Способ кислотного гидролиза белоксодержащего сырья Советский патент 1992 года по МПК C12P21/06 

Изобретение относится к промышленной микробиологии, а именно к способам получения белковых гидролизатов, используемых в качестве источников ростовых факторов при промышленном культивировании микроорганизмов.

Известен способ гидролиза белоксодержащего сырья, например белково-витаминного концентрата (БВК), кератина путем их .обработки концентрированным раствором минеральной кислоты (кислотный гидролиз) или водным раствором протеолитических ферментных препаратов, например протосубтилином ГЗХ (ферментативный гидролиз).

В этих способах готовят в реакторе с мешалкой водный раствор гидролизующего агента, на поверхность которого подают белоксодержащие сырье, перемешивают смесь до образования однородной суспензии и гидролизу ют белоксодержащее сырье

путем длительной выдержки в растворе гидролизующего агента.

Недостатком этих способов является то, что используемое для гидролиза белоксодержащее сырье, например БВК, плохо

4i. 4:sK смачивается водными растворами гидролизующих агентов, что приводит к увеличению времени смешения компонентов до образоСА) вания однородной суспензии к общему Ю личению времени гидролиза.

Наиболее близким техническим решением является способ кислотного гидролиза

белоксодержащего сырья, .предусматривающий смешивание его с соляной кислотой и последующий гидролиз.

Недостатком данного способа является то, что вследствие плохой-смачиваемости белоксодержащего сырья после добавления его к соляной кислоте белоксодержащее сырье остается на поверхности кислоты вплоть до нескольких часов, увеличивая время приготовления суспензии и общее время

процесса получения кислотного гидролизата. Для приготовления суспензии требуется, помимо перемешивания всего объема смеси мешалкой, механическое воздействие на находящееся на поверхности кислоты белоксодержащее сырье с целью его равномерного распределения в соляной кислоте.

Целью изобретения является сокращение времени гидролиза.

Поставленная цель достигается тем, что в способе кислотного гидролиза белоксодержащего сырья, предусматривающем смешивание его с соляной кислотой и последующий гидролиз, перед смешиванием к соляной кислоте добавляют 0,01-1 мас.% оксиэтилированных спиртов или алкилфенолов.. .

При этом возможно в качестве белоксодержащего сырья использовать - БВК или хлопковый шрот.

Кроме того, используются оксиэтилированные спирты или алкилфенолы, содержащие 7-14 моль окиси этилена на 1 моль спиртов или алкилфенолов..

Добавление неионных поверхностноактивных веществ (НПАВ) приводит к уменьшению времени смешивания белоксодержащего сырья с соляной кислотой вследствие улучшения смачивания хлопкового шрота и БВК из-за изменения баланса поверхностных сил в местах контакта частиц с соляной кислотой, Это изменение происходит как вследствие снижения поверхностного натяжения водного раство-. ра соляной кислоты, так и вследствие адсорбции ПАВ на частицах белоксодержащего сырья.

П р им ер 1. В реакционную колбу помещают 100 мл 18%-ной соляной кислоты. К кислоте добавляют 0,05 г (концентрация 0,05 мас.% синтанола ДС-10. На поверхность соляной кислоты помещают 20 г размолотого хлопкового шрота (ГОСТ 606-75) (20 мас.% от количества соляной кислоты). ..

Наблюдают самопроизвольное образование суспензии хлопкового шрота при его погружении в кислоту. Время смешения 30 с. Гидролиз проводят при 95°С в течение 10 ч. Содержание аминного азота в белковом гидролизате 0,76% (определен медным методом).

П р и м е р 2. В реакционную колбу помещают 100 мл 18%-ной соляной кислоты. К кислоте добавляют 0,05 г неонола АФ-12 (концентрация 0,05 мас.%). На поверхность соляной кислоты помещают 20 г (20 мас.% от количества соляной кислоты) размолотого хлопкового шрота.

Время самопроизвольного образования суспензии хлопкового шрота при его погружении в кислоту 63с. Гидролиз проводят при 95°С в течение 10 ч. Содержание

аминного азота в белковом гидролизате 0,78%.

П р и м е р 3. Проводят кислотный гидролиз хлопкового шрота без добавки НПАВ по прототипу. В реакционную колбу поме0 щают 100 мл 18%-ной соляной кислоты.

На поверхность соляной кислоты добавляют 20 г (20 мас,% от количества соляной кислоты) размолотого хлопкового шрота. После добавки хлопкового шрота на поверхность солянрй кислоты самопроизвольного образования суспензии не происходит, шрот остается на поверхности кислоты более 5 мин, При этом для образования суспензии хлопкового шрота смесь подвергали

0 перемешиванию путем встряхивания реакционной колбы.

Гидролиз проводят при 95°С в течение 10 ч. Содержание аминного азота в белковом гидролизате 0,8%.

5 П р и м е р 4. Определяют,влияние концентрации НПАВ на время смешивания хлопкового шрота с 18%-ной соляной кислотой (25°С).

В цилиндрическую пробирку диаметром 14мм последовательно помещают по 3 мл 18%-ной соляной кислоты, содержащей различное количество НПАВ в контрольном опыте. На поверхность кислоты подают 0,34 г размолотого хлопкового шрота (содержание шрота в суспензии 10 мас.%) и включают секундомер. Определяют время смешивания полного погружения хлопкового шрота в объем соляной кислоты. Опыты повторяют 3-4 раза и вычисляют среднее

0 время.

