 250 мкм и затем использовали для экспериментов по выпеканию. Для этого 50 г каждой муки смешивали с 35 мл воды, 2 г пекарских дрожжей и 0,2 г соли и хранили в течение 1 часа, а затем выпекали. Объемы образцов хлебобулочных изделий после начальной подготовки и после фазы покоя были определены. Для сравнения образцы для выпекания готовили из коммерческой муки из исходных материалов и из муки, полученной из соответствующих исходных материалов, для получения сопоставимого результата измельчения и с использованием тех же условий приготовления. Результаты выпекания были оценены сенсорными 4 экспертами в отношении объема и распределения теста(ов) в воздушной камере, вкуса и вкуса.
Результаты
Как при процессе набухания, так и при непосредственном использовании объема жидкости, соответствующего суммарному объему, необходимому для максимального набухания и достаточного распределения компонентов исходного материала, было возможно переваривать растворимые и нерастворимые компоненты исходного материала. Из остатка на фильтре, который был получен после отделения растворимых компонентов исходного материала, только небольшое количество растворимых компонентов растворялось при перераспределении в водной фазе. Из суспензии твердых веществ можно было с помощью грубого фильтра (500 мкм) практически селективно сложными углеводами, которые были в виде неповрежденных крахмальных зерен и фрагментов таких матриц, отделяться, которые, как было видно при микроскопии, были набухшими. Спайки других компонентов не были узнаваемы. При анализе сита было обнаружено, что сушка привела к уменьшению размера частиц на 140–250%. Высушенный материал легко измельчают до зернистости и измельчают до мелкой муки. Мука имела содержание углеводов >95%. Доля азотсодержащих соединений составляла <1%, доля волокон составляла <0,5% по массе.
В эксперименте по выпеканию объем образцов хлебобулочных изделий, изготовленных из муки, полученной в процессе варки целлюлозы, по сравнению с мукой, полученной из исходного материала, составлял от 150 до 220 об.% при пастировании и от 270 до 310 об.% после выпечки по сравнению со сравнительными продуктами при склеивании на 60–110 об.% и на 120–180 об.% больше после выпекания. Распределение в воздушной камере образцов для выпечки, приготовленных с мукой из процесса расщепления, было более тонким по сравнению с препаратом со сравнительным препаратом и было гораздо более мелким, чем при приготовлении с мукой из исходного материала. Органолептическая оценка показала очень хороший вкус и ощущение во рту для образцов для выпечки, приготовленных из муки из сложных углеводов, которые можно получить путем переваривания, которые были сопоставимы или лучше с образцом для выпечки, полученным с помощью компаратора. Образцы хлебобулочных изделий, изготовленные из муки из исходных материалов, имели отрицательную оценку вкуса и вкуса.
Пример 6
Исследование выщелачиваемости и разделения лигнинсодержащих фракций оболочки и волокон на основе целлюлозы
Остаток с камерного фильтра после расщепления ятрофы (JPK) и рапсового жмыха (RPK) из примера 2, которые имели остаточную влажность после прессования 35 или 45% по весу, использовали для следующего эксперимента. Каждые 100 г рыхлого остатка распределяли в 2 л водопроводной воды (LW) с помощью миксера со сдвигом в течение 60 с. Из взболтанной суспензии после прохождения через предварительное сито с размером сита 500 мкм с помощью насоса вводят в гидроциклон (Akavortex, AKW, Германия) при перепаде давления 1 бар. Недостаток собирали и смешивали с водопроводной водой в соотношении 1:5 и возвращали в гидроциклон. Верхний цикл обоих процессов разделения освобождали от взвеси с помощью вибрирующего сита с размером сита 200 мкм, чтобы получить остаток сита 1 (SR 1). Нижний поток отделяли от свободной водной фазы и мельчайших частиц с помощью вибрационного сита 200 мкм с получением остатка сита 2 (SR2). Массы оболочек, обогащенных лигнином (SR2), а также образец волокон на основе целлюлозы (SR1) были распределены на тонком сите и высушены с помощью теплого воздуха. Остаток волокна на основе целлюлозы охлаждали для проведения дальнейших исследований после отжима связанной воды. Затем образцы брали для микроскопического и химического анализа. Высушенный SR2 отделили прокаткой. Пробы отбирались для контрольного микроскопического и химического анализа состава частиц. Чтобы проверить способность к связыванию воды, 100 г каждого загружали в химический стакан с узким основанием, который имел боковой разряд в нижней области. Воду добавляли по каплям к материалу оболочки сверху, пока вода не вышла из выпускного отверстия. Было рассчитано объемное соотношение между количеством сухого вещества и связанной водой. Тот же эксперимент был проведен с ламповым маслом вместо воды, и была рассчитана способность связывания масла. Образец SR1 суспендировали в деионизированной воде при объемном соотношении 1:10 в течение 3 минут путем перемешивания, а затем определяли размеры волокон на основе целлюлозы, описанные здесь, с помощью FiberLab FS 300 (Valmet). Весь эксперимент повторяли, используя вместо пресной воды (LW) осветленную фазу технической воды (PWP1) из примера 3 в том же количестве. Фазы технологической воды повторного теста, полученные после процесса разделения, объединяли и хранили в виде PWP 2 в условиях охлаждения.
Результаты
Фильтровальный осадок, содержащий твердые вещества, полученные после процесса расщепления, можно легко ресуспендировать и гидратировать при перераспределении в воде, о чем свидетельствует быстрое самопроизвольное отделение частей оболочки, богатых лигнином, от волокон на основе целлюлозы. который быстро оседал, в то время как волокна на основе целлюлозы имели только низкую скорость оседания. С помощью гидроциклона селективность между волокнами на основе целлюлозы и фракциями оболочки с высоким содержанием лигинина составляет приблизительно 80% для фракции верхнего слоя и приблизительно 70% для фракции нижнего потока при первом разделении. После 2–го разделения отдельных твердых фаз результат разделения для обеих фракций составлял >95% в каждом случае. Микроскопически на полученных твердых препаратах не было обнаружено никаких отложений органических компонентов. Водосвязывающая способность высушенных обогащенных лигнином оболочек составляла от 250 до 300 вес.%, а маслосвязывающая способность – от 280 до 320 вес.%. Для высушенных волокон на основе целлюлозы были определены значения водосвязывающей способности от 290 до 340% по массе и для маслосвязывающей способности от 220 до 310% по массе. Химический анализ компонентов оболочки, богатых лигнином, выявил содержание лигандов от 52 до 73 вес.%.
При использовании осветленной технологической водной фазы PWP1, которая была получена после конденсации и отделения растворимых соединений от варочной смеси, для гидратации ранее в значительной степени свободных от связывания воды волокон на основе целлюлозы и богатых лигнином оболочек, было обнаружено, что по сравнению с Использование пресной воды имело более низкую скорость оседания гидратированных волокон на основе целлюлозы. Кроме того, фаза технологической воды, полученная в конце после отделения твердых частиц, была значительно более мутной, чем сопоставимые фазы технологической воды, когда использовалась фаза пресной воды. Также была разница в продуктах, полученных при использовании PWP1 над пресной водой. При анализе объемных размеров волокон на основе целлюлозы, которые были ресуспендированы после получения этого процесса разделения, было обнаружено, что значительно большие объемы (от +158 до +340 об.%) Присутствовали в волокнах на основе целлюлозы, которые были распределены с PWP1, и было растворено, чем в процессе разделения с использованием фазы пресной воды. Кроме того, более высокая способность к связыванию воды (WBK) и масла (ÖBK) была достигнута для компонентов оболочки, обогащенных лигнином, и волокон на основе целлюлозы, когда PWP 1 использовался для распределения и промывки: фракции оболочки, обогащенные лигнином: WBK от +80 до +120%, ÖBK +40 до +110%; волокна на основе целлюлозы: WBK + от 180 до 240%, ÖBK от 30 до +130%. Кроме того, в первом цикле разделения с гидроциклоном наблюдалась лучшая селективность в отношении волокон на основе целлюлозы (>90%) и компонентов оболочки, обогащенных лигнином (>80%), чем в случае процесса распределения и промывания пресной водой.
Химический анализ показал, что содержание азота, присутствующего в волокнах на основе целлюлозы и в частях оболочки, обогащенной лигнином, было на 40–55% ниже при распределении остатка пресса в PWP 1.
Пример 7
Исследование термической дезинтеграции растительного сырья.
Для проведения исследований в каждом случае 3 кг следующих исходных материалов производили в не измельченной и необработанной форме с указанными ингредиентами: соевые бобы (SB): белки 35 вес.%, Углеводы 19 вес.%, Волокна 25 вес.%, Масло 18 вес.%, Другие 3 вес.%; Фасоль (KB): белки 38 вес.%, Углеводы 20 вес.%, Волокна 32 вес.%, Масло 8 вес.%, Другие 2 вес.%; Фундук (HK):белки 29 вес.%, Углеводы 22 вес.%, Волокна 28 вес.%, Масло 18 вес.%, Другие 3 вес.%; Горох (E):белки 40 вес.%, Углеводы 32 вес.%, Волокна 22 вес.%, Масло 4 вес.%, Другие 2 вес.%; Чечевица (L):белки 33 вес.%, Углеводы 33 вес.%, Волокна 25 вес.%, Масло 6 вес.%, Другие 3 вес.%. Водные расщепляющие растворы (городская вода) готовили со следующими соединениями, которые полностью растворялись в воде:1) аргинин 0,3 моль/л + глутаминовая кислота 0,1 моль/л; 2) Лизин 0,3 моль/л + гистидин 0,2 моль/л. В серии испытаний А) исходные материалы SB, KB и HK помещали в расщепляющий раствор в весовом соотношении 1:2 в контейнере и в нем в автоклав при температуре 120°C и давлении 1 бар. Обработка 10 минут. В серии испытаний B) исходные материалы E и L каждый добавляли к расщепляющему раствору в массовом соотношении 1:3, и технологическую смесь нагревали до 80°C с тщательным перемешиванием в течение 20 минут. Впоследствии полнота дезинтеграции была проверена и признана по легкости измельчения дезинтегрированных исходных материалов. Если этого не было, эксперимент повторяли с более длительным периодом нагревания. На основе образца определяют требуемый объем распределения в соответствии с примером 3. Для распределения полученные распадающиеся массы исходных материалов, все еще имеющие форму, разделяют, в результате чего происходит распределение в серии испытаний 1 с определенным объемным распределением пресной воды и в серии испытаний 2 с определенным Распределение объема технологической воды фазы 2 примера 6. Распределение осуществляли с помощью роторно–статорного смесителя (LDF, Fluko, Германия) в течение 10 минут. Впоследствии суспензии не перемешивали при температуре 70°C в течение 15 минут и затем полностью удаляли плавающую масляную фазу. Это было после или во время тщательного перемешивания реакционной смеси, отделение твердых веществ в соответствии с Примером 3. Отделенное количество твердых веществ освобождали от связанной воды с помощью шнекового пресса и образца для микроскопического анализа в соответствии с Примером 1 на основе Siebrückstandes после ресуспендирования в воде. Оставшееся твердое вещество было разделено в соответствии с примером 6 на разделяемые твердые фракции, в которых использовалась присутствующая в конце основной фазы процесса осветленная технологическая водная фаза для ресуспендирования твердой смеси. Продукты, отделенные от этого вспомогательного процесса, обезвоживали с помощью камерного фильтр–пресса и хранили в прохладном месте для дальнейшего использования, и полученные фазы технологической воды объединяли (PWP2). Из полученных мутных элюатных фаз были взяты образцы для определения твердых частиц и содержания белков, растворимых углеводов и нейтральных жиров. Было проведено исследование конденсации растворенных компонентов исходного материала в соответствии с примером 3. В результате 30%–ный раствор лимонной кислоты, в котором молочная кислота была растворена при 10 вес.% Для конденсации SB и KB, и раствор, содержащий 10 вес.% Хлорида алюминия и 20 вес.% Аскорбиновой кислоты для конденсации растворенных компонентов в HK, E и L готовят и добавляют в определенном объемном количестве при перемешивании. После стоячей фазы между 15 и 60 минутами происходило фазовое разделение с декантатором (MD80, Lemitec, Германия). Пробы отбирали для анализа из полученных масс сжатого конденсата и из осветленных фаз технической воды.
Результаты
В исследованных необработанных семенах, бобах и ядрах распад и разделение/разделение компонентов исходного материала могут быть выполнены как часть термической обработки, посредством которой полная сепарация компонентов может быть получена с помощью процесса расщепления согласно изобретению. Таким образом, было обнаружено, что твердые частицы остатка на сите не имели или почти не имели присоединений органических компонентов и были легко отделяемыми в отсутствие агрегатов частиц. С другой стороны, водный технологический раствор не содержал частиц >3 мкм. Кроме того, произошло самопроизвольное отделение нейтральных жиров, которые накапливались в фазе, плавающей на водных фазах, и которые могли быть легко и полностью разделены в этой форме. При анализе водных растворов с растворенными соединениями было обнаружено, что при пересчете на сухой вес содержание белков составляло от 70 до 82 вес.%, Содержание растворенных углеводов – от 10 до 24 вес.%, а содержание нейтральных жиров – от 6 до 13 вес.%. При добавлении конденсирующих агентов может быть достигнута почти полная конденсация растворенных белков, которые можно разделить от кремообразных до стабильных масс. Во время конденсации нейтральные жиры, все еще присутствующие в водном растворе, не были включены или только в минимальной степени в фазу образующегося конденсата. Анализ составляющих полученных белковых фракций показал концентрацию белка от 78 до 92 вес.%, Содержание растворимых углеводов от 7 до 22 вес.% И нейтральных жиров менее 1 вес.%. Наблюдалось плавание липидной фазы на осветленных водных фазах. Липидные фазы всех фракций объединяли и разделяли фазы с помощью декантера. Была получена слегка мутная триглицеридная фаза. Токсичные соединения и опасные вещества, такие как гемагглютинины из фасоли, были снижены на 88–96% по сравнению с исходным уровнем.
