[2]Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для получения углеводсодержащей и белковой частей ферментационных сред, используемых при культивировании различных штаммов-продуцентов микроорганизмов для получения широкого спектра продуктов микробного синтеза.
[3]С развитием микробиологических производств все более остро стоит вопрос об обеспечении микробиологического синтеза дешевым сырьем, удовлетворяющим потребностям различных видов промышленных штаммов микроорганизмов. Применение готового крахмала и кристаллической глюкозы в этих случаях не является решением задачи, поскольку повышает себестоимость продукции. Безотходная переработка крахмалсодержащего растительного сырья по гибкой технологической схеме позволяет решить указанную проблему.
[4]Традиционный способ выделения крахмала из крахмалсодержащего растительного сырья состоит из следующих стадий: увлажнения сырья, удаления оболочек на обдирочных машинах (получение отрубей), сухого размола до муки, получения суспензии муки с водой, разделения суспензии на крахмальную и белковую фракции, отмывки крахмальной фракции и сушки двух видов готовых продуктов (см. http://www.westfalia-separator.com/applications/renewable-resources/wheat-starch-wheat-gluten.htm фирма «Альфа-Лаваль»).
[5]Недостатки данной технологии заключаются в том, что значительная часть крахмала и белка теряется на стадии удаления оболочек (в отрубях - не менее 20% крахмала и 15% белка от общего количества в зерне); наличие стадии получения муки сухим размолом связано с высокими энергозатратами и категорийностью специальных помещений из-за взрыво- и пожароопасности мучной пыли; расходуется значительное количество воды на промывку крахмала; степень извлечения крахмала из сырья составляет не более 80%.
[6]Известен способ получения крахмала и паток из зерна кукурузы с применением влажного дробления зерна гидро-механо-акустическим способом, дальнейшим фракционированием водно-зерновой суспензии, ферментативным гидролизом крахмала (US 5968585, опубл. 19.10.1999). Недостатком данного способа является ограничение применения его только кукурузой.
[7]Известен способ влажного дробления крахмалосодержащего зернового сырья: пшеница, рожь, рис, ячмень (WO 2006119206 A2, опубл. 09.11.2006). К недостаткам данного способа относятся длительное предварительное замачивание зернового сырья в слабом растворе сернистой кислоты, отсутствие фракционирования водно-зерновой суспензии после размола (получают чистую декстрозу (глюкозу) и белковую фракцию как замену рыбной муки). Второй путь использования водно-зерновой суспензии после размола - получение спирта (в отсутствие фракционирования - отделяют только зерновые оболочки и зародыши).
[8]Известен способ получения сахаристых продуктов из зернового сырья, предусматривающий приготовление суспензии исходного сырья путем смешивания его с водой, разжижение суспензии в процессе нагревания и ферментативный гидролиз крахмала, содержащегося в сырье (RU 2285725, C13K 1/04, опубл. 20.10.2006 г.). Воду перед приготовлением суспензии подвергают активации в роторно-пульсационном аппарате в течение 5-15 мин. Приготовление суспензии, ее разжижение и ферментативный гидролиз крахмала проводят в этом же аппарате, при этом процесс разжижения осуществляют при температуре 50-75°C. Гидролиз крахмала проводят при температуре 55-67°C до заданного углеводного состава с получением готового продукта.
[9]Недостатком данного способа является отсутствие фракционирования водно-зерновой суспензии после обработки в роторно-пульсационном аппарате на крахмал и белок. Полученный ферментолизат невозможно использовать для приготовления углеводной части ферментационных сред при асептических процессах культивирования вследствие протекания сахароаминных реакций при термической стерилизации.
[10]Известен способ получения кормовых гидролизатов из зерна пшеницы (RU 2443783, опубл. 27.02.2012), где применяются и предварительное плющение зерна, и гидро-механо-акустическое разрушение зерна (кавитатор), и ферментативный гидролиз водно-зерновой суспензии.
[11]К недостаткам данного способа относятся: отсутствие фракционирования водно-зерновой суспензии после ферментативной обработки, что, как и в предыдущем случае, не позволяет использовать термическую стерилизацию для приготовления ферментационных сред в асептических процессах; узкий круг применения полученного гидролизата зернового сырья только в качестве кормовой добавки сельскохозяйственным животным.
[12]Наиболее близким к изобретению является способ переработки зерна для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов, включающий влажное дробление, фракционирование компонентов водной смеси и их ферментативный гидролиз (RU 2410419, C12N 1/22; C12P 13/04, опубл. 27.01.2011 г.).