Результаты определения времени смешивания хлопкового шрота с 18%-ной соляной кислотой приведены в табл.1. Добавка 0,01-1% оксиэтилированных спиртов или

5 алкилфенолов уменьшает время смешивания хлопкового шрота с соляной кислотой примерно в 1,2-4 раза по сравнению с опытами без добавки НПАВ.

При м е р 5. Определяют время смешивания БВК (ОСТ 59-17-76) с 18%-ной соляной кислотой при 25°С в присутствии и отсутствии НПАВ. В цилиндрическую пробирку диаметром 14 мм последовательно помещают по 3 мл 18%-ной соляной кислоты, содержащей различное количество (0,1-1 мас.% ) НПАВ или без НПАВ (по прототипу).

На поверхность кислоты подают 0,3 г БВК (содержание БВК в суспензии 10 мас.%) и включают секундомер. Определяют время смешивания,-т.е. полного погружения БВК в объем соляной кислоты. Опыты повторяют 3-4 раза и вычисляют среднее время. Результаты измерения времени погружения БВК в соляную кислоту дины в 5 табл.2.

Как видно, добавка 0,ОК1 % оксиэтилированных спиртов или алкилфенолов уменьшает время смешения БВК с соляной кислотой примерно в 1,5-4 раза по сравне- 10 нию с прототипом (без добавки НПЛВ).

П р и м е р 6. Проводят кислотный гидролиз БВК, как в примерах 1 и 3. В реакцинную колбу помещают 100 мл 18%-ной соляной кислоты. К кислоте добавляют 0,1 г 15 концентрация 0,1 мас.%). синтагола ДТ-7в одном опыте и 0,1 г (концентрация 0,1 мае. %) неонола АФ-14 в другом опыте. Контрольный опыт проводят без добавки НПАВ. На поверхность соляной кислоты 20 подают 20 г(20 мае. % от количества соляной кислоты) БВК. Гидролиз проводят при в течение 10 ч. Качество гидролизата оценивают по количеству содержащегося в нем аминного азота. С добавкой 0.1 мас.% син- 25 танола ДТ-7 количество аминного азота составляет 0,98%, с добавкой 0,1 мас.% неонола АФ-14--1,03%, без добавки НПАВ (по прототипу) 0,96.

Пример 7. Определяют влияние ста- 30 пени оксизтилирования НП на ускорение смешивания хлопкового шрота с соляной кислотой.

Опыты проводят, как в примере 4, при добавлении 0.03 г НПАВ (1 мас.%) к 3 мл 35 18%-ной соляной кислоты. На поверхность кислоты подают 0.34 г размолотого хлопкового шрота и определяют время смешивания по секундомеру. Влияние структуры НПАВ на время смешивания хлопкового шро- 40 та с соляной кислотой приведено в табл. 3.

Как видно из табл. 3 (см. также табл. 2). наиболее эффективными являются оксиэтилированные НПАВ. содержащие 7-14 моль окиси этилена на 1 моль спиртов или алкйл- 45 фенолов при изменении числа атомов углерода в алкильном радикале в пределах 4-18. .

При промышленной реализации кислотного гидролиза, время смешивания белоксодержащего сырья с соляной кислотой возрастает до 2-2,5 ч. т.е. составляет уже 20-25% общего времени процесса. Поэтому уменьшение времени смешивания белоксодержащегр сырья с соляной кислотой ведет к существенному уменьшению общего времени процесса.

Примере. Проводится по прототипу без НПАВ. В эмалированный реактор емкостью ЗОм.набженный гуммированной мешалкой и греющей рубашкой, загружают 18м 18%-ной соляной кислоты. На поверхность соляной кислоты через патрубок при помощи вакуума подают 3.6 т БВК (20% по сухим веществам) при постоянно р-аботающей мешалке. Высота слоя БВК на поверхности солянрй кислоты после загрузки 1.2 м. Перемешивание продолжают до полного смешения БВК с соляной кислотой в течение 2 ч 20 мин. Подают пар в рубашку аппарата и проводят гидролиз при 90°С в течение 10 ч. В полученном гидролизате содержание аминного азота составляет 1.02%..

П р и м е р 9. В эмалированный реактор емкостью 30м . снабженный гуммированной мешалкой и греющей рубашкой, загружают 18 м 18%-ной соляной кислоты. К соляной кислоте добавляют 18кг(0.1 мас.%) синтанола ДС-10. На поверхность соляной кислоты через патрубо1 ари помощи вакуума подают 3.6 т БВК (20% по сухим веществам) при постоянно работающей мешалке. После окончания загрузки на поверхности соляной кислоты слоя БВК не обнаружено. Подают пар в рубашку аппарата и проводят гидролиз при 90°С в течение 10 ч. В полученном гидролизате содержание аминного азота составляет 1.0%.

Таким образом, добавление к соляной кислоте НПАВ позволяет уменьшить время кислотного гидролиза на 20% (с 12 до 10 ч) за счет сокращения времени смешения белокеодержащего сырья с соляной кислотой.

Таблица 1

1.СПОСОБ КИСЛОТНОГО ГИДРОЛИЗА БЕЛОКСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ, предусматривающий смешивание его с соляной кислотой и последующий гидролиз, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени гидролиза, перед смешиванием к соляной кислоте добавляют 0,01-1 мас.% оксиэтилированных спиртов или алкилфенолов. 2.Способ по п, 1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что в качестве белоксодержащего сырья используют белково-витаминный концентрат или хлопковый шрот. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что используют оксиэтилированные спирты или алкилфенолы, содержащие 7-14 моль окиси этилена на 1 моль спиртов или алкилфенолов.

Таблица 2

Таблица 3