Пример 8
Исследование обезжиривания исходных материалов
Исследования проводились в каждом случае с 3 кг следующих исходных веществ с указанными ингредиентами: соевый шрот (SS):белки 38 вес.%, Углеводы 22 вес.%, Волокна 27 вес.%, Масло 12 вес.%, Другие 1 вес.%; Арахисовая мука (EM):белки 30 вес.%, Углеводы 28 вес.%, Волокна 32 вес.%, Масло 8 вес.%, Другие 2 вес.%; Молотый фундук (HK):белки 29 вес.%, Углеводы 22 вес.%, Волокна 28 вес.%, Масло 18 вес.%, Другие 3 вес.%. Готовили водный раствор для разложения (городская вода) с аргинином 0,4 моль/л.
Используя образец исходного материала, объем для полного набухания с помощью расщепляющего раствора был произведен способом в Примере 2 (испытание на достаточный объем для получения полного набухания). Исходные материалы размещены в смесительном барабане. Степень замачивания оценивали каждые 2 минуты на основе образца, который был нарезан кубиками, а степень проникновения в водную среду распознавалась по изменению внешнего вида. После обнаружения полного насыщения исходного материала добавление расщепляющего раствора прекращается. Через 4 часа в каждом случае из смесей отбирали пробу и определяли в соответствии со способом, описанным в Примере 3, необходимый объем распределения воды. Пищеварительная смесь обрабатывал в определенном объеме фаза 2 техническая вода, которая была получен в байпасном процессе пример 6, и интенсивно перемешивали, как в примере 7, в течение 10 минут. Затем твердые твердые вещества отделяли с использованием трехэтапного метода просеивания (500 мкм, 150 мкм, 10 мкм) с помощью вибрационного просеивающего устройства и обезвоживали в камерном фильтр–прессе. Фильтрат исследован на наличие частиц >3 мкм. Фильтрат разделяли для дальнейшего хода в соответствии с процедурами 1 и 2 (V1, V2, и соответственно) которые отличались тем, что после периода выдержки 30 минут конденсирующий агент выбирали в соответствии с примером 3 (исследование растворимости–конденсируемости) необходимое количество добавляемого объема перемешивали после присутствия температура 30°C (V1) или температура 60°C (V2). После того как смесь продолжится в течение 60 минут, они ожидают. Верхняя полностью слита в делительную воронку. В них имело место дальнейшее ограничение плавающей липидной фазы. Нижняя часть рабочей смеси, представляющая собой конденсатную фазу, была обезвожена с помощью декантера (MD80, Lemitic, Germany). Образцы отбирали для анализа из полученных белковых фракций.
Результаты:
Посредством процесса вымачивания может быть достигнуто полное расщепление компонентов исходного материала, причем от 35% до 40% по объему объема раствора достаточно для полного набухания по сравнению со способом, в котором достигается максимальное набухание. Повторное использование фазы технологической воды из обводного процесса было легко возможным. В течение фазы стояния после распределения компонентов в водной распределительной смеси выделялась липидная фаза, которую легко было удалить. Твердые вещества, полученные из фазы распределения, не имели видимых связей с растворимыми органическими соединениями. Была получена фаза без частиц с растворенными составляющими. После начала конденсации растворенной органики наблюдалось дальнейшее разделение нейтральных жиров с тенденцией к образованию более быстрого образования отдельной липидной фазы, когда образование конденсата происходило в нагретой среде. Полученные в результате сухие белковые массы кремового цвета содержали, исходя из сухого вещества, следующие компоненты: SS: содержание белка 88 вес.%, Углеводы 11 вес.%, Другие 1 вес.%; EM: содержание белка 86 вес.%, Углеводов 22 вес.%, Других 2 вес.%; HK: белки 79 вес.%, Углеводы 20 вес.%, Другие 1 вес.%. Доля нейтральных жиров составляла <1% по массе для всех образцов.
Пример 9:
Исследование по очистке фаз технической воды
Исследования проводились с фазами технической воды стадии 5) основного процесса (PWP HP) и процессом 3–I процесса байпаса (PWP NSP), который был проведен с одним из растворов аминокислот и/или пептидов согласно изобретению в экспериментах 4, 5 и 7. и в каждом случае после отделения конденсатов или твердых веществ были получены также подача водных фаз, которые накапливались при сливе конденсатов и твердых веществ в соответствующие фазы технической воды. Кроме того, соответствующие фазы технической воды были использованы для воспроизведения этих исследований, которые уже были сделаны с этими фазами технической воды. Фазы технологической воды подвергали очистке в 3 различных схемах очистки, основную функцию которых можно классифицировать как A) удаление токсичных/опасных веществ, B) удаление органических соединений, C) стерилизация/консервация фаз PW. Для этой цели соответствующее введение в реакционный контейнер, который имел следующие особенности: A) конусное нижнее выходное отверстие для приема фильтрующей среды, такой как активированный уголь или силикагель, расположенное между 2 мелкими ситами, перемешивающее устройство, измерительные приборы, для измерения, например, pH и температуры, различных разливочных устройств некоторые из них подключены к устройствам титрования. Реакционный контейнер изготовлен из нержавеющей стали, может нагреваться или охлаждаться и соответствует правилам защиты ATEX. При желании его можно подключить к блоку электродиализа (EDE) или к блоку вакуумной перегонки (VDE). Б) Реакционный сосуд снабжен мешалкой, измерительными приборами, для измерения, например, pH, температуры, концентрации ионов, электропроводности и имеет различные наполнительные устройства, т.е. подключены к устройствам титрования. Реакционный контейнер изготовлен из нержавеющей стали и может нагреваться или охлаждаться. Он имеет сток в полу, который по выбору соединен с фильтрующим устройством для сверхтонкой фильтрации/ультрафильтрации (FFE/UFE) или с сепаратором (S) или декантатором (D). В) Реакционный контейнер снабжен перемешивающим устройством, измерительными приборами, для измерения, например, pH и температуры, различными устройствами наполнения, т.е. подключены к устройствам титрования. Реакционный контейнер изготовлен из нержавеющей стали, может нагреваться или охлаждаться и находиться под давлением (DB). Он может быть подключен либо к блоку облучения труб (RBE), либо к блоку ультрафильтрации (UFE).
В серии исследований 1 (U1) следующие основные фазы технической воды (например, номер/исходный материал) очищаются с помощью перечисленных этапов обработки и условий процесса:
U1a) Например, 4/JPK:A) Титрование HCl до pH 3/температура процесса 90°C в течение 1 часа + смешивание/нейтрализация NaOH/выгрузка через EDE; Б) Введение карбоната кальция/перемешивание 15 мин/выгрузка через FFE в V5a.
U1b) Пример 4/SPK:A) Инициирование этанола/титрования NH4 до pH13/перемешивание в течение 1 часа/удаление через VDE в V5a
U1c) Пример 5/EG/1:B) Введение Al/Cl2/перемешивание 15 минут Разгрузка через S; C) Температура 60°C 45 мин/разрядка в V5a.
U1d) Пример 7/HK:B) Введение кизельгура/перемешивание 1 час/разрядка через D; C) Титрование до pH 12 с помощью NaOH/перемешивание 15 мин/выгрузка через UFE в V5a.
U1d) Пример 5/LE/2:C) Температура 80°C при BD 1,5 бар 15 мин/разряд через UFE в V5a.
U1e) Пример 7/KB:A) Титрование HCl до pH 5/перемешивание 15 мин/выгрузка через слой силикагеля; C) Титрование NaOH до pH 8/перемешивание 10 мин/выгрузка через RBE в V5a.
В серии испытаний 2 (U2) этапы процесса побочного потока очищаются (информация, как в U1):
U2a) Пример 6/JPK/PWP2:A) Титрование HCl до pH 3/температура процесса 90°C в течение 1 часа + смешивание/нейтрализация NaOH/выгрузка через EDE в V5b.
U2b) Пример 6/RPK/PWP2:B) Введение карбоната кальция/перемешивание 15 мин/выгрузка через FFE в V5b.
U2c) Пример 7/SB/2/PWP2:A) Инициирование этанола/титрования NH4 до pH13/перемешивание 1 ч/выгрузка через VDE; C) Титрование HCl до pH 8/удаление через UFE в V5b.
U2d) Пример 7/E/1/PWP2:B) Введение AlCl2/перемешивание 15 мин. Выгрузка через S; C) Температура 60°C 45 мин/разрядка в V5b.
E) Пример 7/L/1/PWP2:C) Температура 60°C 45 мин/разряд через RBE в V5b.
Из PWP отбирали образцы для анализа (включая ВЭЖХ аминокислот/пептидов, токсинов, таких как сложный эфир форбола, TOC, микробиология) перед началом и проведением очистки.
Результаты:
По сравнению с уровнями используемых аминокислот и/или пептидов, присутствующих в PWP HS, уровни в PWP NSP были выше на 8–18% по массе. В то же время содержание конденсирующих агентов, используемых в NW PWP, было на 25–45 вес.% Ниже, чем в HS PWP. Стадия очистки A) привела к снижению токсинов, содержащихся в PWP, таких как сложные эфиры форбола U1a) и U2a), на 89 и 92% и лектинов в U1b) и U2c) на 95 и 100% или фитата в U2C. 98% и другие опасные вещества, такие как инсектициды или фунгициды, удаляются или инактивируются >90% из фаз технической воды. На стадии B) очистки достигается снижение содержания органических соединений в фазах технологической воды от 55 до 95%, например Содержание TOC в U1c), U1d), а также в U2b и U2d) было снижено на 65, 72, 68 и 89%, в частности повышенные концентрации растворенных углеводов были снижены, как в U1c) и U1b), на 76 и 88%. На стадии очистки C) может быть достигнуто снижение количества микробов или жизнеспособных спор на 98–100% обработанного PWP.
Пример 10
Исследование регулирования Wiederverwendung von фаза технологической воды
Исследование процесса управления с повторным использованием фаз технической воды.
На стадии процесса 1) использовали 100 кг остатка рапсового пресса, полученных с помощью винтового пресса, для отделения масляной фракции, содержащей следующие основные компоненты: белок 45%, углеводы 32%, 12% клетчатки, 8% оболочек, жиры 2% и реакторный контейнер (R1) дан. На стадии 2а) 150 л водного раствора, в котором следующие аминокислоты были растворены в резервуаре–шаблоне 1 (V1), добавляли и смешивали с: аргинин 0,3 моль, лизин 0,2 моль, аланин 0,2 моль. Гомогенную смесь готовили перемешивающей мешалкой в R1. После срока службы 5 часов при 20°C в каждом случае 10 кг влажной массы было перенесено в другой реактор (R1a) на стадии процесса 2b). Для первой фазы распределения 100 л водопроводной воды, которая присутствовала в резервуаре–хранилище V2, добавляли в реакторный контейнер R1a) и суспензию разлагаемой массы осуществляли с помощью пропеллерной мешалки. С помощью насоса суспензия пропускалась в байпас через коллоидную мельницу, через которую проходила интенсивная смесь. Затем на стадии 3 процесса пропускали суспензию через вибрационное сито с тремя отверстиями, модель 450LS18S33 (Sweko, Германия), состоящее из сита размером 450, 100 и 20 мкм. Фильтрат пропускали в реакторный контейнер R2. Остатки на фильтре, выгружаемые с помощью различных фильтров, объединяли и обезвоживали в камерном фильтр–прессе. Жидкость для пресса подавалась в реакционный контейнер R2. Прессованный остаток на фильтре был заполнен в реакционном контейнере R3 на стадии 3–1а процесса байпаса и смешан с городской водой в соотношении 10:1 до полной суспензии в первом процессе процесса. В последующих процессах впрыск этого объема воды происходит из резервуара–хранилища V5a. Суспензию пропускали на стадии 3–I.b процесса байпаса через вибрирующее сито (размер сита 500), и полученную суспензию затем перекачивали на стадии 3–I.c процесса байпаса в гидроциклоне (Akavortex, AKW, Германия) при давлении 1,5 бар. Перепад давления составлял 1 бар. Каждая из фаз нижнего потока и верхнего прогона подается на 2–кратный вибрационный грохот (125 мкм и 20 мкм или 200 и 20 мкм). Два фильтрата (PWP 2) объединяют и подают в резервуар–хранилище V5b. Остатки на фильтре отдельно помещаются в камерный фильтр–пресс и затем заполняются в контейнеры для продуктов P2–P4. Фильтрат фильтр–пресса также был введен в резервуар–хранилище V5b).