[13]Крахмалсодержащее сырье промывают, смешивают с водой с гидромодулем 1:3, 1:4 при температуре 45-50°C, дробят на роторно-пульсационном аппарате гидро-механо-акустическим способом в две стадии дробления с выдержкой между первым и вторым дроблением в течение 20-120 мин, сырье измельчают до размера частиц не более 0,2 мм, разделяют полученную суспензию на фракции: сначала отделяя зерновые оболочки в центробежном поле при факторе разделения 300-400 g, отделяют крахмал A, затем крахмальную фракцию с содержанием сухих веществ не менее 40% обрабатывают термостабильным амилолитическим ферментом в концентрации 1,0-3,0 Е/г крахмала на первой стадии и глюкоамилазой в концентрации 1,0-5,0 Е/г крахмала на второй стадии, белковую фракцию отделяют в центробежном поле с фактором разделения 3500-3800 g, гидролизуют протеолитическим ферментом при температуре 35-60°C в концентрации 0,5-5 Е/г белка и используют как ростовую часть в составе ферментационных сред, нативный раствор упаривают до содержания сухих веществ (СВ) не менее 45% (получают растительный экстракт, используемый как ростовой фактор-аналог кукурузного экстракта).
[14]Недостатком этого способа является ограничение на содержание белка в используемом сырье - некондиционное зерно или зерно не выше пятого класса (с низким содержанием белка не более 10%).
[15]Задачей настоящего изобретения является создание технологии переработки растительного крахмалсодержащего сырья любого вида и класса качества, полное использование всех компонентов растительного сырья (крахмалсодержащей, белковой и целлюлозосодержащей частей) для приготовления ферментационных сред, использующихся в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов.
[16]Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки зерновых и зернобобовых культур, пищевых зерновых и зернобобовых отрубей для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов, включающем влажное дробление, фракционирование компонентов водной смеси и их ферментативный гидролиз, согласно изобретению, перед влажным дроблением подвергают разрушению оболочки и целостную структуру эндосперма зерна и бобовых с образованием развитой структуры трещин в теле зерна и бобов, производят выделение из водной смеси зерна, бобов и зерновых отрубей крахмала A и высокомолекулярного белка, а ферментативный гидролиз осуществляют только остального низкомолекулярного крахмала и белка, затем проводят дополнительную термохимическую обработку оболочек зерна, бобов и зерновых отрубей при температуре от 150 до 310°C и давлении от 0,5 до 10,0 МПа с последующим дополнительным ферментативным гидролизом целлюлолитическим ферментным препаратом.
[17]Выделение крахмала и белка могут проводить после их ферментативного гидролиза, разрушение оболочек и структуры эндосперма зерна и бобов производят плющением, перед плющением производят увлажнение зерна и бобов, влажное дробление производят в два или более последовательных ступеней, термохимическую обработку проводят с дополнительным внесением кислоты или щелочи.
[18]Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.
[19]Перед влажным дроблением осуществляют предварительное разрушение целостности оболочек и эндосперма зерна, бобовых преимущественно плющением, что обеспечивает частичное разрушение оболочек и эндосперма сырья, увеличивая срок работы режущего инструмента на стадии влажного дробления. При плющении возможно предварительное увлажнение, что способствует более равномерному разрушению оболочек и эндосперма. Проводят влажное двух- или более ступенчатое дробление крахмалсодержащего сырья. Влажное дробление осуществляют известными методами: гидро-механо-акустистическим на роторно-пульсационном аппарате или кавитаторе, гидроакустическим методом на ультразвуковых установках. Влажное дробление крахмалосодержащего сырья экономит энергоресурсы и затраты на капитальное строительство по сравнению с сухим размолом из-за отсутствия мучной пыли. Влажное дробление осуществляют следующим образом: крахмалосодержащее сырье смешивают с водой в соотношении не менее 1:3 и подвергают влажному дроблению, водно-зерновую смесь после первого дробления выдерживают при температуре 50°C и перемешивании в течение 10-60 мин, а затем повторно подвергают влажному дроблению. При необходимости процедуру выдержки и влажного дробления повторяют, что обеспечивает полное набухание крахмального зерна и максимальное извлечение из него крахмала. Далее отделяют на вращающихся ситах зерновые оболочки. От крахмально-белковой суспензии на роторных ситах отделяют высокомолекулярный белок (клейковину), от оставшейся суспензии в центробежном поле отделяют крахмал A. Крахмал A очищают от остатков белка, проводя ферментативный гидролиз белка протеолитическим ферментным препаратом. Очистка крахмала A с применением протеолитических ферментов существенно