Способ мокрого помола кукурузы Советский патент 1993 года по МПК C08B30/02 B02B1/04 

(/

С

Использование: при получении крахмала из кукурузы. Сущность изобретения: способ мокрого помола кукурузы предусматривает проведение перед помолом силосования зерна. Для силосования используют зерно, не подвергавшееся тепловой обработке с влажностью 20-25%, предпочтительно 22-25%, а перед силосованием зерно иноку- лируют непатогенными бактериями, усиливающими селективный протеолиз зерна в анаэробных условиях силосования, выбранных из группы: Lactobacillus plantarum 286, 287; Streptococcus faeclum 301,302 - при этом инокулирование осуществляют при плотности популяции 1 ед. микроорганизмов на 1 гзерна, предпочтительно 1 (104-10, 3 з.п.ф-лы.

Ядра зерен имеют три основные части: семенную оболочку или перикарпий, крахмалистый эндосперм и эмбрион, обычно называемый зародышем. Перикарпий - это наружная оболочка или шелуха ядра, которая служит для защиты семени. На долю эндосперма, основного энергетического резерва, приходится около 80% общего веса ядра. Он содержит примерно 90% крахмала и 7% клейковины (протеина), а остальное состоит из небольших количеств масла, минеральных веществ и некоторых компонентов в виде следов. Эмбрион содержит растение в миниатюре, образованное кор- необразной частью и пятью или шестью эмбриональными листками. Кроме того, в больших количествах присутствуют высокоэнергетическое масло для питания крошечного растения, когда оно начинает расти, а также многочисленные вещества, требуемые во время прорастания и раннего развития.

Целью данного изобретения является разработка процесса помола с использованием воды для зерна, который устраняет необходимость использования отдельного процесса высушивания зерна. В результате отпадает необходимость использования энергии при высушивании зерна. Кроме того, другой положительной стороной является уменьшение времени вымачивания, поскольку отпадает необходимость в регид- ратации в традиционном процессе вымачивания.

Таким образом, уменьшение времени вымачивания приводит также к экономии средств и энергии при эксплуатации установки для помола с использованием воды.

Кроме того, в процессе в соответствии с изобретением используется открытие, котосо

с оо со ю о

CJ

рое заключается в том, что помол с использованием воды силосованного зерна с целью достижения высокоэффективной сепарации зерна на его волокнистую фракцию и крахмалистую фракцию может быть достиг- нут, когда зерно высокой степени влажности инокулируется непатогенным организмом, что повышает степень расщепления белков. То есть во время процесса силосования ино- кулум значительно повышает степень селек- тивного расщепления белков, в результате чего содержание протеина в крахмале значительно уменьшается.

Цель достигается тем, что в способе мокрого помола кукурузы, предусматриваю- щем силосование очищенного зерна и его помол с использованием воды с выделением кукурузного крахмала. Для силосования используют зерно, не подвергавшееся тепловой обработке, с влажностью 20-35%, а перед силосовайием зерно инокулируют непатогенными бактериями, выбранными из группы бактерий, усиливающих селективный протеолиз зерна в анаэробных условиях силосования, при этом инокулирование осуществляют при плотности популяции 1 «(. микроорганизмов на 1 г зерна.

Непатогенные бактерии выбирают из группы: Lactobacillus plantarum 28&, 287, Streptococcus faecium 30T, 202. В оптималь- ном варианте инокулирование проводят при плотности популяции 1 х () ед. микроорганизмов на 1 г зерна.

При этом для силосования предпочтительно использовать зерно с влажностью 22-25%.

Изобретение относится к усовершенствованному процессу помола с использованием воды, особенно для зерна. В соответствии с процессом зерно высокой степени влажно- сти, с содержанием влаги обычно в пределах от 22 до 35% первоначально инокулируется непатогенным организмом, что повышает степень селективного расщепления белков, инокулированное зерно силосуется и затем проходит процесс помола с использованием воды.