На стадии процесса 4) водный раствор конденсирующих агентов (лимонная кислота 30 вес.%) Вводили через дозатор в реакционный контейнер R2 и смешивали с помощью перемешивающего устройства. Ход процесса контролируется визуально и методом непрерывного измерения pH. Оно не должно опускаться ниже pH реакционной смеси 6,6. По истечении времени пребывания в течение 1 часа осаждение органических конденсатов было завершено, и суспензия подавалась на стадии 5 процесса через выпускное отверстие с коническим дном реакционного контейнера в декантатор (Pirallisi, Baby II / 2800 г). Конденсированная и обезвоженная белковая масса была заполнена в контейнере для продукта P1. Отделенная технологическая жидкость направлялась в резервуар–хранилище 5а.
Фаза технологической воды 2, полученная в результате вспомогательного процесса в резервуаре–хранилище V5b, была передана в реакционный контейнер R4, который в этой заявке имел особенность оборудования B) согласно примеру 9. После слива очищенную технологическую воду направляли в резервуар–хранилище V5c и хранили до повторного использования.
В последующих партиях смесь для разложения из реактора 1 обрабатывали, как описано, с изменением управления процессом следующим образом с целью повторного использования технологических жидкостей: на последующих этапах процесса V2a вода, необходимая для растворения допущенных соединений для разложения, была взята из резервуара–хранилища V5c в резервуар–хранилище. V2 переадресован. Технологическая вода, содержащаяся в резервуаре–накопителе V5b, направляется в резервуар–хранилище V3 и, при необходимости, заполняется городской водой до необходимого объема распределения для выполнения этапа процесса. Кроме того, введение фазы технологической воды, которая хранится в резервуаре–хранилище V5a, происходит в реакционном контейнере R3 на стадии 3–I.a процесса обхода.
Белковые фракции последовательных технологических процессов, содержащиеся в контейнере для продукта P1, исследовали на состав и сухое вещество. Фракции твердых веществ, которые присутствовали в контейнерах для продуктов 2–4, исследовали под микроскопом (в соответствии с примером 1) в течение дальнейшего курса.
Массу белка контейнера для продукта P1 разбавляли 1:1 водопроводной водой и перекачивали в вакуумную распылительную сушилку. Был получен бледно–желтоватый порошок. Фракция из поддона контейнера для продукта P3 была обезвожена с помощью декантатора и затем высушена с помощью ленточной сушилки. Фракции волокон контейнера для продукта P2 помещали на ленточную сушилку и сушили.
Результаты:
После первоначального введения пресной воды для выполнения основных этапов процесса V2 и V3 водные фазы, использованные после соответствующих разделений раствора или суспензии, извлекали и снова использовали в процессе. Это позволило достичь полной рециркуляции используемых водных фаз. Полученные фракции не отличались по своей природе и составу в ходе исследований. Белковая фракция имела содержание белка 68 вес.% (Первое разделение) и 67 вес.% (9–е и последнее разделение). Остаточная влажность и сухой вес белковой фракции не изменялись в течение последующей экстракции. Ни в оболочках, ни в волокнах не было прикрепления белков или углеводов.
Пример 11
Очистка/кондиционирование и функционализация технологических продуктов
Следующие продукты (номер примера/исходный материал/номер продукта) из приведенных выше примеров, которые были приготовлены с использованием одного из аминокислотных и/или пептидных растворов согласно изобретению, были использованы для проведения стадий вспомогательного процесса (NSV) 3–I и 4–Я с указанными этапами процесса (а)–в)) связан:
1.) Пример 4/SPK/P3+P4:NSV3–Ia и –Ib: материал, вставленный в 5%–ный по массе раствор ДМСО
2.) Пример 6/JPK/P3+P4:NSV3–Ia: Прохождение этанольной паровой фазы через продукт
3.) Пример 7/KB/P2+P3:NSV3–Ib и Ic): промывание наноэмульсией аргинина и олеиновой кислоты
4.) Пример 7/E/P1:NSV 4–Ib: Прохождение водяного пара 125°C
5.) Пример 8/SS/P1:NSV 4–Ia: Прохождение 30%–ного по массе раствора этанола
6.) Пример 8/EM/P1:NSV4–Ic: смесь с карбонатом кальция (5% по массе).
Продукты находились в фильтровальной камере во время обработки (2.)–5.)) или были распределены или смешаны в реакционном контейнере (1) или 6.)). Окончательная обработка проводилась путем нанесения на ленточную сушилку (2.), 3.), 4.), 6.)) 3.), которую сначала обезвоживали прессом. В пункте 1) свободная водная фаза была слита через сито, а влажная масса использовалась для приготовления белкового порошка (Р3) и гранулята корма для домашних животных (Р4). На 6.) была высушена распылением.
Результаты:
С помощью процедур очистки, и/или модификации поверхности, и/или введения соединений, продукты P1–P4 могут быть обработаны от основного и Nebenstromverfahren. В этом случае нерастворимые в воде соединения, такие как красители, а также токсины, такие как сложные эфиры форбола, могут быть удалены/уменьшены на 62–98%. Кроме того, могут быть получены поверхности изделий, на которых установлены гидрофобные, гидрофильные или антистатические поверхностные функции. Кроме того, соединения могут добавляться или связываться с продуктами, что приводит к лучшей формуемости.
Благодаря технологиям процесса практически не было потерь продукта.
Пример 12
Исследование физических свойств белковых фракций.
Следующие продукты (пример номер/исходный материал/продукт/выщелачивающий раствор) были использованы для исследований:
1.) Пример 2/SPK/P1/a; 2.) Пример 2/HM/P1/b; 3) Пример 2/LM/P1/c; 4.) Пример 2/SPK/P1/e; 5.) Пример 2/HM/P1/f; 6.) Пример 2/LM/P1/d; 7.) коммерческий концентрат соевого белка, 8.) коммерческий концентрат молочного белка. В качестве ссылки (ссылка) был использован свежий яичный белок.
Белковые препараты суспендировали в водопроводной воде, так что получали 10% по массе (в пересчете на сухое вещество) суспензии. Через 6 часов исследовали пенообразующую способность (SBK) и стабильность пены (SSt) растворов белков (pH 7), которые взбивали в течение 10 минут при 20°C с помощью электрической мешалки. Было определено относительное увеличение объема образующейся пены по отношению к исходному объему. Для определения стабильности пены рассчитывали отношение объема пены через 60 минут к объему после производства пены. Прочность пенопластов определяли по скорости проникновения (пера) измерительного тела для проникновения на расстояние 4 см.
Для проверки стабильности эмульсии смешивали 5 вес.% Белковых растворов (рН 7) рафинированного соевого масла (Ultrathurrax, Германия, 10000 об/мин в течение 20 секунд) и хранили в течение 4 дней при 20°C (LS20) и 30°C (LS30°). Затем жидкую фазу выгружали через сито и рассчитывали соотношение между количеством по массе и начальным весом эмульсии.
Поверхностную гидрофобность (HI) высушенных на воздухе белков анализировали реагентом 1–анилинонафталин–8–сульфонат (ANS, Sigma, Германия) по методу Kato & Nakai (1983). Связывание ANS с использованием фосфатного буфера (рН 7) с различными концентрациями определяли с помощью флуоресцентной спектроскопии (Perkin Elmer LS–50, Германия). В качестве контрольного значения был использован наклон склона графика флуоресценции при определении белка из яичного белка. Водосвязывающую способность (WBK) определяли, высвобождая гидратированные белки с помощью фильтра (размер сита 10 мкм) во всасывающем фильтре свободной воды и взвешивая не текучий остаток, высушивая его в сушильном шкафу, а затем определяя сухой вес. Из разницы в весе по отношению к сухому весу была рассчитана способность к связыванию воды. Определение способности связывания жира (FBK) использовали в порошкообразной форме для сухих белковых препаратов. В каждом случае 10 г в стеклянной пробирке с узким калибриджем, которая была закрыта на дне целлюлозной фильтровальной бумагой, подавали по каплям рафинированное рапсовое масло. По достижении маслом на фильтровальной бумаге добавление прекращали и рассчитывали соотношение между количеством добавления, которое не было тропически свободным от порошка, и количеством используемого белка. С помощью процедур очистки, и/или модификации поверхности, и/или введения соединений, продукты P1 – P4 могут быть обработаны от основного и Nebenstromverfahren. В этом случае нерастворимые в воде соединения, такие как красители, а также токсины, такие как сложные эфиры форбола, могут быть удалены/уменьшены на 62–98%. Кроме того, могут быть получены поверхности изделий, на которых установлены гидрофобные, гидрофильные или антистатические поверхностные функции. Кроме того, соединения могут добавляться или связываться с продуктами, что приводит к лучшей формуемости.
Благодаря технологиям процесса практически не было потерь продукта.
Пример 12
Исследование физических свойств белковых фракций
Следующие продукты (пример номер/исходный материал/продукт/выщелачивающий раствор) были использованы для исследований:
1.) Пример 2/SPK/P1/a; 2.) Пример 2/HM/P1/b; 3) Пример 2/LM/P1/c; 4.) Пример 2/SPK/P1/e; 5.) Пример 2/HM/P1/f; 6.) Пример 2/LM/P1/d; 7.) коммерческий концентрат соевого белка, 8.) коммерческий концентрат молочного белка. В качестве ссылки (ссылка) был использован свежий яичный белок.
Белковые препараты суспендировали в водопроводной воде, так что получали 10% по массе (в пересчете на сухое вещество) суспензии. Через 6 часов исследовали пенообразующую способность (SBK) и стабильность пены (SSt) растворов белков (pH 7), которые взбивали в течение 10 минут при 20°C с помощью электрической мешалки. Было определено относительное увеличение объема образующейся пены по отношению к исходному объему. Для определения стабильности пены рассчитывали отношение объема пены через 60 минут к объему после производства пены. Прочность пенопластов определяли по скорости проникновения (пера) измерительного тела для проникновения на расстояние 4 см.
Для проверки стабильности эмульсии смешивали 5 вес.% Белковых растворов (рН 7) рафинированного соевого масла (Ultrathurrax, Германия, 10000 об/мин в течение 20 секунд) и хранили в течение 4 дней при 20°C (LS20°) и 30°C (LS30°). Затем жидкую фазу выгружали через сито и рассчитывали соотношение между количеством по массе и начальным весом эмульсии.
Поверхностную гидрофобность (HI) высушенных на воздухе белков анализировали реагентом 1–анилинонафталин–8–сульфонат (ANS, Sigma, Германия) по методу Kato & Nakai (1983). Связывание ANS с использованием фосфатного буфера (рН 7) с различными концентрациями определяли с помощью флуоресцентной спектроскопии (Perkin Elmer LS–50, Германия). В качестве контрольного значения был использован наклон склона графика флуоресценции при определении белка из яичного белка. Водосвязывающую способность (WBK) определяли, высвобождая гидратированные белки с помощью фильтра (размер сита 10 мкм) во всасывающем фильтре свободной воды и взвешивая не текучий остаток, высушивая его в сушильном шкафу, а затем определяя сухой вес. Из разницы в весе по отношению к сухому весу была рассчитана способность к связыванию воды. Определение способности связывания жира (FBK) использовали в порошкообразной форме для сухих белковых препаратов. В каждом случае 10 г в стеклянной пробирке с узким калибриджем, которая была закрыта на дне целлюлозной фильтровальной бумагой, подавали по каплям рафинированное рапсовое масло. По достижении маслом на фильтровальной бумаге добавление прекращали и рассчитывали соотношение между количеством добавления, которое не было тропически свободным от порошка, и количеством используемого белка.
Результаты:
(численные результаты смотри таблицу 1)
Белковые продукты (1–6), полученные в соответствии с настоящим изобретением, обладали превосходными эмульгирующими свойствами, которые характеризовались высокой пенообразующей способностью и стабильностью пенообразования, которые соответствовали эталонному продукту (ОН) и были значительно лучше, чем продукты, полученные с белковыми фракциями, полученными с помощью способа расщепления, не соответствующего изобретению. Эти свойства были также значительно лучше, чем те, которые могли быть достигнуты с белковыми концентратами предшествующего уровня техники. Это также проявлялось в большей связности таких белковых пенопластов, как можно видеть, в значительно более низкой проницаемости этих пенопластов, которая была значительно ниже, чем в пенопластах, полученных с белковыми препаратами предшествующего уровня техники. В случае белков, полученных в соответствии с изобретением, гидрофобность поверхности значительно ниже, чем в случае белков того же типа, в которых процесс разрушения в соответствии с изобретением не происходил. Тем не менее, существует гораздо большая способность поглощения/удержания жиров, чем с белковыми фракциями, которые не были получены в соответствии с изобретением, или имеют место с белковыми концентратами предшествующего уровня техники. Это свойство также обусловливает значительно более высокую стабильность эмульсии, которую обнаруживают, когда белковые фракции, полученные в соответствии с изобретением, образуются с маслом. Эмульсии масло–в–воде, полученные с белковыми фракциями, полученными в соответствии с изобретением, обладали значительно большей стабильностью в течение 4 дней, чем в случае эмульсий с белками, которые не были получены в соответствии с изобретением, или с белками из уровня техники. С последним, изменение внешнего вида эмульсии, от молочно–белого до масляно–желтого, быстро формировалось из–за увеличения количества капель масла.
