СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2017 года по МПК A23G1/00 

Изобретение относится к способу и установке для переработки растительных отходов, в частности, оболочек семян и орехов, а именно, оболочек какао-бобов, оболочек семян зерновых культур и рисовых отходов.

Из уровня техники известно много предложений добавлять к пищевым и вкусовым продуктам неперевариваемые балластные вещества, такие как отруби, карбоксилметилцеллюлоза, целлюлоза со слоями пектина, лигнин, гемицеллюлозы, пентозаны, камеди и пектины.

В качестве возможных компонентов продуктов питания определены, например, вследствие содержания в них целлюлозы, также пищевые волокна из оболочек какао-бобов и других растительных отходов, таких как оболочки зерна зерновых культур, отходы зерновок риса, зародыши и/или орехи.

Оболочкой какао-бобов обозначают внешний покров какао-бобов, который называют также семенной оболочкой. После уборки плоды какао в среднем в течение шести дней подвергают ферментации, причем плодовую мякоть отделяют от бобов и бобы приобретают свой желательный вкус и бурую окраску. Затем бобы сушат, очищают и обжаривают. Оболочки бобов разрушают и отделяют от бобов.

Оболочки какао считаются, как правило, отходами. Оболочки какао содержат, правда, и ценные питательные вещества, такие как, например, полифенолы (1-2%), алкалоиды, такие как теобромин (1-2%), витамины, такие как витамин D, минеральные вещества, аминокислоты и как растворимые, так и нерастворимые диетические волокна. Оболочки какао всегда содержат еще до 6% жира.

Использование оболочек какао в пищевых продуктах во многих странах ограничено законодательно. Хотя после принятия Директивы ЕС 2000/36/EG (2000), например, в Германии больше не устанавливаются максимально допустимые количества, производители и потребители все-таки все еще заинтересованы в контролировании доли оболочек, поскольку они могут содержать вредные для здоровья вещества, такие как пестициды, микроорганизмы, микотоксины, свободные жирные кислоты (FFA) и тяжелые металлы, и оболочки могут наносить повреждения вальцовым станкам.

В частности, волокна оболочек какао, кроме того, чаще всего проявляют свойства набухания или гелеобразования. Они могут связывать жир, а также воду и, тем самым, оказывать влияние на вязкость смеси, к которой они добавлены. Волокна оболочек какао, поэтому, до сих пор пригодны для применения лишь в некоторых определенных продуктах питания. В ЕР 2174555, показано, например, применение волокон оболочек какао в подкисленном пищевом продукте, как например, сыре.

Кроме того, известно применение оболочек какао в ароматизированных напитках, какао-продуктах, мульчирующих материалах, удобрениях и кормах для животных.

Получение пищевых волокон из оболочек какао показано, например, в ЕР 0068229, причем оболочки какао-бобов подвергаются сырой очистке, сушатся и размалываются. Тонкоразмолотый готовый продукт должен добавляться к пищевым и вкусовым продуктам для улучшения способствующих пищеварению свойств.

Механическое измельчение оболочек какао-бобов известно из ЕР 1733624. Документ раскрывает способ для размола оболочек какао, при котором оболочки какао в вихревом перерабатывающем устройстве, называемом также «струйной мельницей», захватываются и размалываются во введенном воздухе. Возможны также другие способы, такие как размалывание в пневмосепараторной мельнице, приводящие, однако, к повышенному износу.

Известно также применение экстрактов оболочек какао. Согласно US 4156030 путем экстракции раствором этанола в кислоте может изготавливаться, например, краситель для пищевых продуктов.

Пигменты согласно US 4532137 могут экстрагироваться также с помощью раствора спирта в воде.

Вещество со вкусом шоколада может быть изготовлено, как показано в ЕР 2174557, путем обработки оболочек какао подщелачивающим агентом.

Известные способы обработки оболочек какао с целью изготовления пищевых добавок изменяют, прежде всего, окружение волокон оболочек какао, но по существу не изменяя состав. Целенаправленного отделения нежелательных компонентов не происходит. В частности, ответственные за свойства набухания или гелеобразования слизи, которые не удаляются обычными технологиями, такими как подщелачивание и водная обработка, удерживают белки и сахар.