сокращает количество воды, расходуемой на промывку крахмала A. Крахмал A далее может быть использован для ферментативного гидролиза и получения углеводной части питательной среды, а также как сырье для получения модифицированного крахмала, паток, глюкозно-фруктозного сиропа или как готовый продукт. Объединяют суспензию зерновых оболочек и крахмально-белковую суспензию после отделения клейковины и крахмала A (содержащую низкомолекулярный белок и крахмал B), доводят pH до оптимального значения для выбранного протеолитического ферментного препарата и при температуре 50°C проводят ферментативный гидролиз низкомолекулярного белка в течение 2 часов. В центробежном поле от объединенной суспензии отделяют ферментолизат низкомолекулярного белка, объединяют его с ферментолизатом белка после промывки крахмала A, при необходимости смесь упаривают на вакуум-выпарной установке при температуре не более 50°C до содержания СВ 50%, полученный ферментолизат белка используют в качестве источника органического азота в составе ферментационных сред для культивирования микроорганизмов. Оставшиеся зерновые оболочки и крахмал В разводят водой в соотношении 1:1, доводят pH до оптимального для выбранного амилолитического ферментного препарата, осуществляют при температуре, pH и времени экспозиции, оптимальными для выбранного ферментного препарата первую стадию ферментативного гидролиза крахмала, в центробежном поле отделяют ферментолизат крахмала после первой стадии гидролиза, при необходимости проводят вторую стадию ферментативного гидролиза до глюкозы, упаривают ферментолизат крахмала до содержания глюкозы 50% и используют в качестве источника углеводов в составе ферментационных сред для культивирования микроорганизмов.
[20]Оставшиеся зерновые или зернобобовые оболочки смешивают с водой в соотношении 1:1, при необходимости добавляют щелочь или минеральную кислоту, проводят термохимическую обработку при давлении до 10 МПа. Термохимическая обработка с внесением щелочи или кислоты приводит к деструкции высокомолекулярных биополимеров клетчатки.
[21]После термохимической обработки суспензию зерновых или зернобобовых оболочек подвергают дополнительному ферментативному гидролизу комплексным ферментным препаратом, обладающим ксиланазной и целлюлазной активностью при температуре, pH и времени экспозиции, оптимальными для выбранного препарата, при необходимости ферментолизат зерновых или зернобобовых оболочек упаривают до СВ 50% на вакуум-выпарной установке при температуре не более 60°C и используют в качестве источника углеводов в составе ферментационных сред для культивирования микроорганизмов.
[22]Сущность способа подтверждается приведенными примерами.
[24]28 кг пшеницы 2 класса подвергают предварительному частичному разрушению на валковой дробилке до размера частиц 2 мм, смешивают с 84 кг (гидромодуль 1:3) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют дробление на роторно-пульсационном аппарате (РПА) следующим способом:
[25]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[26]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[27]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[28]От полученной зерновой суспензии в количестве 112 л отделяют на вращающихся ситах зерновые оболочки в количестве 33,6 л. От оставшихся 78,4 л суспензии на роторных ситах отделяют высокомолекулярный белок (клейковина) в количестве 14,5 кг с содержанием клейковины 25%. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют высокомолекулярный крахмал A в количестве 19,6 л с концентрацией крахмала 40%. К крахмалу A добавляют 5 л водопроводной воды, доводят pH крахмальной суспензии раствором едкого натра до 6,0, вносят протеолитический ферментный препарат Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е/1 г белка и проводят ферментативный гидролиз остаточного белка при температуре 50°C в течение 1 часа. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют промытый крахмал A в количестве 18,8 л с концентрацией крахмала A 40%. Крахмал A используют для дальнейшего ферментативного гидролиза и получения углеводной части ферментационных сред либо для получения пищевых продуктов (патока, ГФС и др.) или модифицированного крахмала.
[29]Оставшуюся смесь низкомолекулярного крахмала B и белка объединяют с зерновыми оболочками, вносят раствор протеолитического ферментного препарата Neutraze (Новозаймс) из расчета 2Е на 1 г белка и проводят ферментативный гидролиз белка при температуре 50°C в течение 2 часов при pH 6,5. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат белка, объединяют его с промывкой крахмала A и получают 43,6 л ферментолизата белка с содержанием сырого протеина 12,8%. Ферментолизат белка при необходимости упаривают до концентрации СВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника органического азота (ростового фактора).