Пример 13
Исследование органолептических и функциональных свойств белковых фракций
Для исследований использовали 2 кг овсяной муки (HF), гороховой муки (EM) и кукурузной муки (MM). Содержащаяся здесь фракция белка была получена путем обработки соответствующего исходного материала в водном растворе, содержащем 0,2 вес.% Аргинина, 0,1 вес.% Гистидина и 0,5 вес.% Аланина в массовом соотношении от 0,8 до 1,5 (раствор/твердое вещество) пропитывали в течение 4–6 часов (способ согласно Примеру 1). Впоследствии распределение в водопроводной воде в объемном соотношении от 8:1 до 10:1 (определение объема в соответствии с Примером 3), при котором смесь осуществляли с помощью ручного блендера. После этого суспензия вводится в камерный фильтр–пресс. Соответствующий фильтрат разделяли на 3 фракции, к которым смешивались следующие растворы с конденсирующими агентами (определение дозы и методика в соответствии с примером 3):1. лимонная кислота в концентрации 10 вес.% В объемном соотношении от 5 до 10%, 2) молочная кислота в одной концентрации 15% по массе в объемном соотношении от 8 до 12% и CaCl2 (10% по массе). После выдерживания в течение 2 часов проводили отделение с помощью декантатора (MD80, Lemitec, Германия). Полученную массу смешивали с водопроводной водой в объемном соотношении 1:1 и затем обезвоживали в декантаторе. Образцы для анализа (ТМ, содержание белка) были взяты из полученной полутвердой белковой массы. На основании определенного сухого веса суспензию белковых масс готовили с водопроводной водой, так что концентрация белка составляла 10% по массе. Из них образцы подвергали распылительной сушке. Для сравнительных целей исследования также проводились с 2 коммерчески доступными концентратами белка (содержание белка около 60 и 80% по массе) сои (SP1 и SP2) и молока (MP1 и MP2) и (в качестве эталона для эмульгирующей способности) яичного белка (HE) соответствующие подвески, сделанные с этим.
Суспензии исследовали на эмульгирующие свойства, и индекс эмульгирующей активности [EAI] определяли в соответствии с Pearce и Kinessla (для выполнения см. Методы исследования).
Растворимость в воде (WL) исследовали путем перемешивания 10 г порошка в 100 мл деионизированной воды с помощью магнитной мешалки при 400 об/мин в химическом стакане и удаления аликвоты по 2 мл среды каждые 60 секунд, где определение размера частиц с помощью рассеянного лазером света Анализатор (Zetasizer, Malvern, Германия). Полное решение считалось достигнутым, когда <10% анализируемых частиц были >10 мкм. Время достижения полной растворимости было определено (WL/сек). Кроме того, значение удержания воды (WRR) определяли путем суспендирования 0,5 г протеинового порошка в колбе Эрленмейера на 100 мл в 50 мл дистиллированной воды и перемешивания в течение 1 часа при 20°C. Свободную водную фазу удаляли путем загрузки на стеклянную фритту G3 вместе со стеклянной фриттой, материал образца центрифугировали при 2000g в течение 15 минут. Количество центрифугированной жидкости и вес образца определяются. WRR рассчитывается по формуле, приведенной в разделе метода. Кроме того, жидкие препараты белковых препаратов готовили с использованием воды с низким содержанием ионов, так что 4 эксперта готовили и испытывали жидкость (Z1) (сухое вещество 10 вес.%) и полутвердую массу (Z2) (TG 50 вес.%). Оценивает степень жевания (ZB) (не для Z1), тонкость (пережеванного) материала (FH) и вкуса во рту (MG) по шкале от 1 (очень низкая/очень плохая) до 10 (очень высокая/очень хорошая).
Результаты:
(численные результаты представлены в таблице 2).
Из исходных материалов можно было выделить фракции белка, которые имели содержание белка от 68 до 86 вес.%. Распылительная сушка была возможна со всеми препаратами. Полученные порошкообразные белки показали очень хорошую и быструю растворимость в воде (95–98%) и очень высокую способность удерживать воду, которая была выше, чем у продуктов сравнения. Кроме того, была превосходная эмульгирующая способность, которая была эквивалентна способности яичного белка. Сенсорные оценки жидких и жевательных препаратов, приготовленных с водой, были заметно лучше, чем у сравнительных продуктов. Отсутствовал типичный запах или вкус всех продуктов согласно изобретению, также не было обнаружено никаких неприятных запахов.
Пример 14
Исследование применения растительных оболочек на основе лигнина для связывания масла
Обогащенные лигнином фракции скорлупы, полученные в экспериментах 6 (ятрофа (JS), рапс (RS)), 3 (подсолнечник (SS)) и переваривание ядра яблока (AS) в качестве продукта 3 одного или нескольких способов переваривания, совместимых. Были получены растворы аминокислот и/или пептидов в соответствии с изобретением, и обогащенные лигнином фракции оболочки ятрофы и рапса, в которых было проведено расщепление с помощью NaOH (NO), получены и приготовлены, были высушены на воздухе и отделены. Средние гранулометрический состав и плотность были определены.
В стеклянную трубку диаметром 10 мм, имеющую конический наконечник, оканчивающийся полипропиленовой тканью с открытыми порами, высушенный материал оболочки заполняли до высоты 20 см. Вес заполненной массы оболочки был определен. Для сравнения, коммерческие масляные адсорбенты (ÖAM1: Clean Sorb, BTW, Германия; ÖAM2: PEA SORB, Zorbit, Германия) были аналогичным образом залиты в аналогичные стеклянные трубки. Заполненные стеклянные трубки были установлены вертикально в держателе с наконечниками, каждый из которых погружен в ванну с подсолнечным маслом и в другом испытании олеиновой кислоты. Каждые 5 минут регистрировалась высота масляного фронта, которая была отчетливо видна по изменению цвета или отражению. Эксперименты были остановлены через 2 ч и определили высоту подъема масла (Ö–StH 1) и разницу масляной бани с начальным объемом (ад. Масло 1). Впоследствии все содержимое стояков было осторожно взорвано в стакан и взвешено. После этого в каждом случае добавляли 100 мл этанола. Суспензии перемешивали с исключением воздуха и нагревали до 60°C с магнитной мешалкой в течение 30 минут. Затем жидкую фазу сливали с помощью всасывающего фильтра и ситовый остаток дважды промывали (этанол/H2O) из массы оболочки, которую затем сушат при 60°C в течение 12 часов. Затем вес и консистенция высушенных масс были определены/определены (Gew–Diff). Затем эксперимент повторяли с полученными высушенными массовыми фракциями и снова определяли высоту масла (Ö–StH 2) и объем адсорбированного масла (ad. Oil2).
Результаты
(численные результаты в таблице 3)
Обогащенные лигнином растительные оболочки, полученные и полученные с помощью растворов для разложения в соответствии с настоящим изобретением, в отличие от богатых лигнином оболочек, обладали очень быстрой и высокой абсорбционной способностью для масел, что также было лучше, чем у сопоставимых коммерческих масляных сорберов. Это повлияло как на мощность, поглощаемую против силы тяжести, так и на адсорбированный общий объем. Очистка адсорбированных масел растворителем была в значительной степени полностью возможна с помощью растительных оболочек на основе лигнина, полученных с помощью расщепляющих растворов согласно изобретению, тогда как в случае обогащенных лигнином фракций оболочки, не полученных согласно изобретению, адсорбированное масло можно было удалить только не полностью. Даже с коммерческими продуктами извлечение адсорбированного масла было неполным. В обновленном цикле с ранее очищенными адсорбентами во фракциях оболочки, обогащенных лигнином, приготовленных с помощью расщепляющих растворов по настоящему изобретению, скорость и количество потребляемого масла были сопоставимы с таковыми в ранее проведенном эксперименте, в то время как эффективность адсорбции масла была на других очищенных препаратах значительно ниже первого цикла использования.
Пример 15
Исследование использования растительных лотков с высоким содержанием лигнина для отделения масла от масляных аэрозолей.
3
Богатые лигнином растительные лотки от Jaropha (JKP) из примера 4, приготовленные с эксклюзивными растворами a) 0,2 моль аргинина (JKPa) и d) 0,2 моль NH4 (JKPd), находились между 2 ситовыми пластинами размером 10 × 10 см с высотой заполнения,  распределяется на 2 см, и фильтры запираются в раме. Ситовая рама была вставлена в вентиляционную шахту сбоку герметично. Источник сжатого воздуха обеспечивал постоянный поток воздуха (70°C) через фильтр со скоростью потока 50 м/ч. Ультразвуковой распылитель помещали в воздушный поток, который испарял водонефтяную эмульсию с постоянной скоростью. Давление нарастания фильтра ниже фильтра контролировалось. Над экраном выход воздуха осуществляется через сепаратор масляного тумана (по течению), который обеспечивает удержание масла на 99,5% из смеси воздуха. Для сравнения в воздуховоде в дальнейших экспериментах были установлены обычные воздушные фильтры (LF), фильтры из стальной сетки (SGF), фильтры с активированным углем (AKF), мембранные фильтры (MF). Эксперименты были завершены через 30 минут, пока испарилось масло объемом 20 мл. Впоследствии мембранный фильтр был удален, и была определена разница в весе по отношению к исходному значению. Оболочки, обогащенные лигнином, удаляли из корпуса фильтра и суспендировали в ацетоне в стакане и экстрагировали связанное масло. Отделенные ацетоновые фазы выпаривали и остаток взвешивали. Скорость отделения масла рассчитывали по разнице в массе адсорбционной плитки для масла и распыленного масла.
Результаты:
При использовании мембраны и фильтра с активированным углем происходило увеличение давления в подающем канале (максимальный перепад давления 35 или 52 мбар) из–за увеличения сопротивления воздушного потока. При использовании JKPd) первоначально было более высокое давление, чем в экспериментах с обогащенными лигнином фракциями оболочки, которые были получены с помощью расщепляющих растворов согласно изобретению (JKPa). В ходе эксперимента также не наблюдалось увеличения давления в нагнетательном валу, в то время как давление на препарат (JKPd) немного увеличилось. Степень отделения масла в обычных воздушных фильтрах составляла от 48 до 62 вес.%. Оболочечные фракции, богатые лигнином, не приготовленные в соответствии с изобретением, имели степень отделения масла 55 вес.%, В то время как фракции скорлупы, богатые лигнином, полученные с помощью расщепляющих растворов в соответствии с изобретением, имели степень разделения масла 98 вес.%. Из этой фракции 18,4 г масла можно было извлечь экстракцией, тогда как в препарате JKPd) можно было извлечь только 5,2 г.
Пример 16
Исследование применения растительных волокон на основе целлюлозы и белковых фракций для приготовления продуктов питаняи
Использовали следующие волокна на основе целлюлозы из приведенных примеров:ятрофа из примера 11 (тест № 2) (JF), горох из примера 7 (выщелачивающий раствор1) (EF), фасоль из примера 7 (выщелачивающий раствор: 2) (KBF) ) и сою из примера 7 (раствор для разложения 1) (SF). Использовали глубоко замороженные хранимые препараты с остаточной влажностью от 40 до 60 вес.% (GFP) и высушенные и измельченные в порошок порошкообразные препараты (GTP) из волокон на основе целлюлозы. После оттаивания GFP ресуспендировали в воде с помощью ручного блендера и затем прессовали в фильтровальной ткани до остаточной влажности от 70 до 80 вес.%. Используемые сравнительные препараты представляли собой препараты из целлюлозных волокон, которые состояли из измельченной шелухи или стеблевой массы пшеницы (WF) и бамбука (BF) и которые присутствовали в виде порошков с длиной волокна <30 мкм. Одна часть была суспендирована в деионизированной воде с последующим прессованием для получения необходимой остаточной влаги.
Кроме того, были выбраны следующие белковые продукты (Пример № / выщелачивающий раствор или номер эксперимента):Овес (HP (пример 2/a)), Подсолнухи (пример 3/a)) (SP), Люпины (пример. 4 / –) (LP) и пример 11/Эксперимент № 5). Препараты были свежими с остаточной влажностью от 70 до 80 вес.% (FP) или присутствовали в виде порошка (TP) сушки распылением. В качестве препаратов для сравнения использовали сою (SPK) и концентрат горохового белка (EPK), которые были доступны в виде порошка и частично суспендированы для экспериментов с деионизированной водой и спрессованы до необходимой остаточной влажности.
Комбинация препаратов и препаратов–компараторов для приготовления комбинированных препаратов (КП) из нерастворимых волокнистых материалов и белков осуществлялась различными способами: М1: GFP+TP; M2: GTP+FP; М3: ГТП+ТП. Препараты смешивали вместе в M1 и M2 и смешивали в M3 в соотношении (TM) волокон на основе целлюлозы к белкам 1:5.
Оценка сенсорных свойств в соответствии с примером 5 была проведена с использованием полученного KP. Также были приготовлены/проведены следующие приготовления пищи:
А) пирожки: бульон и специи, растворенные в воде, добавляли в порошкообразные препараты (80 г на порцию) в количестве, необходимом для получения однородной, мягкой, нелипкой и формуемой массы при смешивании вместе;
B) Сырный пирог:300 г порошкообразных препаратов, плюс 200 г сахара, ароматизаторов и лимонного сока смешивали с помощью мешалки с количеством воды, которое позволяло легко перемешивать однородную массу теста. Белковая пена была поднята под полученной тестовой массой, и тестовая масса была засыпана в тесто с короткой корочкой;
C) Пенный крем: до 50 г порошкообразных препаратов, воду в сахаре, ванильный сахар и ванильные препараты перемешивали в количестве до образования легко текучей однородной массы с последующей гомогенизацией с помощью ручного блендера до образования пенной массы, после чего Водяной пар вводится в пену до тех пор, пока не появится стабильная масса.