Кроме того, из ЕР 0328019 известен способ, которым из высокоценных исходного сырья получаются диетические волокна какао для изготовления богатых пищевым волокном шоколадных продуктов.

Для этого какао-порошок с небольшим содержанием жира или жмых (какао-жидкость, из которой удалено какао-масло) обрабатывается ферментативным путем, образующиеся при разложении крахмала продукты разложения крахмала отделяются и твердый остаток отмывается и сушится.

При обычном процессе изготовления шоколада в отходах примерно 15-20 масс. % приходится на оболочки какао.

Аналогично дело обстоит с отходами других растительных пищевых продуктов, такими как оболочками других семян и орехов, к примеру, риса, зерна зерновых культур, бобов и зародышей. Таковые также накапливаются при обычных производственных процессах в значительном количестве. Они содержат, как правило, жиры, которые окисляются и, следовательно, непригодны для употребления.

Ставится задача, обеспечить способ дальнейшей переработки растительных отходов, которым устраняются недостатки известного способа, и получается ценный готовый продукт.

Задача решается за счет способа согласно независимому пункту формулы. Способ служит для переработки растительных отходов, в частности оболочек семян и орехов, в большей частности, оболочек какао-бобов, оболочек семян зерновых культур и отходов риса, отходов содержащих масло зародышей и орехов. Растительные отходы перерабатываются согласно способу настоящего изобретения. В частности, с использованием способа производятся диетические волокна и/или исходное сырье для биогазовой установки.

Под диетическими волокнами в данном случае понимаются неперевариваемые, пригодные для пищевых продуктов балластные вещества.

Способ согласно настоящему изобретению включает в себя стадии: (i) обеспечение растительных отходов с долей оболочек минимум 5 масс. %, в частности, 20 масс. %, в большей частности 50 масс. %, в большей частности, минимум 90 масс. %, (ii) по меньшей мере, частичный гидролиз, в частности, по меньшей мере, частичную ферментацию компонентов растительных отходов, в частности, по меньшей мере, частичный гидролиз одного углевода, одного жира и/или одного белка и (iii) в частности, отделение жидкой фазы с растворенными компонентами и твердой фазы.

Предпочтительно с гидролизом начинается ферментация, при которой, в частности, в анаэробном процессе образуется/образуются СО₂, СН₄, NH₃ и/или другой газ (например, N₂, О₂, H₂S, Н₂). В настоящей заявке, поэтому, под гидролизом всегда понимается гидролиз или гидролиз при одновременной ферментации.

В альтернативном порядке задача решается за счет способа, в котором (i) обеспечиваются растительные отходы с долей оболочек минимум 5 масс. %, в частности, 20 масс. %, в большей частности, минимум 50 масс. %, в большей частности, минимум 90 масс. % и (ii) по меньшей мере, частично происходит ферментация, компонентов растительных отходов, в частности, по меньшей мере, гидролиз одного углевода, одного жира и/или одного белка. Затем может происходить отделение жидкой фазы с растворенными компонентами и твердой фазы.

Согласно настоящему изобретению способы выходят за пределы простого промывания отходов; в частности, происходит ферментация при развитии бактерий.

В одной из предпочтительных форм применения способа предусмотрена стадия, на которой проверяется, началась ли фактически ферментация. Например, определяется, образовался ли газ, в частности, образовался ли CO₂, CH₄ и/или NH₃. Для этого могут, например, проводиться измерения, увеличивается ли давление газа во время процесса, образуется ли определенный газ/газовая смесь, например, СО₂, СН₄, NH₃ и/или как изменяется парциальное давление О₂ в жидкой фазе. Дополнительно или в качестве альтернативы может измеряться оптическая плотность (CD₆₀₀) жидкой фазы. Она является критерием присутствия микроорганизмов.

В качестве альтернативы или одновременно может проводиться индикаторная реакция на подлежащие выявлению газы.

Под гидролизом в настоящем способе понимается, в частности, процесс, при котором разлагаются минимум 3 масс. %, предпочтительно 5 масс. %, более предпочтительно минимум 10 масс. %, более предпочтительно минимум 30 масс. % белков, жиров и/или углеводов растительных отходов.