В практической реализации изобретения зерно, которое подлежит использованию для помола с использованием воды является зерном высокой степени влажности, которое ранее не подвергалось высуши- ванию. Такое зерно легко получается непосредственно с поля во время сбора урожая. В этом процессе отсутствует необходи- мость в отдельном процессе высушивания зерна. Фактически, было обнаружено, что высушивание с целью достижения обычных уровней содержания влаги в зерне, собранном на поле, составляющих 15-17%, является вредным. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением зерно, собранное на поле, является естественным зерном с высоким содержанием влаги, в типичном случае имеющим содержание влаги в пределах от 22 до 35% по весу. Предпочтительное содержание влаги составляет 22-25% и наиболее удовлетворительные результаты теперь были достигнуты при использовании зерна с содержанием влаги около 25% по весу.

Это зерно с высоким содержанием влаги первоначально инокулируется непатогенным организмом, что может повысить степень селективного расщепления белков в анаэробном окружении силосованного зерна. В типичном случае количество иноку- лирующего организма будет находиться в пределах от 10 до 10 организмов на грамм зерна и в предпочтительном варианте в пределах от 104 до 105 организмов на грамм зерна. Инокуляция происходит во время силосования.

Организмами, используемыми в процессе, может быть любой микроорганизм, который способен повышать степень селективного расщепления белков в анаэробном окружении процесса силосования зерна. Вообще обнаружено, что самими предпочтительными организмами, которые будут благополучно существовать в среде силосованного зерна принадлежит к виду Lactobacillus. Наиболее приемлемыми являются некоторые конкретные разновидности Lactobacillus, a именно Lactobacillus plantarum 286 и Lactobacillus plantarum 287. Штамм Lactobacillus plantarum 286 (АТСС 53187) запатентован в патенте США № 4842871 на изобретение Хилла, указание на которое включается здесь в порядке ссылки. Штамм Lactobacillus plantarum 287 имеется для сводной продажи у компании Пайониэр Хай- Бред-Интернэшнл, в г.Де-Мойн шт.Айова и хранится в Американской коллекции типов культур АТСС № 55058. В одном предпочтительном варианте осуществления организмы Lactobacillus предпочтительно разновидности plantarum сочетаются с Streptococcus faecium. Предпочтительными штаммами Streptococcus faecium являются штамм 301 и штамм 202, также имеющиеся для свободной продажи у компании Пайониэр Хай- Бред Интернэшнл в г.Де-Мойн шт.Айова. Штамм 202 описан в патенте США № 4743454 и хранится в г.Роквилл шт.Мэри- ленд под номером АТСС № 53519, Штамм 301 хранится там же под номером АТСС Мг 55059. Эти штаммы имеются в хранилище зерна компании Пайониэр и известны под номером 1186. В предпочтительном варианте штаммы используются в равных количествах для достижения плотности популяции организмом в ранее описанных пределах.

После инокуляции зерно может легко храниться в анаэробном контейнере, таком как силосная башня, целый год до использования для помола с использованием воды. Вообще говоря оно не будет храниться так долго, а в типичном случае сроки хранения будут составлять от 30 до 180 дней.

Когда силосованное зерно будет открыто, в присутствии инокулума будет происходить ферментация, приводящая до некоторой степени к расщеплению белков. В результате это зерно затем может быть использовано в обычных процессах помола с использованием воды, описанных здесь ранее, для достижения весьма эффективного помола с использованием воды и получения продукта из зернового крахмала, который является чрезвычайно чистым и в котором присутствуют только низкие уровни примеси Протеина.

Поскольку процесс помола с использованием воды в целом хорошо известен, здесь необходимо привести только краткое описание. Вообще процесс помола с использованием воды связан с замачиванием зерна в горячей воде при температуре 40- 50°С на 24-48 часов для размягчения перикарпия зерна и высвобождения крахмала для дальнейшей очистки. За процессом замачивания следует фрикцион для служива- ния шелухи и высвобождения зародышей. После этого используются сепараторы цен- трифужного типа для изоляции зародышей, на которой следует экстракция масла из зерна, отсеивание шелухи из волокон, в результате чего более мелкие частицы протеина и крахмала проходят сквозь сита для образования водяной суспензии из крахмала и клейковины, которая подвергается сепарации методом центрифугирования, зачастую в гидроклене.