Препараты A) и B) были приготовлены в стандартных условиях, препарат A) находился в нагретом состоянии, препарат B) в охлажденном состоянии через 6 часов и препарат C), испытанный сразу после получения 4 экспертами. а. оценили следующие свойства по шкале от 1 (очень плохо/низко) до 10 (очень хорошо/много): для А): когезия продукта (PZ), жевательность (Z); для B) когезия продукта (PZ), липкость (K); для C) Сливочность (S), откорма (M), сенсорную ловкость, такую как волокнистость/зернистость (FK) и ощущение во рту (MG), были оценены для всех.
Каждые 100 г порошкообразного КП хранились при исключении воздуха в течение 6 и 12 месяцев, а затем проверялись на микробную колонизацию, физические свойства (например, консистенцию, текучесть) и водопоглощение, и те, которые были документированы для КП сразу после производства по сравнению. Кроме того, эксперименты по подготовке были повторены с сохраненными образцами.
Результаты
(численные результаты органолептических оценок представлены выборочно в таблице 4):
Смеси белковых и волокнистых продуктов, которые все еще имели остаточную влажность или были высушены, могут быть приготовлены с различными формами, давая либо непыльную, мелкозернистую и нелипкую однородную массу, либо порошкообразные смеси, легко становящиеся гомогенными при добавлении воды. не липкая масса обработана. При использовании препаратов сравнения получаемые смеси иногда были не гомогенными и/или липкими. Было возможно получить КП с содержанием белка от 52 до 75 вес.%. Высушенный КП не показал изменения своих физических свойств при хранении в течение 12 месяцев. Микробная нагрузка на препараты отсутствовала. Качественные и сенсорные свойства идентичных препаратов, приготовленных с сохраненным КП, соответствовали приведенным здесь результатам.
При анализе полученного порошкообразного КП дополнительно определяли следующие фракции: нерастворимые углеводы от 22 до 46 вес.%, Растворимые углеводы от 0,1 до 2,5 вес.%, Жиры от 0,01 до 0,9 вес.%. При микроскопическом анализе KP было обнаружено, что при способах приготовления 1 и 2 белки из волокон на основе целлюлозы были заключены, а также агломерированы с ними. Было только несколько частиц белков, которые не были связаны с волокнами на основе целлюлозы или были смежными. Напротив, белки находились преимущественно в агломерированной форме с использованием целлюлозных волокон, полученных из массы глюка или стебля, так что агрегированные белки составляли периметр агломератов. Кроме того, здесь существовали частичные отслоения белкового покрытия отдельных волокон или агрегатов.
В препарате А) липкость полученных сырых масс при использовании целлюлозных волокон состояла из шелухи или материала стебля, тогда как при использовании волокон на основе целлюлозы это было не так. Пирожки, изготовленные из волокон на основе целлюлозы, показали лучшую когезию и лучшую разжевываемость, в то время как пирожки, изготовленные из целлюлозных волокон из шелухи и стебля, особенно в сочетании с сравнительными белковыми концентратами, распались на части. во время процесса приготовления и для твердых заполнителей, что привело к дегустации с отрицательной оценкой. При приготовлении препарата B) смешиваемость белковой пены была значительно лучше возможна с тестом, сделанным с волокнами на основе целлюлозы, чтобы дать и более равномерное распределение воздушных пузырьков, как с тестом, с целлюлозными волокнами, Материал шелухи или стебля, который имел место. Согласно Garung, препараты, изготовленные из волокон на основе целлюлозы, и белки, полученные в соответствии с изобретением, демонстрировали значительно большую когезивность теста и меньшую клейкость, чем в случае препаратов, в которых целлюлозные волокна состояли из шелухи и использовали сравнительные белковые концентраты. При получении композиции С) целлюлозные волокна, изготовленные из шелухи или пульпы стебля, не стабилизировали пену при обработке паром, тогда как препараты из пульпы на основе пульпы превращали ее в пульпу, пришла очень хорошая стабилизация. С другой стороны, при использовании комбинированных препаратов волокон на основе целлюлозы и контрольных белковых концентратов наблюдалась меньшая стабильность пены и снижение сенсорной оценки. При органолептической оценке препараты, использующие волокна на основе целлюлозы, были оценены как значительно кремообразные с меньшей жесткостью, чем препараты, изготовленные из целлюлозных волокон из шелухи или массы стебля или со сравнительными белковыми концентратами.
Пример 17
Исследование возможности составления рецептуры пищевого продукта из доступных продуктов
Исследована составления композиций белковых фракций с волокнами на основе целлюлозы. Для этой цели были использованы следующие не высушенные белковые фракции и высушенные (tr) или не высушенные (Ntr) фракции волокон на основе целлюлозы (CBF) из вышеупомянутых примеров: соевый белок (SP) из примера 11, экспериментальный номер 5, овсяный белок (HP) из примера 13 , Гороховый белок (EP) из примера 7, выщелачивающий раствор: № 1, кроме того, фракции волокон на основе целлюлозы ятрофы (JF) из примера 6, рапс (RF) из примера 6, фасоль (KBF) из примера 2 – выщелачивающий раствор: 2 и соя (SF) из примера 11 – тест № 1.
Tr–CBF измельчали с помощью дисковой мельницы до размера частиц <100 микрон, оставшиеся волокна использовались по мере их производства.
Кроме того, для сравнения использовали коммерчески доступные белковые концентраты гороха (VP1) и сои (VP2), а также целлюлозные волокна овса (VF1) и пшеницы (VF2) (CFF, Германия) с длиной волокна 90 мкм. Белковые концентраты растворяли в воде, чтобы получить такое же содержание воды, как и в других белковых фракциях.
В каждом случае 100 г белковых фракций в серии испытаний V–1, 50 г волокон были смешаны, а в серии испытаний V–2 столько же соответствующей фракции волокон до тех пор, пока не стала присутствовать уже не образующаяся крошечная смесь. Полученные смеси раскатывали или выкладывали на противень и сушили при 60°C. Затем высушенные смеси измельчали с помощью конусной мельницы до размера частиц 200 мкм.
Полученные порошки были оценены под микроскопом (темное поле и вид сверху) на размер, текстуру поверхности и агломерацию.
Дальнейшие серии испытаний были проведены для покрытия волокон на основе целлюлозы :V–3. Все еще влажную мякоть дважды промывают 10%–ным раствором лимонной кислоты в течение 30 минут, удаление воды проводят с помощью фильтр–пресса, затем мякоть добавляют к раствору белковых фракций (TG 15% по массе) в количестве до одного. появилась не липкая мелко–рассыпчатая масса. После воздушной сушки процесс нанесения покрытия повторяют 3 раза.
V. 4 Волокна на основе целлюлозы, которые были высушены с помощью горячего воздуха, были отделены с помощью гранулятора и перемешаны в суспензию белка с высокой вязкостью. Затем смажьте потоком и высушите горячим воздухом.
V. 5 Волокна на основе целлюлозы, приготовленные, как в V–4, покрывали во вращающемся барабане при непрерывном потоке воздуха суспензиями белка, которые распыляли при давлении 20 бар. Этот процесс происходил до тех пор, пока не было введено соотношение количества сухого вещества 10:1 белков и волокон на основе целлюлозы.
10 г каждого из полученных порошков растворяли в 10 мл воды (25°C) при постоянном перемешивании (100 об/мин). Каждые 10 секунд перемешивание прекращали и наблюдали за продвижением раствора до полного растворения с максимальным временем наблюдения 10 минут.
Полученные высушенные фракции измельчали с помощью ударной мельницы до размера частиц от 200 до 300 мкм.
С 50 г каждого из полученных порошков исследовали эмульгирующие свойства при приготовлении соуса и сенсорные эффекты, сначала суспендировав смесь специй на основе карри в 100 мл воды при 70°C, а затем добавив порошки при постоянном перемешивании. Перемешивание продолжали в течение 10 минут при 90°C, затем соусы оставляли и оценивали органолептически при температуре 60°C 4 экспертами в слепом исследовании. При органолептическом исследовании (датчик 1) оценивали следующее: ощущение во рту, полнота вкуса, плохой вкус (оценки см. в таблице 5).
Соусы были протестированы при температуре 25°C на следующие свойства (свойства 1):консистенция, осадки, свойства текучести, образование кожуры (оценки см. в таблице 5).
Для 200 г каждого из порошкообразных препаратов проводили тест на выпечку для производства кексов. Для этого 3 яйца взбивали до образования пены с добавлением 160 г сахара и 50 г сливочного масла, а также ароматизаторов и 0,5 г соли. После этого перемешивали 150 мл воды и препаратов и 2 г бикарбоната натрия. Для контрольных образцов выпечки вместо воды использовалось молоко, а вместо приготовления пшеничная мука в том же количестве при прочих равных условиях. Для образцов для выпечки 4 эксперта проводили сенсорный осмотр (датчик 2) в соответствии с критериями оценки: ощущение во рту, полнота вкуса, жевательные свойства (оценки оценивания см. В таблице 5).
Кроме того, были исследованы следующие свойства (свойства 2):объем результатов выпекания (значение по отношению к объему контрольного образца), однородность воздушных пространств в тесте и сжимаемость куба в 1 куб.см, который был сжат пресс–формой, здесь вес стал определяется до сжатия на 5 мм. Кроме того, через 10 минут было определено, какой процент прессованного теста снова расширился. (Графики оценки см. В таблице 5).
Результаты (числовые значения в таблице 5):
При производстве смесей волокнистых материалов и влажных белковых масс была обнаружена значительно более равномерная возможность регистрации/контакта волокнистых материалов на основе целлюлозы с белковыми препаратами по сравнению с целлюлозными препаратами. Кроме того, практически не было образования комков, в то же время более высокая абсорбционная способность волокнистых материалов на основе целлюлозы по сравнению с целлюлозными препаратами. При микроскопическом исследовании белковая масса была полностью заключена в волокнистые материалы на основе целлюлозы и преимущественно в виде изолированных округлых частиц. Целлюлозные препараты были только частично заняты белковым слоем, т.е. Рассеяние было видно, с другой стороны, присутствовало много агломератов. В экспериментах с раствором волокна на основе целлюлозы, которые были покрыты белками, полученными в соответствии с изобретением, показали значительно более быстрое полное растворение в воде, чем в случае волокон на основе целлюлозы, покрытых коммерческими белковыми препаратами. Еще значительно медленнее был раствор препаратов, в которых целлюлозные волокна из шелухи или массы стебля были покрыты сравнительными белковыми препаратами. Волокна на основе целлюлозы поглощали значительно больший объем растворенного белка до образования крошки, чем при использовании целлюлозных препаратов. По сравнению с коммерческими белковыми препаратами большее количество сухого вещества может быть связано с волокнами на основе целлюлозы или включено в них с использованием белковых продуктов, полученных в соответствии с изобретением.
В эксперименте по выпечке тесто, покрытое фракциями на основе целлюлозы и белка, полученными в соответствии с изобретением, имело как более однородное тесто, так и лучший результат выпечки, в котором имелся больший объем выпечки с более тонким распределением воздушных камер, чем с результаты теста на выпечку с коммерческими целлюлозными волокнами, покрытыми белковыми препаратами. Сенсорные результаты продуктов для испытаний на выпечку, которые были объединены с волокнами на основе целлюлозы, полученными в соответствии с изобретением, и с белковыми препаратами, полученными в соответствии с изобретением, также явно превосходили результаты для хлебобулочных изделий, которые были изготовлены из целлюлозных волокон. В случае целлюлозных препаратов, которые были покрыты коммерчески доступными белковыми концентратами, в некоторых случаях существовал собственный вкус соответствующего родственного источника белка. Сенсорное качество покрытых белком волокон на основе целлюлозы было заметно лучше, чем у покрытой белком целлюлозы.
После остывания соусов на коже образуются соусы с белковой оболочкой. Кроме того, происходило оседание мельчайших частиц в этих соусах и неоднородное поведение потока (выше тонких и нисходящих вязких), чего не было в случае соусов, которые были приготовлены из покрытого белком волокна на основе целлюлозы, полученного в соответствии с изобретением.
Пример 18
Исследование применение фазы технологической воды для получения волокон на основе целлюлозы
Для исследования, фаза технической воды (PW1), которая была получена после фильтрации агрегированных органических соединений в примерах 2 (JPK) и 3 (SPK) (pH 6,2), и фаза пресной воды (FW) того же объема, для удаления растворенных растворимых соединений, полученных в фазе продукта 2 из примеров 2 HM/c) и 3 SS/c). Он имел остаточную влажность от 75 до 85 вес.% И содержал азот, по которому определяли содержание белка от 1,8 до 2,3 вес.%. На 100 г массы волокон на основе целлюлозы суспендировали в 500 мл PW1 или FW и разделяли с помощью ручного блендера. Через 10 минут волокна на основе целлюлозы отделяли от суспензий с помощью фильтровальной ткани и выдавливали до содержания воды, идентичного выпускному отверстию. Были взяты образцы для определения содержания белка. Массы волокон, полученные до и после стадии очистки, прокатывали на пленке до толщины 2 мм и сушили при 100°C с последующим измельчением и определяли водопоглощающую способность полученного порошка. Через 15 минут после погружения в воду был проведен сенсорный тест порошка.