Также согласно настоящему изобретению разлагаются слизи, которые сильно связывают воду. Так, оболочки какао содержат слизи, которые могут поглощать относительно своего веса более 400% воды, которые могли бы оказывать отрицательное влияние на качество, например реологию, конечного продукта.

Исходным сырьем для способа являются растительные отходы, которые в обычном производственном процессе образуются, как правило, в виде остатков, как, например, отделившиеся перед или после обжарки какао-бобов оболочки семян, называемые также оболочками какао, отходы рисовых зерен, зерен кукурузы, кофе-бобов, зерен пшеницы или зерен других зерновых культур.

Поскольку в обычных производственных процессах нельзя отделить ценные компоненты растительных отходов полностью, доля отходов также всегда содержит определенную процентную часть ценных частей, следовательно, ядра, плодовой мякоти, зародыша или бобов. Эта доля, может быть также, например, в начале или в конце производственного цикла больше. Согласно изобретению растительные отходы имеют долю оболочек минимум 20 масс. %, в частности, минимум 50 масс. %, в большей частности, минимум 90 масс. %.

При гидролизе происходит расщепление химических компонентов путем присоединения молекулы воды. При ферментации происходит распад органических материалов, например, Сахаров, белков, жиров и слизей, или разложение до более мелких компонентов, таких как сахара с короткой цепочкой, свободные аминокислоты, СО₂ и вода.

В водном растворе переходят в раствор, во-первых, и без того растворимые компоненты растительных отходов, к тому же, и те компоненты, которые становятся растворимыми лишь вследствие гидролиза.

В одном из предпочтительных воплощения способа согласно настоящему изобретению во время стадии (il) доля жира твердой фазы сокращается минимум на 70%, по сравнению с долей жира растительных отходов, которая бывает в начале стадии (i).

В качестве альтернативы или дополнительно повышается соотношение водонерастворимых компонентов твердой фазы к водорастворимым минимум на 20%, по сравнению с соотношением в растительных отходах, которое бывает в начале стадии (i).

Перешедшие в раствор компоненты отделяются от отхода предпочтительно при последующем отделении жидкой и твердой фазы.

Отделение происходит предпочтительно путем фильтрации, путем центрифугирования, путем декантации и/или путем сушки.

Преимущественно суспензия пропускается шнековым транспортером, экструдером или экспеллером/шнековым прессом через перфорированный лист, причем основная часть жидкости стекает. Затем масса уплотняется под давлением, причем достигается остаточная влажность примерно 12 масс. %.

Затем масса сушится путем нагревания и/или подвода сухого воздуха, так что остаточная влажность снижается до 3-4 масс. %. Получившаяся масса может перерабатываться далее, она является, например, легко размалываемой.

Твердая фаза имеет существенно меньшие доли растворимых солей, меньше белков, меньше жиров и меньше целлюлозы, чем растительные отходы, которые были исходным сырьем для гидролиза. К тому же, уменьшена доля слизей. Эта твердая фаза состоит в основном из водонерастворимых, следовательно, в значительной степени неперевариваемых волокон. Относительно нейтральная по вкусу, в случае оболочек какао бурая твердая фаза может использоваться в качестве пищевого волокна. Твердая фаза является практически больше не гелеобразующей и лучше поддается размалыванию. Сохраняемость продукта повышена, так как ответственные за спонтанное разложение и окисление основные вещества разлагаются уже при проведении способа согласно настоящему изобретению.

Также вследствие ферментации может значительно снижаться содержание вредных веществ, таких как пестициды и микотоксины. Так как при проведении стадии (ii) создается кислая среда, лучше могут растворяться и вымываться также тяжелые металлы.

Путем добавления питательных веществ гидролизом и последующим отделением водорастворимых компонентов может устанавливаться соотношение основных питательных веществ (C:N:P:S, т.е. количественное соотношение углерода, азота, фосфора и серы) 500:15:5:3, соотношение C:N равно предпочтительно от 10 до 45.

Предпочтительно для гидролиза и/или ферментации приготавливается суспензия растительных отходов в растворителе, в частности, воде, в частности, с долей сухой массы до 40 масс. %.

