Способ получения гидролизата растительного сырья

Способ получения гидролизата растительного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В.Я.Гриншпун, М.Н.Головачев, К.А.Калуня

Б.А.Величко и О.Н.Альбицкая

Степ"ппвпев, (72) Авторы изобретения ий

Всесоюзный научно-исследовательский био институт (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗАТА РАСТИТЕЛЬНОГО

СЫРЬЯ

Изобретение относится к микробйс ,логической промышленности, а именно к способу получения гидролизата растительного сырья.

Известен способ приготовления питательной среды для культивирования микроскопических грибов-продуцентов, согласно которому осуществляют ферментивный гидролиз протосубтилином дрожжей белково-витаминного концентрата в водной суспензии в течение

6-8 ч при 45-48 С и рН 7,2-7,3 P)J.

Недостатками этого способа являются периодический характер проЦес13 са гидролиза, значительные потери продуктов гидролиза с остатком твердой фазы, большие потери ферментов, которые удаляются вместе с продуктами гидролиза и инактивируются, экономическая нецелесообразность проведения процесса гидролиэа при высоких концентрациях ферментов в связи с большими их потерями.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гидролизата растительного сырья, заключающийся в введении в гидролизаппарат про,питанного сырья, противотоком к нему гидролизующего агента, представляющего собой водный раствор кислоты, и в отделении гндролиэата, при этом гидролизующий агент вводят в верхнкио часть аппарата в количестве 20-30Х, а оставшееся количество - в зону, расположенную на 0,)-0,2 от общей кислоты всего слоя гидролизуемого сырья, Однако вещество, способствующее процессу гидролиза (кислота), не прерывно выводится из аппарата твердой и жидкой фазой, что приводит к значительным ее потерям и требует нейтрализации продуктов с помощьв большого количества извести.

Цель изобретения — повьппение выхода гидролизата и удешевление процесса.

859448

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гидролиэата растительного сырья, предусматривающем введение в гидролизаппарат пропитанного сырья, гидролизующего агента, непрерывную подачу воды противотоком к сырью и отделение гидролизата, Пропитанное сырье, гидролизующий агент и воду подают в гидролизаппарат раздельно, при этом гкдролизующий агент вводят в количестве, обеспечивающем постоянную его концентрацию в зоне подачи, а в качестве гидролизующего агента используют ферментный препарат.

Введение гидролизующего агента в зону подачи производят так, что расстояния от зоны подачи до места ввода и вывода сырья обратно пропорциональны соотношению сырья и подаваемой воды, а пропитку сырья проводят водой или смесью воды с экстрактом

I в соотношении 1:1-10:1.

Сущность способа заключается в следующем.

В противоточный непрерывнодействующий гидролизаппарат с одной стороны подают исходное твердое сырье, а с другой — чистую жидкость (воду).

Сухое твердое сырье пропитывается экстрактом или смесью экстрагента с экстрактом, составленной в соотношении от 1:1 до 10:1, а затем поступает в аппарат и перемешивается противотоком к свободной жидкой фазе по всей длине аппарата за счет разности удельных весов, перколяции или принудительного перемещения в режиме периодического погружения, а также смешения и разделения.

В среднюю часть гидролизаппарата подают ферментный препарат в количестве, обеспечивающем постоянную концентрацию ферментного препарата.

Высокая концентрация фермента обеспечивает создание в этой части высокоэффективной зоны гидролиза. Путем подачи кислоты или щелочи и нагрева через внешние теплопередающие поверхности в этой зоне создаются оптимальные условия для процесса гидролиза: температура и рН. Гидролизатмасса с высоким содержанием продуктов гидролиза и ферментов перемещается иэ эоны гидролиза к разгрузочному концу аппарата и контактирует с чистой жидкой фазой, поступающей в гидролизер. В результате противоточного

5

Зо

40 экстрагирования в этой зоне происходит извлечение продуктов гидролиза и ферментов из гидролизатмассы в свободную жидкую фазу, которая поступает отсюда в зону гидролиза. Таким образом, из гидролизера выходит отработанный твердый материал с незначительным содержанием продуктов гидролиза и ферментов, которые возвращаются жидкой фазой.в зону гидролиза.