Результаты
:
Содержание белка в волокнах на основе целлюлозы, которые были получены в процессе варки в виде фазы продукта 2, может быть уменьшено на 82–90 вес.% Путем отделения и протекания через пульпу с фазой 1 технологической воды. С помощью фазы пресной воды было достигнуто снижение веса от 43 до 62%. Порошок высушенной целлюлозы, который не был подвергнут последующей обработке, имел только небольшую влагоудерживающую способность, и влагоудерживающая способность порошка, подвергнутого последующей обработке пресноводной фазой, была лишь немного выше. Водопоглощающая способность после обработки целлюлозы технологической водной фазой 1 была высокой, при этом объем набухания соответствовал >80 об.% От первоначального набухания. Эти различия были отражены в результатах сенсорного тестирования, такого как твердое и тусклое ощущение во рту в порошках на основе целлюлозы, которые не были обработаны или обработаны пресной водой, и мягкое и кремовое ощущение во рту при использовании фазы 1 технологической воды для последующей обработки масса волокна.
Пример 19
Изучение отделимости растворимых соединений и влияния белков и других растворимых органических соединений на качество получаемых органических веществ.
Для исследований были использованы соя (SS) и рапсовая мука (RS). На 100 г помещали в 300 мл следующие растворы на 3 часа:1. Водопроводная вода с рН 6,8; 2. раствор гидроксида натрия с рН от 8 до 12,5; 3. раствор HCl с диапазоном рН от 4 до 6,5; 4. аспарагиновая кислота с рН от 5,5 до 7,5; 5. гистидин с рН от 7,5 до 9; 6. Лизин с рН от 8 до 11,5; 7. аспарагиновая кислота и аргинин с рН от 7 до 12,5. Буферизация для достижения диапазонов pH осуществлялась по мере необходимости с NaOH или HCL. Впоследствии в каждом случае количество присутствующей свободной водной фазы определяли путем выливания суспензии в фильтр. Фазы фильтрата были разделены и заполнены в каждом случае в сосуды с 250 мл водопроводной воды. На последующем этапе процесса распределения фракции твердых веществ распределялись в водной фазе, А) с помощью палочного смесителя и В) с помощью интенсивного смесителя (Silverson L5M–A с инструментом тонкого диспергирования/10000 об/мин), в каждом случае в течение 3 минут. Затем твердые вещества отфильтровывали с помощью фильтровальной ткани и обезвоживали с помощью пресса до остаточной влажности 70 вес.%. Были взяты образцы для определения содержания белков и растворимых углеводов. Полученные твердые фазы RS растворяли в 500 мл водопроводной воды и подавали для разделения твердых частиц различной плотности с помощью вихретокового процесса (гидроциклон). Отделенные твердые фракции, а также твердые фракции SS были тонко намотаны на пленку и высушены при 100°C в течение 60 минут. За этим следовало измельчение фракций с волокнами на основе целлюлозы и распределение и отделение высушенных богатых лигнином оболочек. В случае порошков волокон на основе целлюлозы способность поглощать воду (водопроводная вода) и характеристики набухания были исследованы через 15 минут после включения в воду. Опухшие волокна были оценены сенсорными по наличию нейтральности вкуса и отсутствию твердых или заостренных частей от 3 исследователей. Для фракций оболочки, богатых лигнином, была исследована способность связывания масла.
Результаты
(численные результаты в таблицах 6–9):
При обработке водой или кислотным раствором происходило только небольшое набухание нерастворимых, но набухающих твердых веществ. В этом случае содержание белков и растворимых углеводов, содержащихся в данном документе, может быть выведено только в небольшой степени посредством механического распределения. Щелочной щелок увеличивал набухаемость твердых веществ, но содержание белка в твердых веществах едва ли могло быть уменьшено во время фазы распределения. Кислый аминокислотный раствор с нейтральным pH улучшал набухаемость и способность к выделению белка, но эффект был значительно усилен добавлением катионной аминокислоты и достижением базового pH раствора. Было обнаружено, что волокна на основе целлюлозы регулярно имеют приятное и кремовое ощущение во рту при содержании белка менее 1,5 вес.%. Такие волокна на основе целлюлозы были тогда безвкусными. Используя интенсивный процесс перемешивания, можно значительно улучшить набухание и, следовательно, способность связывать воду волокон на основе целлюлозы по сравнению со смесью со смесителем, что также может снизить содержание белков и растворимых углеводов в твердых веществах, что приводит к сенсорному улучшению. Волокна на основе целлюлозы приводят к снижению pH выщелачивающих растворов. Микроскопический анализ показал, что интенсивная смесь во всех опытах №№ 5–7 дала абсолютную свободу от прикрепления растворимых органических соединений к твердым веществам, в то время как отдельные прикрепления все еще можно было обнаружить с помощью блендера. Маслосвязывающая способность также зависела от содержания остаточного белка и углеводов в чашках, богатых лигнином. Самые высокие значения были достигнуты при содержании белка <2 вес.% В целлюлозе с использованием раствора аминокислоты. Высушенные волокна на основе целлюлозы практически не набухают при обработке водопроводной водой или кислотным раствором, независимо от того, имело ли место интенсивное перемешивание. Фракции твердых веществ, загруженные в NaOH, также показали недостаточную набухаемость и были очень темно–обесцвечены. Волокна на основе целлюлозы в тесте № 4 набухли, однако, не показали жестких пропорций при сенсорном исследовании. Это не относится к волокнистым продуктам из экспериментов № 5–7:порошки полностью набухают в течение 10 минут и дают мягкий и кремовый вкус во рту. Разделение волокон на основе целлюлозы и обогащенных лигнином оболочек было только не полностью возможным на дорожках с 1 по 4. В подходах 5. – 7. была резкость разделения> 95% по весу, обеспеченная в подходе, pH> 7 5 существовало. Такие обогащенные лигнином оболочки обладали высокой способностью связывать масла, в то время как способность удерживать масла оболочек, обогащенных лигнином (которые, однако, были образованы с волокнами на основе целлюлозы), составляла менее 50%
Пример 20
Исследование повторной растворимости и физических свойств получаемых белковых фракций
В качестве примера было исследовано влияние различных аминокислот на раствор и разделение растворимых органических соединений в органических исходных материалах, а также их влияние на более позднюю применимость получаемых продуктов. Были исследованы неполярные аминокислоты лейцин и метионин, полярный цистеин и глутамин, кислые аминокислоты глутаминовая кислота и катионные аминокислоты аргинин, гистидин и лизин. Аминокислоты растворяли в 0,1 молярных растворах и рН доводили до 8 путем добавления катионной аминокислоты. Соевую муку обрабатывали, как в примере 3, используя интенсивный миксер. В фазах фильтрата, которые были получены после отделения набухшей твердой фазы, проводили инициацию агрегации в соответствии с примером 3. Конденсированные белки отделяли с помощью фильтра РР (80 мкм) от фазы свободной воды. Впоследствии фазы дегидратированного белка тонко раскатывали, сушили при 90°C и затем тонко измельчали. Полученные порошки были подвергнуты сенсорному исследованию (4 исследователя), в ходе которого были оценены текстура, запах, вкус и растворимость во рту. Далее образцы растворяли в теплой воде в течение 15 минут с последующим интенсивным перемешиванием в течение 1 минуты. Здесь и далее оценивали силу пенообразования и полноту растворения порошка в водной фазе. Кроме того, было определено содержание белка в дегидратированной твердой фазе.
Результаты:
Водные растворы с комбинациями аминокислот и рН раствора >7,5 подходят для растворения (гидратации) растворимых органических соединений в растительных исходных материалах, в результате чего они становятся разлагаемыми в объеме распределения. Было обнаружено, что аминокислоты, содержащие одну или несколько групп серы, показывают значительно худшие результаты. Негативное влияние серосодержащих аминокислот также наблюдалось в набухании высушенной белковой фазы, а также в стабильности пены и полноте растворимости в воде. При использовании кислых или неполярных аминокислот в сочетании с одной из аминокислот наблюдались очень хорошие сенсорные свойства высушенного протеинового порошка и очень хорошие характеристики пенообразования и полная растворимость.
Пример 21
Исследование по отделению растворенных растворимых соединений от растительного сырья.
В эксперименте а) гороховая мука (ЭМ) в весовом соотношении 1:3 с 0,1 мольным раствором, содержащим глутамин и аргинин, а в эксперименте б) мука из фасоли (KBM) в том же весовом соотношении с 0,1 мольным раствором Треонин и лизин заваривают в течение 3 часов. Впоследствии водные фазы были полностью поглощены. Массы были разделены поровну и 1. обезвожены с помощью фильтр–пресса до остаточной влажности 50% по массе или суспендированы в водопроводной воде в весовом соотношении 1:5 (опыты а) 1 и б) 1) и в серии опытов 2.с Смеситель и серия испытаний 3. Распределитель с роторно–статорным смесителем (Silverson L5M–A с тонким диспергированием/10000 об/мин) в течение 2 минут. Суспензии, полученные из серий испытаний 2 и 3, были разделены поровну и, с одной стороны, обезвожены, как в эксперименте 1 (эксперименты а) 2–1, б) 2–1 и а) 3–1, б) 3–1) и, с другой стороны, проводят разделение твердых веществ центрифугированием (3000g) в течение 5 минут (эксперименты а) 2–2, б) 2–2 и а) 3–2, б) 3–2). Впоследствии содержание белка и крахмала определяли в полученных твердых фазах. Фракции твердых веществ высушивали, измельчали и оценивали по сенсору и растворимости, как в примере 20.
Результаты
Исходное содержание белка в муке составляло 33 вес.% Для EM и 45 вес.% Для KBM. Твердый материал в эксперименте а)1. имел содержание белка 25%, а в b)1. 31 вес.%. Содержание белка в твердом материале экспериментов а) 2–1, б) 2–1 и а) 3–1, б) 3–1 составляло 5,1 и 4,8 вес.% и 1,1 и 0,8 вес.%, соответственно. % в экспериментах а) 2–2, б) 2–2 и а) 3–2, б) 3–2) составляли 7,5 и 6,9 вес.% и 3,5 и 2,8 вес.% соответственно. Содержание крахмала коррелирует с содержанием белка. Набухаемость порошков из экспериментов 1 была значительно снижена, порошки из опытов 2 показали умеренную набухаемость, а порошки, которые были обработаны интенсивным смесителем в опыте 3, имели оптимальную и полную набухаемость при использовании фильтра и затем обезвоженный. Сенсорная оценка обратно коррелировала с содержанием белка и набухаемостью, тогда как препараты с содержанием белка> 1,5 вес.% Имели неприятный вкус и не имели кремового и мягкого характера после набухания.
Пример 22
Исследование возможности разделения растворенных растворимых соединений и извлечения продуктов
Шрот из семян подсолнечника, содержащий водный раствор, содержал 0,2 моль лизина, 0,1 моль аспарагина и 0,5 моль изолейцина (раствор А) и водный раствор, содержащий 0,1 моль аргинина, 0,5 моль серина и 0,05 моль аланина. (Lsg. B) в весовом соотношении 3:1, пропитанном в течение 1 часа. Впоследствии свободной жидкости не было, образец для полноты проникновения влаги из исходного материала согласно Примеру 1 был положительным. Половину тщательно пропитанного материала обезвоживают в фильтр–прессе до остаточной влажности 45 вес.% С получением фазы фильтрата 1 и фазы элюата 1. Соответствующую фазу фильтрата 1 и другие пропитанные исходные материалы суспендируют в весовом соотношении 1:5 с водопроводной водой и с использованием интенсивного смесителя (Silverson L5M–A с инструментом для тонкого диспергирования/10000 об/мин), распределенным по 2 минуты каждый. Затем фильтровали твердые твердые вещества с помощью вибрационного сита 100 мкм и получали соответствующую фильтратную фазу 2 и соответствующую элюатную фазу 2. Часть элюатных фаз 1 и 2 объединяли в объемном соотношении 1:3 (E1–2). В каждые 200 мл фаз фильтрата по каплям в серии испытаний 1 по каплям вводили один из следующих растворов (в каждом случае 10 вес.%):1. HCl, 2.H2SO4, 3.H3PO4, 4. уксусная кислота, 5. молочная кислота, 6. лимонная кислота. 7. аскорбиновая кислота. Инициирование осуществляли при постоянном контроле рН раствора. В каждом случае подход, при котором был достигнут конечный рН 3, 4, 5, 6 и 7. Затем растворы оставляли на 3 часа. За этим следовала фильтрация с помощью полипропиленового сита 80 мкм. Соответствующие элюаты собирали и центрифугировали (4000 об/мин/10 минут). Из доступных белковых фаз были взяты образцы для определения концентрации белка и углеводов. Доступные белковые фазы были высушены до остаточной влажности 60% по массе и оценены сенсорами 4 экспертами: а) кремообразность, б) неприятные запахи, в) вяжущие свойства. Белковые фазы, которые присутствовали в виде совокупных масс, были тонко распределены на пленке и высушены при 70°C. Затем высушенные тромбоциты измельчали и порошок растворяли в теплой воде.