Гидролиз и/или ферментация происходит предпочтительно в закрываемом, темперируемом и нагружаемым давлением резервуаре. Как правило, в одном резервуаре может перерабатываться 100-300 м³ суспензии.

Суспензия предпочтительно перемешивается при средней скорости перемешивания, так что достигаться насколько возможное гомогенное перемешивание. Перемешивание обеспечивает достаточный обмен веществ и препятствует седиментации. Чем больше времени предоставляется для гидролиза, тем ниже может быть скорость перемешивания. Чем быстрее должен происходить процесс, тем выше должна быть скорость перемешивания.

Гидролиз и/или ферментация усиливается соответствующими условиями температуры и давления. С получением преимущества гидролиз и/или ферментация происходит в резервуаре при температуре в интервале между 25 и 40°С, в частности между 30 и 38°С и давлении окружающей среды.

В качестве альтернативы гидролиз, в частности, ферментация происходит при температуре 45-60°С, в частности 50-55°С и при давлении окружающей среды.

Гидролиз и/или ферментация происходит, как правило, в течение периода продолжительностью до 7 дней, предпочтительно до 5 дней, более предпочтительно до 1-2 дней, в частности по меньшей мере 3 часов.

Гидролиз и/или ферментация дополнительно усиливается добавлением ферментов, в частности гидролаз, таких как липазы, амилазы и протеазы. Ферменты обеспечивают, в частности, каталитический гидролиз биомолекул, следовательно, сахаридов, белков и жиров, которые разлагаются на составляющие их части.

Предпочтительно гидролиз и/или ферментация происходит, поэтому, ферментативно.

Большинство процессов гидролиза и/или ферментации протекают эффективнее и быстрее, когда реакция происходит в кислой или основной среде.

В одном из обеспечивающих преимущество воплощений способа согласно настоящему изобретению гидролиз и/или ферментация происходят при добавлении кислоты, в частности, органической кислоты, такой как уксусная кислота или муравьиная кислота, или основания, в частности, фосфатного буфера, карбонатного буфера, NaOH или КОН.

При этом показатель рН устанавливается, в частности, предпочтительно между 3,0 и 6,5, предпочтительно между 3,5 и 5,5.

Как правило, показатель рН во время гидролиза и/или ферментации снижается с показателя примерно 7 примерно до 3,5.

Гидролиз и/или ферментация может также протекать под воздействием микроорганизмов. Для этого может использоваться, с одной стороны, имеющаяся флора гидролизуемого материала или целенаправленно добавляются способные осуществлять гидролиз микроорганизмы. Предпочтительно для гидролиза в способе согласно изобретению добавляются микроорганизмы, в частности, заквасочные бактерии для компоста, в частности, в количестве 1/10000, предпочтительно 1/1000 (раствор бактерий к суспензии).

Часть получаемого согласно способу продукта, в частности, часть жидкой фазы, может применяться в качестве инокулята для переработки другого исходного сырья.

Чтобы подготовить твердую фазу для применения в производстве пищевых продуктов, на одной из последующих стадий фракция твердого вещества для обеспечения преимуществ подвергается мойке, стерилизации и/или сушке.

Дебактеризация может происходить в обжарочном аппарате, в котором термическая обработка служит одновременно для стерилизации и для сушки.

Предпочтительно фракция твердого вещества дополнительно размалывается. Это может происходить перед мытьем, сушкой и дебактеризацией, перед сушкой или даже перед мытьем.

Фракция твердого вещества может, кроме того, дополнительно окрашиваться, например, путем подщелачивания.

Твердая фаза, которая добывается из гидролиза и/или ферментации, следовательно, богатый пищевым волокном какао-материал, пригодна для добавок при изготовлении разных видов шоколада, шоколадных смесей и/или начинок (например, темного шоколада и особенно для формованного шоколада и глазури), какао-напитков, батончиков, шоколадных покрытий и хлебобулочных изделий.

Известно, что целлюлоза может практически не разлагаться при показателе рН 7,5, который оптимален для образования метана. Поэтому содержащая волокно биомасса, как правило, сначала гидролизуется и ферментируется, а затем подвергается биогазовому брожению.