[30]Оставшиеся 28,3 л смеси зерновых оболочек и крахмала B разводят водой в соотношении 1:1, подвергают ферментативному гидролизу с применением амилолитического ферментного препарата Liquozyme SC DS (Новозаймс) из расчета 1Е на 1 г крахмала при температуре 85°C в течение 2 часов при pH 6,2. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат крахмала B, зерновые оболочки отжимают на шнековом прессе, отжатый ферментолизат крахмала B объединяют с фугатом и получают 45,2 л ферментолизата крахмала B, в котором проводят ферментолиз олигосахаров до глюкозы при pH 4,2 температуре 65°C в течение 2 часов ферментным препаратом Liquoflow (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г крахмала. Полученные 42,6 л ферментолизата с концентрацией глюкозы 20,4% используют для приготовления ферментационных сред.
[31]Зерновые оболочки после шнекового пресса смешивают с водопроводной водой в соотношении 1:1 и подвергают термохимической обработке при температуре 150°C и избыточном давлении 0,5 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 30 сек. После термохимической обработки раствор зерновых оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 6 часов и получают ферментолизат зерновых оболочек (глюкоза, ксилоза) в количестве 22,5 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 13,9%. При необходимости ферментолизат зерновых оболочек упаривают до концентрации РВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред.
[33]28 кг пшеницы 2 класса увлажняют, смешивая с водопроводной водой в соотношении 1:1, подвергают предварительному частичному разрушению на валковой дробилке до размера частиц 1,5 мм, смешивают с 76 кг (гидромодуль 1:3) водопроводной воды при температуре 50°C, вносят раствор протеолитического фермента Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е/1 г белка и осуществляют дробление на кавитаторе следующим способом:
[34]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[35]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен и ферментативный гидролиз белка;
[36]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[37]К полученной суспензии добавляют порцию протеолитического ферментного препарата Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е/1 г белка и проводят дополнительный ферментативный гидролиз белка в течение 2 часов при температуре 50°C.
[38]От полученной зерновой суспензии в количестве 112 л отделяют ферментолизат белка в центробежном поле при факторе разделения 2700 g в количестве 44,8 л с концентрацией белка 89 г/л. Ферментолизат белка упаривают на вакуум-выпарной установке при температуре 60°C и получают 8,1 л ферментолизата белка с содержанием сырого протеина не менее 50%. Ферментолизат белка используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника органического азота.
[39]К оставшимся 67,2 л суспензии добавляют 35 л водопроводной воды, вносят амилолитический ферментный препарат Liquoflow (Новозаймс) из расчета 1,0Е на 1 г крахмала и проводят ферментативный гидролиз крахмала в течение 2 часов при температуре 85°C.
[40]В центробежном поле при факторе разделения 2700 g отделяют ферментолизат олигосахаров в количестве 71,54 л с концентрацией олигосахаров 25,8%. Ферментолизат олигосахаров при необходимости подвергают ферментативному гидролизу глюкоамилазой до глюкозы ферментным препаратом Duozyme (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г олигосахаров в течение 2 часов при температуре 60°C. Получают 67,2 л ферментолизата, содержащего 27,5% глюкозы. Ферментолизаты крахмала используют для приготовления углеводной части ферментационных сред.
[41]Оставшиеся 30,6 л суспензии зерновых оболочек с концентрацией СВ 18% подвергают термомеханической обработке при температуре 310°C и избыточном давлении 10,0 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 30 сек. После термохимической обработки раствор зерновых оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 6 часов и получают ферментолизат зерновых оболочек (глюкоза, ксилоза) в количестве 21,4 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 13,8%. При необходимости ферментолизат зерновых оболочек упаривают до концентрации РВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред.
[43]28 кг тритикале подвергают предварительному частичному разрушению плющением на вальцовой плющилке до размера частиц 1,5 мм, смешивают с 84 кг (гидромодуль 1:3) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют дробление на роторно-пульсационном аппарате (РПА) следующим способом:
[44]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[45]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[46]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[47]От полученной зерновой суспензии в количестве 112 л отделяют на вращающихся ситах зерновые оболочки в количестве 33,6 л. От оставшихся 78,4 л суспензии на роторных ситах отделяют высокомолекулярный белок (клейковина) в количестве 5,04 кг с содержанием клейковины 25%.