Результаты:
Полученные водные элюатные фазы были светло–коричневыми и мутными, рН был между 7,5 и 8,4. Добавление различных кислот вызывало мутность, подобную молоку, когда pH технологического раствора был ниже 7. В случае кислот 5, 6 и 7 дальнейшие добавления приводили к образованию агрегатов, которые были легко видны невооруженным глазом, узнаваемость определялась одновременным уточнением, усилена водная фаза. В образцах, в которых pH достигал <5 путем дальнейшего добавления этих кислот, агрегаты растворялись и образовалась молочная суспензия. В случае кислот 1 и 2, агрегаты не были распознаны все время, и образовались молочные суспензии. В кислотах 3 и 4 мелкозернистые агрегаты присутствовали в диапазоне pH около 5,5–6, которые растворялись при более низком pH технологического раствора. Фильтрация агрегированных белковых комплексов была возможна только для кислот 5–7 в диапазоне рН от 5 до 7. Элюаты были абсолютно прозрачными (рН 5,5–6,5) или слегка мутными. Во всех других экспериментах по фитированию на фильтре не оставалось или было только минимальное количество беловатой жидкой фазы. Центрифугирование позволило сконцентрировать белковую фазу в центрифужной пробирке в виде "тяжелой фазы". Эти фазы были мягкими для жидкости и их трудно отделить друг от друга. В элюатах партий, в которых белковая фракция могла быть получена с помощью фильтров, при центрифугировании практически не выделялось твердое вещество. Образцы белка с первой по пятую стадии были только в жидкой или жидкой форме и не были вкусовыми из–за сильного кислотного вкуса при значениях pH <5. Даже при более высоких значениях рН белковые фракции с первой по четвертую стадии не были усваиваемыми. Мягкий вкус кислого был в белковых фракциях подходов 5–7 при pH между 5,5 и 6, белковые фракции с pH > или равным 6 были оценены как нейтральные на вкус, здесь была хорошая кремообразность, вяжущие вещества не ощущались. Порошки, полученные из получаемых фаз белковых агрегатов (партии 5–7 в каждом случае pH >5,5) после сушки и измельчения, имели очень хорошую растворимость в воде, был получен полный раствор в виде молочной суспензии без остаточных твердых веществ (полное прохождение суспензии через фильтр с размером экрана 10 мкм). С помощью сдвигового миксера во всех случаях можно получить стабильную пену. Содержание белка, определенное в сухом веществе, составляло от 92 до 96 вес.%. Можно показать, что особенно крупные агрегаты образовывались, когда элюатные фазы 1 и 2 (E1–2) использовались вместе, такие агрегаты оседали очень быстро и показали наиболее быстрое обезвоживание на фильтре.
Пример 23
Исследование применения серосодержащих аминокислот для процесса водного выщелачивания
Для исследования использовали соевую муку. Готовили растворы концентраций 0,1 моль/л со следующими аминокислотами:1. лейцин/лизин; 2. метионин/гистидин; 3. цистеин/лизин; 4. глутамин/аргинин; 5. глутаминовая кислота/аргинин. Растворы добавляли в муку в весовом отношении 2:1. Через 3 часа распределяли в 250 ми с помощью смесителя интенсивного действия, затем обезвоживали через фильтровальную ткань с получением остаточной влажности твердых вещества 50 вес.%. Волокнистую массу раскатывали на пленки тонким слоем, сушили при 100°C и затем тонко размалывали. Проводили анализ на содержание белка в волокнистой массе. В содержащие белки водные фазы добавляли лимонную кислоту до достижения pH 6 и осадок через 3 часа выгружали на фильтр, затем проводили дегидратирование до остаточной влажности 60 вес.%. Белковую пасту и набухавший 15 минут в воде порошок сухих волокон на основе целлюлозы оценивали органолептически, как и раньше.
Результаты (численные результаты в таблице 10).
Применение содержащих серу аминокислот приводило к снижению растворимости и удаляемости белков из пропитанного сырья. Белок, оставшийся в волокнах на основе целлюлозы, обусловливает ухудшенную набухаемость и более низкие органолептические оценки набухшего порошка волокон на основе целлюлозы волокна. Кроме того, белок, полученный посредством растворов, содержащих серосодержащие аминокислоты, имеет неприятный привкус и при ресуспендировании в воде обнаруживает сниженную растворимость и стабильность пены.
Следующими вариантами изобретения являются:
1. Способ отделения/разделения компонентов биогенного сырья посредством водных растворов, отличающийся следующими технологическими этапами:
1) приготовление биогенного сырья,
2a) смешение сырья с этапа 1) с водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды для отделения/разделения компонентов сырья,
2b) приготовление водного распределительного объема и распределение отделенных/разделенных компонентов смеси с этапа 2a),
3) удаление твердых вещества из распределительной смеси с этапа 2b) с получением не содержащего волокон водного раствора растворенных компонентов сырья,
4) конденсация/ агрегирование/ комплексообразование растворенных компонентов водного раствора с этапа 3) с получением водной фазы, содержащей конденсированные растворимые компоненты сырья,
5) отделение и дегидратирование конденсированных растворимых компонентов сырья с этапа 4) и получение дегидратированного конденсата с этапа 4), а также осветленной фазы технологической воды,
6) применение осветленной фазы технологической воды с этапа 5) на одном или более технологических этапах:
6.1) обеспечение фазы технологической воды для вспомогательного процесса,
6.2) возврат фазы технологической воды с этапа 6.1), полученной на вспомогательном процессе и предоставление отработанной фазы технологической воды с вторичного процесса,
6.3) очистка фазы технологической воды, полученной на технологическом этапе 5) и/или 6.2
6.4) приготовление осветленной и очищенной фазы технологической воды,
7) повторное использование осветленной и/или осветленной и очищенной фазы технологической воды.
2. Вышеуказанный способ по п.1, причем сырье представляет собой растительное сырье.
3. Вышеуказанный способ по пунктам 1–2, причем на этапе 2b) проводится пропитка растительного сырья водным раствором, содержащим растворенные аминокислоты и/или пептиды.
4. Вышеуказанный способ по пунктам 1–3, причем на этапе 2a) и/или 2b) проводят дезинтеграцию сырья посредством водного раствора, содержащего растворенные аминокислоты и/или пептиды, благодаря чему компоненты сырья можно получить в чистой форме.
5. Вышеуказанный способ по пунктам 1–4, причем на этапе 3) и/или 4) растворимость токсинов и опасных веществ в водном растворе белков раствор белков сохраняется ли повышается.
6. Вышеуказанный способ по пунктам 1–5, причем на этапе 2b), и/или 3), и/или 4) проводится разделение липофильных компонентов сырья, тем, что на технологических этапах 2a) и/или 2b) в реакционную смесь добавляют одно или несколько липофильных соединений и перемешивают с ними, и/или проводят удаление масла из растительных белков при комнатной температуре и/или более высокой температуре.
7. Вышеуказанный способ по пунктам 1–6, причем на этапе 3) можно выделить в чистой форме не содержащие белков сложные углеводы и/или крахмальные зерна.
8. Вышеуказанный способ по пунктам 1–7, причем на этапе 3) волокна на основе целлюлозы, богатые лигнином компоненты оболочки, и/или сложные/комплексно–связанные углеводы выделяют в чистой форме, пригодной для применения.
9. Вышеуказанный способ по пунктам 1–8, причем на этапе 3) твердые вещества и растворенные белки полностью или почти полностью отделяют друг от друга методами фильтрационного разделения
10. Вышеуказанный способ по пунктам 1–9, причем на этапе 3) получают водный раствор, в котором растворены и гидратированы белки, не содержащие твердых веществ.
11. Вышеуказанный способ по пунктам 1–10, причем минимальная растворимость растворенных белков сдвигается в интервал pH от 6 до 8.
12. Вышеуказанный способ по пунктам 1–11, причем на этапе 4) растворенные углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды конденсируются/ агломерируют/ образуют комплексы вместе с растворенными белками, в результате чего получают белковые конденсаты/агломераты/комплексы, содержащие углеводы, и/или фосфолипиды, и/или гликоглицеролипиды.
13. Вышеуказанный способ по пунктам 1–12, причем на этапе 4a) в водный технологический раствор добавляют одно или несколько соединений, чтобы они связывали растворенные и/или конденсирующиеся/ агрегирующие/ образующие комплексы и/или конденсированные/агрегированные/комплексно–связанные белки и/или поглощались ими, путем добавки указанного одного или нескольких соединений перед, во время или после инициирования конденсации/агрегирования/комплексообразования белков.
14. Вышеуказанный способ по пунктам 1–13, причем на этапе 4b) соединения, находящиеся растворенными в водном технологическом растворе, связываются с растворенными белками, образуя с растворенными белками конденсаты/ агрегаты/ комплексы.
15. Вышеуказанный способ по пунктам 1–14, причем на этапе 5) получают дегидратированные белки, которые совсем или почти совсем не имеют запаха и/или вкуса и при растворении очень быстро растворяются в воде и не выдают в водную среду никаких или практически никаких красящих веществ.
16. Вышеуказанный способ по пунктам 1–15, причем на этапе 2b), и/или 3), и/или 4) от компонентов отделяют и удаляют пахучие и/или вкусовые вещества, и/или несъедобные соединения, и/или эндогенные или экзогенные токсины.
17. Вышеуказанный способ по пунктам 1–16, причем на этапе 5) получают осветленнную фазу технологической воды, которую in используют на вспомогательном процессе для промывки/очистки и затем очищают и снова используют на одной из технологических стадий основного процесса.
18. Богатые лигнином компоненты оболочки и/или волокна на основе целлюлозы с масло– и/или жиросвязывающей способностью более 200 вес.%, получаемые одним из способов согласно изобретению по п.п. 1–17.
19. Белковые фракции со слабым запахом и вкусом и/или с низким содержанием токсичных и опасных веществ, получаемые одним из способов согласно изобретению по п.п. 1–17.
20. Волокна на основе целлюлозы, богатые лигнином компоненты оболочки и/или сложные/комплексно–связанные углеводы, получаемые одним из одним из способов согласно изобретению по п.п. 1–17.
Таблицы
Таблица 1
A–M=сырье, H–E=белок куриного яйца, WBK=водосвязывающая способность, FBK=жиросвязывающая способность, HI=показатель гидрофобности, LS20°=стабильность при хранении при 20°С, LS30°=стабильность при хранении при 30°С, SBK=пенообразующая способность, SSt=стабильност пены, Pen=скорость пропитки, n.a.=не применимо, так как полностью растворим, n.d.=не проводилось.
Таблица 2
KM:агент конденсации; EAI=индекс активности эмульгатора; ZK=пережевываемость, FH=дисперсность материала, MG=вкусовое ощущение, Z1=композиция 1, Z2=композиция 2, WWR=влагоудерживающая способность, n.a.=не применимо.
Таблица 3
Ö–StH1 (см)
адс. масло 1 (мл)
разница веса
Ö–StH2 (см)
адс. масло 2 (мл)
JS
6,4
3,1
3,1
6,4
3,1
RS
5,8
2,9
2,8
5,7
2,8
SS
5,2
2,8
2,7
5,2
2,7
AS
5
2,6
2,6
5,2
2,6
JS–NO
2,3
1,1
0,5
0,8
0,4
RS–NO
1,2
0,9
0,4
0,5
0,2
ÖAM1
3,2
1,9
1,1
2,2
0,8
ÖAM2
3,6
2,2
1,6
2,6
1,2
Ö–StH1 – высота подъема масла, 1й цикл; адс. масло 1=количество адсорбированного масла, 1й цикл; разница весов=разность веса абсорбента перед/после экстракции растворителем; Ö–StH2 – высота подъема масла, 2й цикл; адс. масло 2=количество адсорбированного масла, 2й цикл.
Таблица 4
ZB=композиция, Mod=модальность композиции:модальность 1 = GFP +TP, модальность 2 = GTP+FP1, модальность 3 = GTP +TP; органолептическая оценка:PZ=связность продукта, Z=пережевываемость, K=клейкость, S=сливочность, M=тягучесть, FK=волокнистость/зернистость, MG=вкусовое ощущение. Оценка от 1 (очень мало/очень плохо) до 10 (очень высоко/очень хорошо), n.a.=не применимо.
Таблица 5
OBD=слой покрытия поверхности:1= мин. 30% поверхности волокон обнажено, 2= свободная поверхность волокон 1–30%, 3= полностью покрыта белком, свободных поверхностей не наблюдаетсяРастворимость: время до полного растворения твердых веществ (сек);
Sensorik1:органолептическое исследование соусов на вкусовое ощущение/наполненность вкуса:1= очень хорошо, 2=хорошо, 3=удовлетворительно, 4=плохо; посторонний вкус/зернистость:1= отсутствует, 2=легкий, 3=заметный, 4=сильно выраженный;
Свойства 1:оценка соуса при 25°С на консистенцию:1=однородная, 2=неоднородная; на осадок:0=нет, 1=мало, 2=заметно; на текучесть:1=высокотекучий, 2=водянистый, 3=вязкий;
Sensorik2:органолептическая оценка пробной выпечки на вкусовое ощущение/наполненность вкуса:1=очень хорошо, 2=хорошо, 3=удовлетворительно, 4=плохо; на разжевываемость:1=легко разжевывается и глотается, 2=вязкий или тяжело глотается, 3=липкий; на зернистость:1=отсутствует, 2=легкая, 3=заметная, 4=сильно выраженная;
Свойства 2:объемное отношение к эталонному образцу (%)/ равномерность поглощения воздуха выпеченным изделием:1=однородное, 2=чуть неоднородное, 3=сильно неоднородное; /вес для сжимаемости (г), относительная восстанавливаемость (%).
Таблица 6.