Из жидкой фазы, которая образуется в способе согласно настоящему изобретению, большая часть неразлагаемых волоки, в частности, целлюлозы, уже извлечена. Жидкая фаза содержит преимущественно составляющие ее вещества в преобразуемой метанобразующими бактериями виде. Поэтому она может непосредственно использоваться для производства биогаза.

С обеспечением преимущества способ согласно настоящему изобретению включает, поэтому, в качестве еще одной стадии перевод жидкой фазы в качестве энергетической жидкости в биогазовую установку.

Задача решается путем применения твердой фазы из получаемого заявленным способом, как он описан выше, продукта способа в качестве диетического волокна.

Задача, кроме того, решается путем применения жидкой фазы, полученной как продукт заявленным способом, как он описан выше, в качестве загружаемого материала для биогазовой установки, в частности, для выработки электрического тока.

При выработке биогаза микроорганизмы в анаэробных условиях (при отсутствии воздуха) используют накопленную в углеводах, сахарах, жирах и белках химическую энергию для своего обмена веществ. Выработка биогаза подразделяется на четыре ступени:

В фазе гидролиза ферментативные бактерии расщепляют с помощью ферментов полимерные соединения, такие как белки, жиры и углеводы на более простые компоненты (мономеры), такие как, например, аминокислоты, глюкоза и жирные кислоты. В этом принимают участие, как правило, анаэробные бактерии.

В фазе образования кислот происходит брожение и образование кислот. Растворенные вещества ферментативными бактериями разлагаются до органических кислот (уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота), низших спиртов, альдегидов, водорода, диоксида углерода и других газов, таких как аммиак и сероводород. Этот процесс происходит до тех пор, пока бактерии не будут подавлены в их процессе разложения их же собственными продуктами разложения (более низкий показатель рН).

Третья, так называемая ацетогенная фаза, образует связующее звено между брожением (подкислением) и образованием метана. На протяжении ее компоненты преобразуются ацетогенными бактериями так, что метагенные бактерии могут превращать таковые в метан. Реакция протекает эндотермически, следовательно, должно подводиться тепло.

В четвертой фазе, метагенезе уксусная кислота экстремально чувствительными к кислороду метагенными бактериями расщепляется до метана, диоксида углерода и воды. Вода во время конденсации удаляется из биогазовой смеси.

30% известных метаногенных видов бактерий используют для своего обмена веществ водород и диоксид углерода и обеспечивают, таким образом, посредством реакции водорода с образованным до этого диоксидом углерода низкое парциальное давление водорода. Таковое необходимо для существования уксуснокислых бактерий, хотя сами они вырабатывают водород. Метаногенные бактерии и ацетогенные бактерии живут, следовательно, в симбиозе.

Образовавшийся газ после промежуточного хранения в газохранилище обычно используется на блочной теплоэлектроцентрали для выработки электрического тока и/или тепла. В качестве альтернативы образовавшийся газ может использоваться непосредственно для сжигания в тепловом процессе, например, при нагревании обжарочного аппарата.

Ожидаемый выход газа в биогазовой установке составляет в расчете на 1 тонну оболочек какао 460-500 нормальных кубометров (460-500 нм³/т) с концентрацией метана до 60%±5%.

Лежащая в основе изобретения задача решается, кроме того, путем применения жидкой фракции, полученной как продукт заявленным способом, как он описан выше, в качестве основного вещества или пищевой добавки для пищевых продуктов, в частности, энергетических напитков.

Жидкая фаза содержит легкоперевариваемые компоненты. Сразу после стерилизации она может использоваться в качестве основного вещества или пищевой добавки для пищевых продуктов, в частности, концентрированного корма для животных или энергетического напитка.

Лежащая в основе изобретения задача решается, кроме того, способом, в частности, как выше описанный, для переработки растительных отходов, в частности оболочек семян и орехов, в большей частности, оболочек какао-бобов, оболочек семян зерновых культур и отходов риса, отходов содержащих масло зародышей и орехов, причем, по меньшей мере, из части растительных отходов в биогазовой установке производится биогаз и, по меньшей мере, часть биогаза используется для предоставления энергии при производстве и/или переработке продукта, в которой остаются растительные отходы, которые, в свою, очередь перерабатываются этим способом.

