Способ получения гидролизата белоксодержащего сырья и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК A23J1/18 C09H1/00 

Изобретение относится к области биоехнологии и касается способа получения идролизата белоксодержащего сырья (биоассы дрожжей, рыбокостной муки, биомасы калифорнийских червей) кислотным идролизом и устройства для его осуществения.

Цель изобретения - ускорение процеса гидролиза и обеспечение возможности регулирования степени расщепления белка.

Способ получения гидролизата белоксодержащего сырья осуществляют следующим образом.

Готовят суспензию сырья в воде, нагревают ее до 100-200°С в течение 1,2-1,5 мин, смешивают с концентрированной кислотой и выдерживают реакционную смесь для проведения гидролиза при указанной температуре в течение 2,5-3,5 мин. Затем реакционную смесь нейтрализуют подачей щелочи и охлаждают.

Предварительное нагревание суспензии сырья ускоряет процесс протекания кислотного гидролиза, а разделение зон нагрева и ввода кислоты и щелочи позволяет четко выделить момент начала и окончания гидролиза, предотвратить деструкцию аминокислот и обеспечивает возможность регулирования степени расщепления белка.

Зависимость выхода аминокислот от температуры предварительного нагрева суспензии сырья приведена в таблице.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления способа, продольный разрез; на фиг.2-разрез А-А на фиг.1; нафиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство для осуществления способа содержит вертикальный корпус 1 с патрубком 2 для ввода водной суспензии сырья, патрубком 3 для кислоты, патрубком 4 для щелочи и патрубком 5 для вывода гидролизата. Корпус 1 состоит-из ряда отдельных секций 6. В нижней части корпуса 1 имеется камера 7 для нагрева суспензий с электродами 8. Внутренняя стенка камеры 7 выполнена в виде двух усеченных конусов 9, обращенных меньшими основаниями один к другому, с образованием между ними канала 10 для прохода суспензии и подвода

кислоты. В верхней части корпуса 1 размещена камера 11, выполненная аналогично камере 7, снабженная патрубком 4 для подвода щелочи. Кроме того, устройство снабжено дозировочными насосами 12-14 для подачи щелочи, кислоты и суспензии, соответственно подключенными к патрубкам 4,3 и 2. На выходе из патрубка 5 установлен теплообменник 15 для охлаждения гидролизата и дроссель 16 для-поддержания заданного давления.

Устройство работает следующим образом.

Для гидролиза белка готовят суспензию

сырья в воде, Приготовленную суспензию подают в камеру 7 нагрева суспензии. Нагрев суспензии осуществляется с помощью электродов 8 из титанового сплава. Изменяя подаваемую мощность в зону нагрева,

можно регулировать скорость нагрева так, чтобы при любой скорости протока, суспензия успевала нагреться до заданной температуры. Быстрота и практически полная безынерционность такого способа нагрева

обеспечивает высокую производительность

в целом и позволяет в зависимости от целей

гидролиза регулировать глубину гидролиза.

Далее реакционная смесь с заданной

температурой (Ю0...250°С) подается на смешение нагретой суспензии с кислотой в заданных соотнршениях в канале 10. Подачу кислоты и ее дозирование осуществляют с помощью насоса 13. Необходимая глубина гидролиза достигается временем выдержки

реакционной смеси в секциях 6 корпуса 1 для выдержки, объем которых рассчитывается исходя из необходимой длительности выдерживания. Изменение объема конструктивно достигается изменением количества секций 6. По окончании заполнения зоны выдерживания реакционная смесь попадает в зону смешения с щелочью в камеру 11. В эту зону насосом 12 дозировано по предварительному расчету или по датчику

рН (на выходе продукта из корпуса 1 устройства) подается 40%-ный раствор щелочи NaOH для нейтрализации кислоты и прекращения гидролиза. Нейтрализованный гид- ролизат поступает в теплообменник 15, где

охлаждается до необходимой температуры (30...60°С). а отработанный теплоноситель используется для предварительного нагрева реакционной смеси перед подачей ее в устройство.

Для поддержания необходимого давле- ния в устройстве и удаления гидролизата из него используется дроссель 16.

Процесс гидролиза осуществляется непрерывно по определенной программе, обеспечивающей получение гидролизата с определенной глубиной расщепления белка (от 40 до 85%).

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления обеспечивают глубокий гидролиз белоксодержа- щ.его сырья при ускорении процесса гидролиза, что приводит в конечном итоге к повышению производительности.

Кроме того, предлагаемый способ гидролиза белоксодержащего сырья и устрой- ство для его осуществления позволяют проводить высокотемпературный непрерывный кислотный гидролиз белоксодержащего сырья, введение кислоты после нагрева с последующей нейтрализацией по- зволяет локализовать зону гидролиза в сравнительно малом объеме, что в свою очередь исключает недостатки, связанные с коррозионной стойкостью материалов, применяемых в гидролизном производстве.