Для дополнительного иллюстрирования, но не ограничения процесса данного изобретения и демонстрации уникального эффекта, оказываемого инокулумом в плане уменьшения содержания протеина в крахмале, полученном в результате помола с использованием воды, приводится следующий пример. Он показывает, также, что инокулум называет повышение степени расщепления белков во время процесса силосования, обеспечивая чистый крахмал более высокого качества.

Пример. Первоначальное зерно было подготовлено путем инокуляции зерна, имеющего содержание влаги 25% с использованием имеющегося для свободной продажи инокулума, известного, как Пайониэр 1186, Штаммы в инокулуме Пайониэр 1186 представляли собой соотношение в одинаковых 5 пропорциях Lactobaclllus plantarum 286 (АТСС 53187), как описано в патенте США № 4842871 и Lactobaclllus plantarum 287 в сочетании с Streptococcus faeclum 301 и Streptococcus faeclum 202 (АТСС 53519), как

10 описано в патенте США N° 4743454. Степень инокуляции составляла 10000 организмов на грамм зерна. Это зерно хранилось в анаэробном контейнере в течение 1 года, а затем было использовано для помола с использо15 ванием воды. Для замачивания и помола зерна использовалась следующая процедура, Крахмал из зерна, которое было иноку- лировано, вымачивался либо 24, либо 48 часов. Каждая проба подвергалась замачи0 ванию к помолу примерно в соответствии с процедурой, описанной в работе Андерсона Р.А. 1963 г Свойства зерновых с точки зрения помола с использованием воды: исследование в демонстрационных целях, Cereal

5 Science Todery 8:190. Вообще смеси выдерживались при температуре 52°С при ежечасном встряхивании в течение первой половины дня или около того и менее часто впоследствии, После замачивания отстой

0 сцеживался и подвергался анализу и избыточная жидкость удалялась из зерна путем впитывания. Пробы зерна грубо измельчаются смесителем типа А10 Янке и Кункеля и затем в свою очередь просеиваются с по5 .мощью стандартных в США сит. Фракция, которая задержалась в первом сите была измельчена несколько более тщательно два раза дополнительно с помощью ступки и пестика с добавлением воды с соблюдением

0 предосторожности для того, чтобы не повредить зародыши и частицы волокна и была вновь просеяна с помощью первого сита. Материал, остановленный ячеистыми ситами 200 и 270, промыт водой для более пол5 ного отделения крахмала, который проходил насквозь, от клейковины, которая задерживалась. После оседания крахмал отделялся от воды путем фильтрования.

Содержание протеина в контрольном

0 крахмале, который не подвергался инокуляции организмами, впоследствии сравнивалось с содержанием протеина в прошедшем обработку силосованном зерне. Для контрольной пробы после 24 часов содержание

5 протеина составляло 0,74%. Для прошедшего обработку инокулума содержание протеина после 24 часов составляло 0,55%. Это представляет уменьшение на 25%, После 48 часов содержание было выше и составляло 0,78% для прошедшего обработку силосованного зерна и 1,09% для контрольного крахмала. Это означает уменьшение на 37%. Различия между обработанным и контрольным материалами было значительным при Р 05. для обоих значений времени замачивания.

Различия между обработанным и контрольным материалом было значительными. В данном примере оба обработанных материала проходили помол одновременно. Первоначальное зерно было собрано на том же поле в то же время и подвергнуто обработке в течение 24 часов.

Данные показывают, что подвергаемое помолу с использованием воды зерно, ино- кулированное непатогенными организмами, уточненными здесь, позволяет получить более чистый зерновой крахмал при значительно уменьшенных затратах энергии. Следовательно, можно видеть, что изобретение обеспечивает достижение по крайней мере всех заявленных в связи с ним целей.

Формула изобретения

4. Способ по п. 1,отличающийся тем, что для силосования используют зерно с влажностью 22-25%.