Предпочтительно биогаз используется непосредственно в тепловом процессе сжигания, предпочтительно в обжарочном аппарате.

В одном из предпочтительных применений способа при изготовлении и/или переработке продукта, например, при обжарке какао-бобов или при изготовлении очищенных от шелухи зерен какао кроме выработанной из биогаза растительных отходов энергии другой энергии не подводится.

Способ является, следовательно, автономным способом для переработки растительного продукта, в частности какао-бобов.

Способ согласно настоящему изобретению применяется в установке, которая включает:

- производственное оборудование, в частности, обжарочный аппарат или обжарочный аппарат и резервуар для гидролиза или обжарочный аппарат и реактор для ферментации,

- резервуар для биогаза,

- подводящее устройство, посредством которого часть растительных отходов может передаваться из производственного оборудования в резервуар для биогаза, и

- устройство для переработки биогаза, которым из биогаза, выработанного в резервуаре для биогаза, может вырабатываться энергия для приведения в действие производственного оборудования.

По выбору, в производственном оборудовании предусмотрено рециркуляционное устройство для части введенных в резервуар растительных отходов.

Производственное оборудование и резервуар для биогаза в пространственном отношении предпочтительно расположены недалеко друг от друга, так что в качестве подводящего устройства может использоваться трубопровод или конвейерная лента.

Под устройством для переработки биогаза имеется в виду, например, устройство для выработки электрического тока или горелка, в зависимости от того, в какой форме требуется энергия в производстве. Устройство для переработки биогаза может быть интегрировано в производственное оборудование, например, в форме горелки как часть обжарочного аппарата.

Растительные отходы, которые, например, скапливаются в обжарочном аппарате, могут сначала в частности, как описано выше, подвергаться гидролизу в резервуаре для гидролиза, или ферментации в ферментационном реакторе. Затем из жидкой фазы в резервуаре для биогаза вырабатывается биогаз.

В качестве альтернативы уже во время гидролиза или ферментации может образовываться биогаз, который предпочтительно используется в устройстве для использования биогаза.

Для этого резервуар для гидролиза или ферментационный реактор и резервуар для биогаза могут образовывать пространственное единство или резервуар для гидролиза или ферментационный реактор исполнен одновременно как резервуар для биогаза.

Задача, кроме того, решается за счет диетического волокна, изготовленного из растительных отходов, в частности оболочек семян и орехов, в большей частности оболочек какао-бобов, оболочек семян зерновых культур и отходов риса, отходов содержащих масло зародышей и орехов, в частности, способом, каковой описан выше, причем волокно имеет долю жира меньше чем 5 масс. %, в частности, меньше чем 2,5 масс. % и/или массовое соотношение водонерастворимого пищевого волокна к водорастворимому больше чем 6,5.

Пример осуществления

150 кг оболочек какао с содержанием примерно 1,5±1 масс. % жира, 4,5±2,5 масс. % воды, 11±6 масс. % белков, 23±7 масс. % целлюлозы и пентозанов, а также 8±3 масс. % золы суспендируются в 500 л дождевой воды в резервуаре для гидролиза с объемом 3 м³. В зависимости от того, как получены оболочки какао и как много еще содержится плодовой мякоти, содержание жира также может быть существенно больше, например до 7 масс. %.

Суспензия выдерживается при температуре примерно 25°С или при 42°С. Смесь каждые четыре часа в течение одной минуты сильно перемешивается.

После инкубационного периода продолжительностью 24 часа твердые вещества и жидкость в отсутствие кислорода отделяются с помощью перфорированного листа, причем жидкая часть сначала направляется в промежуточный резервуар, который также имеет объем 3 м³.

Твердая фракция сушится на солнце до остаточной влажности 12 масс. %. После этого твердое вещество пастеризуется и термически сушится до тех пор, пока оно не будет иметь остаточную влажность меньше чем 5 масс. %.

После этого происходит размалывание до размеров порошка, при котором 99,5% частиц имеют диаметр меньше чем 75 мкм.