Жидкая фаза с высоким содержанием продуктов гидролиза и ферментов из зоны гидролиза перемещается к месту вывода экстракта из аппарата и контактирует с твердой фазой, поступающей в гидролиэер и пропитанной чистым экстрагентом или смесью экстрагента и экстракта. В результате противоточного реэкстрагирования в этой зоне происходит извлечение продуктов гидролиза и ферментов иэ свободной жидкости в жидкую фазу, пропитывающую материал, который поступает отсюда в зону гидролиэа. Вследствие этого из гидролизаппарата выходит экстракт с пониженной концентрацией ферментов.

Содержание продуктов гидролиза и ферментов в экстракте зависит от состава жидкости, пропитывающей твердый материал, и повышается с увеличением доли экстракта в пропитывающей смеси.

Таким образом, в середине аппарата локализуется зона гидролиза с высоким содержанием ферментов и продуктов гидролиза, ограниченная с одной стороны зоной противоточного экстрагирования фермента и продуктов гидролиза из твердой фазы, а с другой — зоной противоточного реэкстрагирования фермента продуктов гидролиза из жидкой фазы.

Время пребывания продуктов в зонах экстрагирования и реэкстрагирования, а следовательно,и длина этих эон определяются соотношением количеств твердой и жидкой фаз в питании.Чем больше это соотношение,тем глубже идет процесс экстрагирования из жидкой фазы в твердую и затруднительнее — обратный процесс извлечения растворимых веществ и твердого материала в жидкость. Вследствие этого зону подачи фермента в гидролизаппарат целесообразно выбрать таким образом, чтобы длина участков от этой зоны до места подачи сырья и до места вывода отработанного продукта была соответственно обратно пропорциональна соотношению твердой и жидкой фаз.

8594

Путем местного подогрева и подачи подкисляющего или подщелачивающего агента в зоне гидролиза поддерживаются оптимальные условия для процесса гидролиэа: температура и рН. 5

Пример 1. Сухую порошковую хлореллу с влажностью 8 и содержанием общего азота 7,2 в количестве 250 г пропитывают в аппарате с мешалкой в

750 r смеси воды и конечного экстрак- 10 та в соотношении 0,8:l. Суспензию подщелачивают до рН 6,5, затем непрерывно подают сверху в вертикальную колонку в течение часа. В это время точно так же готовят следующую порцию 15 биомассы для очередной загрузки. Снизу в колонку непрерывно подают воду в количестве 500 г/ч, что обеспечивает соотношение свободной жидкой фазы и жидкости, впитанной твердым продуктом, 2:3. В зону, разделяющую колонку в соотношении (сверху вниз)

2 3, дозируют 20 -ный водный раствор ферментного препарата Г10Х (чистый, без наполнителя) в количестве 8,1 г/ч, обеспечивающем его постоянную концентрацию 2 . в средней зоне колонки, Таким образом, наряду с технологическим преимуществом предлагаемого способа достигается эконо.жя эа счет снижения расхода фермента с одновременной интенсификацией процесса эа счет повышения концентрации фермента в зоне реакции.

Использование предлагаемого способа позволяет существенно снизить расход- ферментных препаратов эа

Твердая и жидкая фазы перемещаются в колонке непрерывно и противоточно за счет разности их удельных весов.

Из верхней части сливают экстракт в количестве 1078 г/ч с содержанием общего азота 620 мг . и унесенной хлореллы 0,35Х. Из этого количества отбираются 416,3 r экстракта для пропитки сухой хлореллы в смеси с 333,7 г воды, как описано выше. Достигаемая степень гидролиэа 48,0 . Из нижней части колонки выводят отработанную хлореллу в количестве 420 г/ч с влажно- 4о стью 46,2/.