Пример. Получение гидролизата БВК с глубиной гидролиза 60%.

Готовят водную суспензию БВК (12,5%) Сус- пезию насосом 12 подают в зону нагрева в камеру 7 устройства непрерывного гидролиза.

Скорость подачи суспензии 10 л/ч. Напряжение на электродах 80 В. Сила тока 5...10 А. Температура нагрева 190°С. Длительность нагрева 1,2 мин. Температуру секции 9 регистрируют и контролируют с помощью термопары. Поддержание температуры при заданном расходе осуществляют с помощью автоматического устройства, изменяющего силу тока на электродах. После достижения заданной температуры, ав- тематически включается насос 12, который подает в зону смешения серную кислоту в количестве 12-0,5% по отношению к белковой суспензии. Длительность выдержки 2,5 мин, после чего включается насос 12 и гид- ролиз прекращается подачей 40%-ного NaOH до значения рН 5,5.

Нейтрализованный гидролизат охлаждают в теплообменнике и он поступает через дроссельное устройство в приемник гидролизата. При этом гидролизат имеет следующие основные биохимические характеристики: аминный азот 850 +50 мг%; содержание пептидов в гидролиэате в

пересчете на аминный азот 30% от исходного; содержание аспарагановой кислоты 1,5 мг/мл, глутаминовой кислоты. 4,3 мг/мл; цветность 50000°С.

Пример 2. Получение гидролизата БВК с глубиной гидролиза 85%.

Готовят водную суспензию БВК (12,5%), Суспензию насосом подают в зону нагрева установки непрерывного гидролиза. Скорость подачи суспензии 30 л/ч. Напряжение на электродах 80 В. Сила тока 10...15 А. Длительность нагрева до Т 205°С 1,5 мин. По достижении заданной температуры автоматически включается насос-дозатор, который подает в зону смешения серную кислоту в количестве по отношению к белковой суспензии 12± 0,5%. Длительность выдержки 3,5 мин, что соответствует объему выдерживателя - 2,5 л. Далее процесс ведут аналогично примеру 1.

Полученный гидролизат имеет следующие основные биохимические характеристики: аминный азот 950-50 мг%; содержание пептидов 10...15% от исходного (по аминному азоту); содержание аспара- гиновой кислоты 1,9...2,0 мг/мл, глутаминовой - 4,8 мг/мл. Цветность - 70000°.

Пример 3. Получение гидролизата рыбокостной муки с глубиной гидролиза 85%.

Все подготовительные w основные операции, а также режимы гидролиза соответствуют указанным в примере 2. Полученный гидролизат имеет следующие биохимические характеристики: аминный азот 970 ±50 мг/мл; содержание эспарагиновой кислоты 1,8 мг/мл, глутаминовой кислоты -2,4- мг/мл; цветность -27200°, РВ - 0,63%.

Пример 4. Получение гидролизата биомассы калифорнийских червей с глубиной гидролиза 80%.

Для гидролиза используют биомассу червей влажностью 60%. Все подготовительные и основные операции, а также режимы гидролиза соответствуют указанным в примере 2..

Полученный гидролизат имеет следующие основные биохимические характеристики: аминный азот 750± 30 мг %; цветность 10000°; содержание глутаминовой кислоты 8 мг/мл, аспарагиновой - 3,9 мг/мл; РВ-0,7%.

Формула изобретения.

1. Способ получения гидролизата белоксодержащего сырья, включающий приготовление водной суспензии белоксодержащего сырья, смешение ее с концентрированной

кислотой и проведение кислотного гидролиза при нагревании реакционной смеси с последующей ее нейтрализацией и Охлаждением, отличающий ся тем, Что, с целью ускорения процесса гидролиза и обеспечения возможности регулирования Степени расщепления белка, суспензию бе- локсодержащего сырья перед смешением ее с концентрированной кислотой нагревают до 100-250°С в течение 0,5-10 мин, а после смешения проводят кратковременный кислотный гидролиз при указанной Температуре.

2. Устройство для получения гидролиза- та белоксодержащего сырья, содержащее вертикальный корпус с патрубками для подвода суспензии сырья, кислоты, щелочи и патрубком для отвода гидролизата, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса гидролиза, в нижней части корпуса размещена камера с электродами для нагрева среды, внутренняя стенка которой выполнена в виде двух усеченных конусов, обращенных меньшими основаниями один к другому с образованием между ними канала для прохода суспензии и подвода кислоты.

Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения гидроли- зата белоксодержащего сырья (биомассы дрожжей, рыбокостной муки, биомассы калифорнийских червей) кислотным гидролизом и устройства для его осуществления. Цель изобретения - ускорение процесса гидролиза и обеспечение возможности регулирования степени расщепления белка. Водную суспензию сырья нагревают до

А-А

10

Физ.1

6-6

8

1

Фыг.З