Твердый готовый продукт является богатым пищевым волокном какао-материалом. Этот богатый пищевым волокном какао-материал является особенно пригодным для добавления при изготовлении шоколадных смесей и так называемых начинок (например, начинок пралине, конфет и/или хлеба), какао-напитков, батончиков, шоколадных покрытий и хлебобулочных изделий.

Путем обработки доля жира уменьшается на 70%. Соотношение водонерастворимого волокна к водорастворимому составляет для исходного сырья примерно 5,5, а для готового продукта оно больше чем 19.

Жидкая фаза направляется в третий резервуар для биогаза, который имеет объем 40 м³ и в котором находится 30 м³ жидкости. Излишняя жидкость затем снова направляется в первый резервуар, в который снова добавляются свежие оболочки какао, и начинается гидролиз. Таким путем образуется замкнутый круговорот жидкости, что особенно важно для установок в странах малым количеством дождевой воды. В качестве альтернативы для гидролиза может постоянно использоваться свежая дождевая вода.

Температура в резервуаре для биогаза составляет примерно 38-40°С или 38-42°С. Создается давление биогаза 2-5 бар.

Выход биогаза составляет в расчете на 1 т исходной массы оболочек какао в пересчете на сухие вещества до 485 нормальных кубических метров (485 нм /т сухих веществ ±10%) с концентрацией метана 60% (±5%).

Выход газа достаточен для того, чтобы эксплуатировать обжарочный аппарат для какао-бобов, в котором скапливается исходное количество оболочек какао.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ переработки растительных отходов, в частности оболочек семян и орехов, а именно оболочек какао-бобов, оболочек семян зерновых культур и рисовых отходов, включает в себя следующие этапы способа: (i) предоставление растительных отходов с долей оболочек не менее 20 масс. %, (ii) по меньшей мере частичная ферментация компонентов растительных отходов, в частности по меньшей мере частичная ферментация одного углевода, одного сахара, одного жира и/или одного белка и/или по меньшей мере частичный гидролиз компонентов растительных отходов, в частности по меньшей мере частичный гидролиз углевода, сахара, жира и/или белка, (iii) отделение жидкой фазы с растворенными компонентами от твердой фазы с пищевыми волокнами и последующая переработка твердой фазы в ценный продукт. Твердую фазу продукта используют в качестве пищевых диетических волокон, а жидкую фазу – в качестве сырьевого материала для загрузки биогазовой установки, в частности, для генерирования электрического тока или в качестве добавки для энергетических напитков. Способ переработки жидкой фазы включает (i) производство биогаза в биогазовой установке по меньшей мере из части растительных отходов, (ii) применение по меньшей мере части биогаза для обеспечения энергией при изготовлении и/или переработке продукта, при котором остаются растительные остатки, которые, в свою очередь, перерабатывают по меньшей мере частично с помощью этого способа. Установка для переработки жидкой фазы содержит: производственное оборудование, в частности обжарочный аппарат, или обжарочный аппарат и резервуар для гидролиза, или обжарочный аппарат и ферментационный реактор, резервуар для биогаза, подводящее устройство, посредством которого по меньшей мере часть растительных отходов переводят из производственного оборудования в резервуар для биогаза и устройство для переработки биогаза, в котором полученный биогаз в резервуаре для биогаза служит источником для приведения в действие производственного оборудования. Диетическое волокно, полученное из растительных отходов, содержит жир в количестве менее 5 масс.% и/или массовое соотношение между водонерастворимыми и водорастворимыми пищевыми волокнами составляет более 6,5. Изобретение позволяет переработать отходы растительного сырья в ценные продукты. 8 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ переработки растительных отходов, в частности оболочек семян и орехов, а именно оболочек какао-бобов, оболочек зерен зерновых культур и рисовых отходов, отходов, содержащих масло зародышей и орехов, характеризующийся следующими технологическими стадиями:

i) обеспечение растительных отходов с долей оболочек не менее 20 масс. %, в частности не менее 30 масс. %, а именно не менее 50 масс. %, преимущественно 90 масс. %,

ii) по меньшей мере частичная ферментация компонентов растительных отходов, в частности по меньшей мере частичная ферментация одного углевода, одного сахара, одного жира и/или одного белка, и/или