[48]В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют высокомолекулярный крахмал A в количестве 8,4 кг с концентрацией крахмала 40%. К крахмалу A добавляют 5 л водопроводной воды, доводят pH крахмальной суспензии раствором едкого натра до 6,0, вносят протеолитический ферментный препарат Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е на1 г белка и проводят ферментативный гидролиз остаточного белка при температуре 50°C в течение 1 часа. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют промытый крахмал A в количестве 8,2 кг с концентрацией крахмала A 40%. Крахмал A используют для дальнейшего ферментативного гидролиза и получения углеводной части ферментационных сред либо для получения пищевых продуктов (патока, ГФС и др.) или модифицированного крахмала.
[49]Оставшуюся смесь крахмала B и белка объединяют с зерновыми оболочками, вносят раствор протеолитического ферментного препарата Neutraze (Новозаймс) из расчета 2Е на 1 г белка и проводят ферментативный гидролиз белка при температуре 50°C в течение 2 часов при pH 6,8. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат белка, объединяют его с промывкой крахмала A и получают 32,5 л ферментолизата белка с содержанием белка 9,2%. Ферментолизат белка при необходимости упаривают до концентрации СВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред.
[50]Оставшиеся 37,4 л смеси зерновых оболочек и крахмала B разводят водой в соотношении 1:1, подвергают ферментативному гидролизу с применением амилолитического ферментного препарата Liquoflow (Новозаймс) из расчета 1Е на 1 г крахмала при температуре 85°C в течение 2 часов при pH 6,2. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат крахмала B, зерновые оболочки отжимают на шнековом прессе, отжатый ферментолизат крахмала B объединяют с фугатом и получают 45,2 л ферментолизата крахмала B, в котором проводят ферментолиз олигосахаров до глюкозы при pH 4,2 температуре 65°C в течение 2 часов ферментным препаратом Duozyme (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г крахмала. Полученные 42,6 л ферментолизата с концентрацией глюкозы 22,2% используют для приготовления ферментационных сред.
[51]Суспензию зерновых оболочек в количестве 14,8 л после шнекового пресса смешивают с водопроводной водой в соотношении 1:1 и подвергают термохимической обработке при температуре 310°C и избыточном давлении 10,0 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 30 сек. После термохимической обработки раствор зерновых оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 6 часов и получают ферментолизат зерновых оболочек (глюкоза, ксилоза) в количестве 29,6 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 8,8%. При необходимости ферментолизат зерновых оболочек упаривают до концентрации РВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред.
[53]28 кг ячменя голозерного подвергают увлажнению до содержания СВ 60% (влажность 40%), затем плющат на вальцовой плющилке до размера частиц 2 мм, смешивают с 76 кг (гидромодуль 1:3 по сухому зерну) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют дробление на ультразвуковой установке следующим способом:
[54]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 180 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 20 сек;
[55]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[56]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 180 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 20 сек.
[57]От полученной зерновой суспензии в количестве 112 л отделяют на вращающихся ситах зерновые оболочки в количестве 36,3 л. От оставшихся 75,7 л суспензии на роторных ситах отделяют высокомолекулярный белок (клейковина) в количестве 5,1 кг с содержанием клейковины 25%. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют высокомолекулярный крахмал A в количестве 15,4 л с концентрацией крахмала 40%. К крахмалу A добавляют 5 л водопроводной воды, доводят pH крахмальной суспензии раствором едкого натра до 6,0, вносят протеолитический ферментный препарат Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е/1 г белка и проводят ферментативный гидролиз остаточного белка при температуре 50°C в течение 1 часа. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют промытый крахмал A в количестве 15,1 л с концентрацией крахмала A 40%. Крахмал A используют для дальнейшего ферментативного гидролиза и получения углеводной части ферментационных сред либо для получения пищевых продуктов (патока, ГФС и др.) или модифицированного крахмала.
[58]Оставшуюся смесь в количестве 55,2 л крахмала B и белка объединяют с зерновыми оболочками, вносят раствор протеолитического ферментного препарата Neutraze (Новозаймс) из расчета 2Е на 1 г белка и проводят ферментативный гидролиз белка при температуре 50°C в течение 2 часов при pH 6,8. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат белка и получают 45,7 л ферментолизата белка с содержанием белка 7,1%. Ферментолизат белка при необходимости упаривают до концентрации СВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника органического азота.