В рубашку колонки подают горячую воду из термостата, благодаря чему поддерживается температура +45 С, обо щее время пребывания хлореллы в гидро- 45 лиэере-экстракторе составляет 2 ч.

По методике Государственного контрольного института медицинских и биологических препаратов им. Терасевича ферментативный гидролиз хлореллы проводят в периодическом режиме в течение более суток, при этом достигается также концентрация общего азота в экстракторе 620 мг X.

Несмотря на то, что расход фермента составляет 1,6 вес. сухой хлореллы (по сравнению с 0,672Х в предлагаемом способе),,обеспечивается отно,сительно невысокая его концентрация

48 б в жидкости 0,267 Х (по сравнению с

2Х в предлагаемом способе).

Пример 2. Во вторую секцию горизонтального смесительно-отстойного 10-ступенчатого гидролизера-экстрактора загружают кукурузную муку в количестве 800 r/÷ сухого вещества с содержанием 92Х полисахаридов.

Сухая мука предварительно пропитывается в первой секции аппарата

1600 г водой или смесью воды и экстракта, составленной в соотношении

0,5:1. В двенадцатую секцию непрерывно подают воду в количестве 960 г/ч что обеспечивает соотношение свободной жидкой фазы и жидкости, впитанной твердым продуктом, 3:5.

В пятую секцию аппарата, которая разделяет контактную зону на участке с числом секций 3 и 5 (не считая пер« вой секции, где происходит замачивание) непрерывно дозируют ферментный препарат с -аспарагиназа в количестве 69,2 NE/÷, обеспечивающем его по-. стоянную концентрацию в этой секции

1,6 МЕ/ч кукурузной муки, прн этом достигается степень гидролиэа 31,9 Х и выход полисахаридов 15Х. Твердая и жидкая фаза перемещаются из одной секции в другую противотоком друг к другу в режиме смещения, разделения и последующей транспортировки через переточные и перегрузочные устройства.

Общее время пребывания кукурузной муки в гидролизере-экстракторе составляет 4 ч. Из второй секции аппарата сливают экстракт в количестве 2016 г/ч с содержанием полисахаридов 10,1Х ферментов 0,036 ИЕ/г жидкости и унесенной муки 0,8 вес. .. С противоположной стороны из десятой секции выводят отработанную кукурузную муку в количестве 1343 г/ч с влажностью

53,2 Х/ч.

В рубашки пятой, шестой и седьмой секций подают пар, благодаря чему в этих секциях поддерживается температура +70 С. В этих же секциях уста- навливают постоянное значение рН 7.

859448

Формула изобретения

Составитель М.Ларина

Редактор К.Лембак Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Коста

Заказ 7473 43 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фнлнал ППП Патент, г. Унгород, ул. Проектная, счет повышения концентрации фермента на участке гидролиза, расположенном в месте подачи фермента.

1. Способ получения гидролизата растительного сырья, предусматривающий введение в гидролизаппарат пропитанного сырья, гидролизующего агента, непрерывную подачу воды противотоком к сырью и отделение гидролизата, отличающийся тем, что, с .целью повышения выхода гидролизата и удешевления процесса, пропитанное сырье, гидролизующий агент и воду подают в гидролизаппарат раздельно, при этом гидролизующий агент вводят в количестве, обеспечивающем постоянную его концентрацию в зоне подачи, а в качестве гидролизующего агента используют ферментный препарат.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что введение гидролизующего агента в вону подачи производят . так, что расстояния от зоны подачи до места ввода и вывода сырья обратно пропорциональны соотношению сырья и подаваемой воды.

1О 3. Способ по п. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что пропитку сырья проводят водой или смесью воды с экстрактом в соотношении 1:110:1.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2699750/13, кл. С 12 0 13/10, 1978е

2. Авторское свидетельство СССР

9 709678, кл. С 13 К 1/02, 1977.