Соевый шрот
Опыт №
pH своб. фазы
белок/вода(вес.%)
содержание углеводов(вес.%)
вкус гидрата
вкусовое ощущение
A) 1
6,8
65
15,4
4,3
2
3
A) 2a
8
55
12,2
2,1
2, 3
3
A) 2b
8,5
55
13
2
2, 3
3
A) 2c
9
53
11,8
2
2, 3
3
A) 2d
9,5
54
10,5
1,8
2, 3
3
A) 2e
10
52
9,8
1,6
2, 3
3
A) 2f
10,5
50
8,8
1,4
2, 3
3
A) 2g
11
51
9,4
1,5
2, 3
3
A) 2h
11,5
48
9
1,3
2, 3
3
A) 2i
12
48
8,6
1,2
2, 3
3
A) 2j
12,5
45
8,8
1,2
2, 3
3
A) 3a
4
74
16,1
6,3
2, 3
4
A) 3b
4,5
75
16,4
6,4
2, 3
4
A) 3c
5
70
15,9
6,3
2, 3
4
A) 3d
5,5
72
15,4
6,2
2, 3
4
A) 3e
6
72
14,1
6
2, 3
4
A) 3f
6,5
70
14,8
6,1
2, 3
4
A) 4a
5,5
66
11,3
3,6
2
3
A) 4b
6
65
11
3,1
2
3
A) 4c
6,5
65
9,5
2,9
2
3
A) 4d
7
58
6,3
2,5
2
3
A) 4e
7,5
52
5,9
2
2
2
A) 5a
7,5
42
1,9
1,3
2
2
A) 5b
8
40
1,5
1
1
2
A) 5c
8,5
35
0,9
0,7
1
1
A) 5d
9
32
0,7
0,3
1
1
A) 6a
8
38
0,9
0,3
1
1
A) 6b
8,5
35
0,7
0,3
1
1
A) 6c
9
32
0,7
0,1
1
1
A) 6d
9,5
30
0,5
0,2
1
1
A) 6e
10
30
0,5
0,1
1
1
A) 6f
10,5
28
0,4
<0,1
1
1
A) 6g
11
28
0,3
<0,1
1
1
A) 7a
7
35
2,1
0,9
1
1
A) 7b
7,5
30
1,1
0,5
1
1
A) 7c
8
28
0,8
0,2
1
1
A) 7d
8,5
26
0,6
0,1
1
1
A) 7e
9
24
0,6
0,1
1
1
A) 7f
9,5
24
0,5
<0,1
1
1
A) 7g
10
22
0,4
<0,1
1
1
A) 7h
10,5
23
0,3
<0,1
1
1
A) 7i
11
20
0,4
<0,1
1
1
A) 7j
11,5
20
0,3
<0,1
1
1
A) 7k
12
18
0,2
<0,1
1
1
A) 7l
12,5
18
0,2
<0,1
1
1
вкус:1=нейтральный, 2=растительный вкус, 3=технический вкус
вкусовое ощущение:1=мягкое и сливочное, 2= мягкое без ощущаемых частиц, 3=мягкое с ощущаемыми частицами, 4=преобладающие твердые частицы.
Таблица 7
. Соевый шрот
Опыт №
pH своб. фазы
белок/вода(вес.%)
содержание углеводов(вес.%)
вкус гидрата
вкусовое ощущение
B) 1
6,8
51
12,4
3,1
2
3
B) 2a
8
48
11,3
1,6
2, 3
3
B) 2b
8,5
48
11,4
1,2
2, 3
3
B) 2c
9
46
10,8
1,2
2, 3
3
B) 2d
9,5
44
9,5
1
2, 3
3
B) 2e
10
40
9,1
0,8
2, 3
3
B) 2f
10,5
36
8,2
0,9
2, 3
3
B) 2g
11
38
7,5
0,8
2, 3
3
B) 2h
11,5
36
6,5
0,7
2, 3
3
B) 2i
12
34
6,1
0,6
2, 3
3
B) 2j
12,5
30
5,8
0,6
2, 3
3
B) 3a
4
68
14,3
5,9
2, 3
4
B) 3b
4,5
66
14
6
2, 3
4
B) 3c
5
68
14,1
5,9
2, 3
4
B) 3d
5,5
64
13,8
5,9
2, 3
4
B) 3e
6
62
13,6
5,6
2, 3
4
B) 3f
6,5
58
13,6
5,4
2, 3
4
B) 4a
5,5
58
9,8
2,8
2
3
B) 4b
6
56
9,1
2,2
2
3
B) 4c
6,5
52
8,5
2
2
3
B) 4d
7
50
5,8
1,8
2
3
B) 4e
7,5
48
5,1
1,6
2
2
B) 5a
7,5
48
1,1
1,2
2
1
B) 5b
8
40
0,8
0,8
1
1
B) 5c
8,5
34
0,7
0,6
1
1
B) 5d
9
28
0,5
0,4
1
1
B) 6a
8
24
0,4
0,3
1
1
B) 6b
8,5
22
0,4
0,1
1
1
B) 6c
9
18
0,3
0,1
1
1
B) 6d
9,5
16
0,3
<0,1
1
1
B) 6e
10
12
0,3
<0,1
1
1
B) 6f
10,5
8
0,4
<0,1
1
1
B) 6g
11
8
0,2
<0,1
1
1
B) 7a
7
22
1,1
0,6
1
1
B) 7b
7,5
20
0,8
0,3
1
1
B) 7c
8
16
0,4
0,1
1
1
B) 7d
8,5
16
0,3
<0,1
1
1
B) 7e
9
12
0,2
<0,1
1
1
B) 7f
9,5
8
<0,2
<0,1
1
1
B) 7g
10
8
<0,2
<0,1
1
1
B) 7h
10,5
4
<0,2
<0,1
1
1
B) 7i
11
8
<0,2
<0,1
1
1
B) 7j
11,5
4
<0,2
<0,1
1
1
B) 7k
12
4
<0,2
<0,1
1
1
B) 7l
12,5
4
<0,2
<0,1
1
1
вкус:1=нейтральный, 2=растительный вкус, 3=технический вкус
вкусовое ощущение:1=мягкое и сливочное, 2= мягкое без ощущаемых частиц, 3=мягкое с ощущаемыми частицами, 4=преобладающие твердые частицы.
Таблица 8
. Рапсовый шрот
Опыт №
pH своб. фазы
белок/вода(вес.%)
содержание углеводов(вес.%)
вкус гидрата
вкусовое ощущение
A) 1
6,8
70
17,3
5,8
2
3
A) 2a
8
62
14,5
3,5
2, 3
3
A) 2b
8,5
60
15
3,3
2, 3
3
A) 2c
9
58
12,9
3,2
2, 3
3
A) 2d
9,5
58
11,1
2,9
2, 3
3
A) 2e
10
59
10,5
2,6
2, 3
3
A) 2f
10,5
55
9,2
2,4
2, 3
3
A) 2g
11
54
9,5
2,5
2, 3
3
A) 2h
11,5
52
9,4
2,4
2, 3
3
A) 2i
12
50
9
2,2
2, 3
3
A) 2j
12,5
48
8,9
2,2
2, 3
3
A) 3a
4
76
17,2
7,3
2, 3
4
A) 3b
4,5
73
17
7,3
2, 3
4
A) 3c
5
72
17,2
7,2
2, 3
4
A) 3d
5,5
70
16,3
7,1
2, 3
4
A) 3e
6
71
15,8
6,8
2, 3
4
A) 3f
6,5
70
14,9
6,6
2, 3
4
A) 4a
5,5
68
12,6
3,4
2
3
A) 4b
6
66
12,4
3,1
2
3
A) 4c
6,5
66
10,8
2,9
2
3
A) 4d
7
60
7,3
2,6
2
3
A) 4e
7,5
54
6
2,4
2
2
A) 5a
7,5
44
1,8
1,6
2
2
A) 5b
8
41
1,5
1,3
1
2
A) 5c
8,5
36
1,2
0,7
1
1
A) 5d
9
33
1
0,4
1
1
A) 6a
8
33
0,8
0,4
1
1
A) 6b
8,5
32
0,7
0,3
1
1
A) 6c
9
30
0,8
0,3
1
1
A) 6d
9,5
30
0,5
0,2
1
1
A) 6e
10
28
0,4
0,1
1
1
A) 6f
10,5
26
0,4
<0,1
1
1
A) 6g
11
26
0,3
<0,1
1
1
A) 7a
7
28
2,3
0,8
1
1
A) 7b
7,5
30
1,5
0,7
1
1
A) 7c
8
30
1,1
0,6
1
1
A) 7d
8,5
28
0,8
0,4
1
1
A) 7e
9
26
0,6
0,2
1
1
A) 7f
9,5
26
0,6
0,1
1
1
A) 7g
10
24
0,5
<0,1
1
1
A) 7h
10,5
22
0,3
<0,1
1
1
A) 7i
11
20
0,4
<0,1
1
1
A) 7j
11,5
20
0,3
<0,1
1
1
A) 7k
12
18
0,2
<0,1
1
1
A) 7l
12,5
18
0,2
<0,1
1
1
вкус:1=нейтральный, 2=растительный вкус, 3=технический вкус
вкусовое ощущение:1=мягкое и сливочное, 2= мягкое без ощущаемых частиц, 3=мягкое с ощущаемыми частицами, 4=преобладающие твердые частицы.
Таблица 9
. Рапсовый шрот
Опыт №
pH своб. фазы
белок/вода(вес.%)
содержание углеводов(вес.%)
вкус гидрата
вкусовое ощущение
B) 1
6,8
52
13,5
3,6
2
3
B) 2a
8
44
12,3
2,5
2, 3
3
B) 2b
8,5
46
12
2,5
2, 3
3
B) 2c
9
44
11,4
2,2
2, 3
3
B) 2d
9,5
42
11,1
2,3
2, 3
3
B) 2e
10
40
8,8
2,1
2, 3
3
B) 2f
10,5
40
7,9
1,9
2, 3
3
B) 2g
11
42
6,3
1,9
2, 3
3
B) 2h
11,5
40
6,6
1,7
2, 3
3
B) 2i
12
38
7
1,8
2, 3
3
B) 2j
12,5
36
7,1
1,6
2, 3
3
B) 3a
4
70
14,2
6,9
2, 3
4
B) 3b
4,5
70
13,8
7
2, 3
4
B) 3c
5
72
12,1
6,9
2, 3
4
B) 3d
5,5
70
11,6
6,7
2, 3
4
B) 3e
6
70
12,3
6,5
2, 3
4
B) 3f
6,5
68
11
6,4
2, 3
4
B) 4a
5,5
68
12,3
2,1
2
3
B) 4b
6
66
9,6
1,9
2
2
B) 4c
6,5
64
8,2
1,7
2
2
B) 4d
7
60
6,9
1,8
2
2
B) 4e
7,5
52
6,1
1,6
2
2
B) 5a
7,5
36
1,1
1,6
2
1
B) 5b
8
32
1,2
1,1
1
1
B) 5c
8,5
30
0,9
0,6
1
1
B) 5d
9
30
0,7
0,4
1
1
B) 6a
8
28
0,5
0,3
1
1
B) 6b
8,5
26
0,5
0,3
1
1
B) 6c
9
24
0,6
<0,1
1
1
B) 6d
9,5
24
0,4
<0,1
1
1
B) 6e
10
24
0,2
<0,1
1
1
B) 6f
10,5
22
0,2
<0,1
1
1
B) 6g
11
22
0,2
<0,1
1
1
B) 7a
7
24
1,1
0,4
1
1
B) 7b
7,5
20
0,9
0,4
1
1
B) 7c
8
18
0,6
0,2
1
1
B) 7d
8,5
18
0,4
<0,1
1
1
B) 7e
9
14
0,4
<0,1
1
1
B) 7f
9,5
16
0,2
<0,1
1
1
B) 7g
10
14
0,2
<0,1
1
1
B) 7h
10,5
12
0,2
<0,1
1
1
B) 7i
11
12
0,2
<0,1
1
1
B) 7j
11,5
12
0,2
<0,1
1
1
B) 7k
12
14
0,2
<0,1
1
1
B) 7l
12,5
10
0,2
<0,1
1
1
вкус:1=нейтральный, 2=растительный вкус, 3=технический вкус
вкусовое ощущение:1=мягкое и сливочное, 2= мягкое без ощущаемых частиц, 3=мягкое с ощущаемыми частицами, 4=преобладающие твердые частицы.
Таблица 10
содержание белка
ораганолепт. оценка
набухаемость
вспенивание
растворимость
лейцин/лизин
1,2
1/0
2
1
1
метионин/гистидин
2,3
1/1
1
0
0
цистеин/лизин
2,5
1/1
1
0
0
глутамин/аргинин
0,8
0/0
2
2
2
глутаминовая кислота/аргинин
0,7
0/0
2
2
2
органолептическая оценка: твердость зерна:0=мягкое, 1=твердое, 2=очень твердое; вкус:0=нейтральный, 1=легкий растительный вкус, 2=заметный растительный вкус;
набухаемость:0=не набухает, 1=умеренно в пределах 15 мин, 2=сильно набухает за <15 мин;
впенивание:0=разрушение пены в пределах 1 минуты, 1=умеренное образование пены, которая остается стабильной более 5 минут, 2=заметное образование пены, стабильной более 5 мин;
растворимость:0=осаждается много твердых частиц, 1=осаждается мало твердых частиц, 2=отсутствует осаждение твердых частиц.