[59]Оставшиеся 45,7 л смеси зерновых оболочек и крахмала B разводят водой в соотношении 1:1, подвергают ферментативному гидролизу с применением амилолитического ферментного препарата Liquoflow (Новозаймс) из расчета 1Е на 1 г крахмала при температуре 85°C в течение 2 часов при pH 6,2. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат крахмала B, зерновые оболочки отжимают на шнековом прессе, отжатый ферментолизат крахмала B объединяют с фугатом и получают 54,8 л ферментолизата крахмала B, в котором проводят ферментолиз олигосахаров до глюкозы при pH 4,2 температуре 60°C в течение 2 часов ферментным препаратом Duozyme (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г крахмала. Полученные 52,2 л ферментолизата с концентрацией глюкозы 16,9% используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[60]Суспензию зерновых оболочек в количестве 23,6 л после шнекового пресса смешивают с водопроводной водой в соотношении 1:1 и подвергают термохимической обработке при температуре 250°C и избыточном давлении 4,05 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 10 сек. После термохимической обработки раствор зерновых оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 8 часов и получают ферментолизат зерновых оболочек (глюкоза, ксилоза) в количестве 37,7 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 8,6%. При необходимости ферментолизат зерновых оболочек упаривают до концентрации РВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[62]28 кг нераздробленного зерна гречихи подвергают увлажнению до содержания СВ 60% (влажность 40%), затем плющат на вальцовой плющилке до размера частиц 2 мм, смешивают с 76 кг (гидромодуль 1:3 по сухому зерну) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют дробление на роторно-пульсационном аппарате (РПА) следующим способом:
[63]предварительному частичному разрушению на валковой дробилке до размера частиц 1 мм, смешивают с 84 кг (гидромодуль 1:3) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют
[64]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[65]- выдержка при 50°C 30 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[66]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[67]- выдержка при 50°C 30 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[68]- третий цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[69]- выдержка при 50°C 30 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[70]- четвертый цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[71]От полученной зерновой суспензии в количестве 112 л отделяют на вращающихся ситах оболочки в количестве 39,2 л. От оставшихся 72,8 л суспензии на роторных ситах отделяют высокомолекулярный белок в количестве 5,64 кг с содержанием клейковины 25%. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют высокомолекулярный крахмал A в количестве 16,2 л с концентрацией крахмала 40%. К крахмалу A добавляют 5 л водопроводной воды, доводят pH крахмальной суспензии раствором едкого натра до 6,0, вносят протеолитический ферментный препарат Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е/1 г белка и проводят ферментативный гидролиз остаточного белка при температуре 50°C в течение 1 часа. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют промытый крахмал A в количестве 15,8 л с концентрацией крахмала A 40%. Крахмал A используют для дальнейшего ферментативного гидролиза и получения углеводной части ферментационных сред либо для получения пищевых продуктов (патока, ГФС и др.) или модифицированного крахмала.
[72]Оставшуюся смесь крахмала B и белка в количестве 50,7 л объединяют с зерновыми оболочками, вносят раствор протеолитического ферментного препарата Neutraze (Новозаймс) из расчета 2Е на 1 г белка и проводят ферментативный гидролиз белка при температуре 50°C в течение 2 часов при pH 6,8. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат белка и получают 44,9 л ферментолизата белка с содержанием белка 6,3%. Ферментолизат белка при необходимости упаривают до концентрации СВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника органического азота.
[73]Оставшиеся 44,9 л смеси зерновых оболочек и крахмала B разводят водой в соотношении 1:1, подвергают ферментативному гидролизу с применением амилолитического ферментного препарата Liquoflow (Новозаймс) из расчета 1Е на 1 г крахмала при температуре 85°C в течение 2 часов при pH 6,2. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат крахмала B, зерновые оболочки отжимают на шнековом прессе, отжатый ферментолизат крахмала B объединяют с фугатом и получают 49,4 л ферментолизата крахмала B, в котором проводят ферментолиз олигосахаров до глюкозы при pH 4,2 температуре 60°C в течение 2 часов ферментным препаратом Duozyme (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г крахмала. Полученные 48,4 л ферментолизата с концентрацией глюкозы 13,0% используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[74]Суспензию зерновых оболочек в количестве 20,7 л после шнекового пресса смешивают с водопроводной водой в соотношении 1:1 и подвергают термохимической обработке при температуре 290°C и избыточном давлении 7,58 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 5 сек. После термохимической обработки раствор зерновых оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 4 часов и получают ферментолизат зерновых оболочек (глюкоза, ксилоза) в количестве 38,5 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 9,6%. При необходимости ферментолизат зерновых оболочек упаривают до концентрации РВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[76]28 кг нешелушенного гороха II типа подвергают увлажнению до содержания СВ 60% (влажность 40%), затем плющат на вальцовой плющилке до размера частиц 2 мм, смешивают с 76 кг (гидромодуль 1:3) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют дробление на роторно-пульсационном аппарате (РПА) следующим способом:
[77]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[78]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[79]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[80]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[81]- третий цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[82]От полученной суспензии в количестве 112 л отделяют на вращающихся ситах оболочки в количестве 49,1 л. От оставшихся 62,9 л суспензии на роторных ситах отделяют высокомолекулярный белок (клейковина) в количестве 11,3 кг с содержанием клейковины 25%. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют высокомолекулярный крахмал A в количестве 20,8 л с концентрацией крахмала 40%. К крахмалу A добавляют 5 л водопроводной воды, доводят pH крахмальной суспензии раствором едкого натра до 6,0, вносят протеолитический ферментный препарат Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е/1 г белка и проводят ферментативный гидролиз остаточного белка при температуре 50°C в течение 1 часа. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют промытый крахмал A в количестве 20,2 л с концентрацией крахмала A 40%. Крахмал A используют для дальнейшего ферментативного гидролиза и получения углеводной части ферментационных сред либо для получения пищевых продуктов (патока, ГФС и др.) или модифицированного крахмала.