по меньшей мере частичный гидролиз компонентов растительных отходов, в частности, по меньшей мере, частичный гидролиз углевода, сахара, жира и/или белка,

iii) отделение жидкой фазы с растворенными компонентами от твердой фазы с пищевыми волокнами и последующая переработка твердой фазы в ценный продукт.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время стадии (ii) долю жира твердой фазы снижают по меньшей мере на 70% от доли жира растительных отходов и/или массовое соотношение между водонерастворимыми и водорастворимыми компонентами твердой фазы возрастает по меньшей мере на 20% от соотношения в растительных отходах.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для стадии (ii) приготавливают суспензию растительных отходов в растворителе, в частности в воде, в частности, с долей сухой массы до 40 масс. %.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадию (ii) осуществляют в резервуаре при температуре 25-55°С, в частности 40-50°С или 50-55°С.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадию (ii) осуществляют ферментативным путем, в частности, с добавлением ферментов.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадию (ii) осуществляют при показателе рН от 3,0 до 6,5, предпочтительно от 3,5 до 5,5, в частности, стадию (ii) проводят с добавлением кислоты или основания, при этом, в частности, на стадии (ii) показатель рН снижается.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (ii) вводят микроорганизмы, в частности инокулят.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердую фазу промывают, стерилизуют и/или сушат.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкую фазу в качестве богатой энергией жидкости переводят в биогазовую установку.

10. Применение твердой фазы продукта, полученного способом по любому из пп. 1-8, в качестве диетических волокон.

11. Применение жидкой фазы продукта, полученного способом по любому из пп. 1-7, в качестве сырьевого материала для загрузки биогазовой установки, в частности для генерирования электрического тока.

12. Применение жидкой фазы продукта, полученного способом по любому из пп. 1-7, в качестве пищевой добавки для энергетического напитка.

13. Способ переработки жидкой фазы растительных отходов, в частности оболочек семян и орехов, а именно оболочек какао-бобов, оболочек зерен зерновых культур и рисовых отходов, отходов, содержащих масло зародышей и орехов, полученной по любому из пп. 1-7, включающий следующие дополнительные стадии:

(i) производство биогаза в биогазовой установке, по меньшей мере, из части растительных отходов,

(ii) применение, по меньшей мере, части биогаза для обеспечения энергией при изготовлении и/или переработке продукта, при котором остаются растительные остатки, которые, в свою очередь, перерабатывают, по меньшей мере, частично с помощью этого способа.

14. Установка для переработки жидкой фазы растительных отходов, в частности, оболочек семян и орехов, а именно оболочек какао-бобов, оболочек зерен зерновых культур и рисовых отходов, отходов, содержащих масло зародышей и орехов, полученной способом по пп. 1-7, содержащая:

- производственное оборудование, в частности обжарочный аппарат, или обжарочный аппарат и резервуар для гидролиза, или обжарочный аппарат и ферментационный реактор,

- резервуар для биогаза,

- подводящее устройство, посредством которого, по меньшей мере, часть растительных отходов переводят из производственного оборудования в резервуар для биогаза, и

- устройство для переработки биогаза, в котором полученный биогаз в резервуаре для биогаза служит источником энергии для приведения в действие производственного оборудования.

15. Диетическое волокно, полученное из растительных отходов, в частности из оболочек семян и орехов, а именно оболочек какао-бобов, оболочек зерен зерновых культур и рисовых отходов, отходов, содержащих масло зародышей и орехов, способом по любому из пп. 1-8, характеризующееся тем, что оно содержит жир в количестве менее 5 масс. %, в частности менее 2,5 масс. %, и/или что массовое соотношение между водонерастворимыми и водорастворимыми пищевыми волокнами составляет более 6,5.

16. Диетическое волокно, произведенное из растительных отходов, в частности из оболочек семян и орехов, а именно оболочек какао-бобов, оболочек зерен зерновых культур и рисовых отходов, отходов, содержащих масло зародышей и орехов, характеризующееся тем, что оно содержит жир в количестве менее 5 масс. %, в частности менее 2,5 масс. %, и/или что массовое соотношение между водонерастворимыми и водорастворимыми пищевыми волокнами составляет более 6,5.