[83]Оставшуюся смесь крахмала B и белка в количестве 30,8 л объединяют с зерновыми оболочками, вносят раствор протеолитического ферментного препарата Neutraze (Новозаймс) из расчета 2Е на 1 г белка и проводят ферментативный гидролиз белка при температуре 50°C в течение 2 часов при pH 6,8. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат белка и получают 39,9 л ферментолизата белка с содержанием белка 8,8%. Ферментолизат белка при необходимости упаривают до концентрации СВ 50%) и используют для приготовления ферментационных сред.
[84]Оставшиеся 39,9 л смеси зерновых оболочек и крахмала B разводят водой в соотношении 1:1, подвергают ферментативному гидролизу с применением амилолитического ферментного препарата Liquoflow (Новозаймс) из расчета 1Е на 1 г крахмала при температуре 85°C в течение 2 часов при pH 6,2. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат крахмала B, зерновые оболочки отжимают на шнековом прессе, отжатый ферментолизат крахмала B объединяют с фугатом и получают 43,8 л ферментолизата крахмала B, в котором проводят ферментолиз олигосахаров до глюкозы при pH 4,2 температуре 65°C в течение 2 часов ферментным препаратом Duozyme (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г крахмала. Полученные 42,4 л ферментолизата с концентрацией глюкозы 16,1% используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[85]Суспензию зерновых оболочек в количестве 18,0 л после шнекового пресса смешивают с водопроводной водой в соотношении 1:1, доводят pH смеси серной кислотой до pH 2,0 и подвергают термохимической обработке при температуре 290°C и избыточном давлении 7,58 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 5 сек. После термохимической обработки раствор зерновых оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 4 часов и получают ферментолизат зерновых оболочек (глюкоза, ксилоза, арабиноза) в количестве 35,8 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 10,1%. При необходимости ферментолизат зерновых оболочек упаривают до концентрации РВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[87]28 кг чечевицы мелкосеменной подвергают увлажнению до содержания СВ 60% (влажность 40%), затем плющат на вальцовой плющилке до размера частиц 1 мм, смешивают с 76 кг (гидромодуль 1:3) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют дробление на роторно-пульсационном аппарате (РПА) следующим способом:
[88]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[89]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[90]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[91]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[92]- третий цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек.
[93]От полученной суспензии в количестве 112 л отделяют на вращающихся ситах оболочки в количестве 42,7 л. От оставшихся 69,3 л суспензии на роторных ситах отделяют высокомолекулярный белок (клейковина) в количестве 13,4 кг с содержанием клейковины 25%. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют высокомолекулярный крахмал A в количестве 15,0 л с концентрацией крахмала 40%. К крахмалу A добавляют 5 л водопроводной воды, доводят pH крахмальной суспензии раствором едкого натра до 6,0, вносят протеолитический ферментный препарат Neutraze (фирмы Новозаймс) из расчета 0,5Е/1 г белка и проводят ферментативный гидролиз остаточного белка при температуре 50°C в течение 1 часа. В центробежном поле при факторе разделения 400 g отделяют промытый крахмал A в количестве 14,7 л с концентрацией крахмала A 40%. Крахмал A используют для дальнейшего ферментативного гидролиза и получения углеводной части ферментационных сред либо для получения пищевых продуктов (патока, ГФС и др.) или модифицированного крахмала.
[94]Оставшуюся смесь крахмала B и белка в количестве 40,9 л объединяют с оболочками чечевицы, вносят раствор протеолитического ферментного препарата Neutraze (Новозаймс) из расчета 2Е на 1 г белка и проводят ферментативный гидролиз белка при температуре 50°C в течение 2 часов при pH 6,8. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат белка и получают 41,8 л ферментолизата белка с содержанием белка 8,0%. Ферментолизат белка при необходимости упаривают до концентрации СВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника органического азота.
[95]Оставшиеся 41,8 л смеси оболочек и крахмала B разводят водой в соотношении 1:1, подвергают ферментативному гидролизу с применением амилолитического ферментного препарата Liquoflow (Новозаймс) из расчета 1Е на 1 г крахмала при температуре 85°C в течение 2 часов при pH 6,2. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат крахмала B, зерновые оболочки отжимают на шнековом прессе, отжатый ферментолизат крахмала B объединяют с фугатом и получают 43,4 л ферментолизата крахмала B, в котором проводят ферментолиз олигосахаров до глюкозы при pH 4,2 температуре 65°C в течение 2 часов ферментным препаратом Duozyme (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г крахмала. Полученные 42,4 л ферментолизата с концентрацией глюкозы 23,4% используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[96]Суспензию оболочек чечевицы после шнекового пресса в количестве 19,8 л смешивают с водопроводной водой в соотношении 1:1, доводят pH смеси 40% раствором едкого натра до pH 9,5 и подвергают термохимической обработке при температуре 290°C и избыточном давлении 7,58 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 5 сек. После термохимической обработки раствор оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 4 часов и получают ферментолизат оболочек (глюкоза, ксилоза, арабиноза) в количестве 39,0 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 10,4%. При необходимости ферментолизат оболочек упаривают до концентрации РВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[98]28 кг пшеничных отрубей увлажняют до содержания СВ 60%, плющат на вальцовой плющилке до размера частиц 1 мм, смешивают с 73 кг (гидромодуль 1:3) водопроводной воды при температуре 50°C, осуществляют дробление на роторно-пульсационном аппарате (РПА) следующим способом:
[99]- однократное дробление порции с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 0,2 сек;
[100]- выдержка при 50°C 60 мин, обеспечивающая набухание крахмальных зерен;
[101]- второй цикл дробления с локальной диссипацией энергии 80 Вт/л и временем пребывания в зоне воздействия 2 сек.
[102]В суспензию отрубей в количестве 112 л вносят раствор протеолитического ферментного препарата Neutraze (Новозаймс) из расчета 2Е на 1 г белка и проводят ферментативный гидролиз белка при температуре 50°C в течение 2 часов при pH 6,8. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат белка и получают 56,0 л ферментолизата белка с содержанием белка 2,2%. Ферментолизат белка при необходимости упаривают до концентрации СВ 50% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника органического азота.
[103]Оставшиеся 56,0 л смеси зерновых оболочек и крахмала разводят водой в соотношении 1:1, подвергают ферментативному гидролизу с применением амилолитического ферментного препарата Liquoflow (Новозаймс) из расчета 1Е на 1 г крахмала при температуре 85°C в течение 2 часов при pH 6,2. Отделяют в центробежном поле при факторе разделения 2700 g ферментолизат крахмала, зерновые оболочки отжимают на шнековом прессе, отжатый ферментолизат крахмала объединяют с фугатом и получают 61,6 л ферментолизата крахмала, в котором проводят ферментолиз олигосахаров до глюкозы при pH 4,2 температуре 65°C в течение 2 часов ферментным препаратом Duozyme (Новозаймс) из расчета 0,5Е на 1 г крахмала. Полученные 60,4 л ферментолизата с концентрацией глюкозы 9,2% используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
[104]Зерновые оболочки после шнекового пресса в количестве 25,8 л смешивают с водопроводной водой в соотношении 1:1, доводят pH до pH 2,0 20% раствором серной кислоты и подвергают термохимической обработке при температуре 290°C и избыточном давлении 7,58 МПа с временем выдержки температуры и давления в течение 5 сек. После термохимической обработки раствор зерновых оболочек охлаждают до 50°C, доводят pH до 6,5, вносят раствор ферментного препарата Cellic СТес2 (Новозаймс), содержащий ксиланазу и целлюлазу, из расчета 0,05 г/ 1 г СВ, выдерживают в течение 6 часов и получают ферментолизат зерновых оболочек (глюкоза, ксилоза) в количестве 24,7 л с концентрацией редуцирующих веществ (РВ) 32,4% и используют для приготовления ферментационных сред в качестве источника углерода.
