Способ получения гидролизата растительного сырья Советский патент 1981 года по МПК C13K1/02 

(54; СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗАТА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

1

; Изобретение относится к микробйс логической промьшшенности, а именно к способу получения гидролизата рас тительного сьфья.

Известен способ приготовления питательной среды для культивирования микроскопических грибов-продуцентов, согласно которому осуществляют ферментивный гидролиз протосубтилином дрожжей белково-витаминного концентрата в водной суспензии в течение 6-8 ч при 45-А8°С и рН 7,2-7,3 Е Недостатками этого способа являются периодический характер npul ecса гидролиза, значительные потери продуктов гидролиза с остатком твердой фазы, большие потери ферментов, . которые удаляются вместе с продуктами гидролиза и инактивируются, экономическая нецелесообразность проведения процесса гидролиза при высокшг концентрациях ферментов в связи с большими их потерями.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гидролизата растительного сырья, заключающийся в введении в гидролизаппарат про.питанного сырья, противотоком к нему гидролиэукхцего агента, представляющего собой водный раствор кислоты, и в отделении гндролизата, при этом гидролизующкй агент вводят в верхнюю часть аппарата в количестве 20-30%,

10 а оставшееся количество - в зону, расположенную на 0,1-0,2 от общей кислоты всего слоя гкдролизуемого сырья,

Однако вещество, способствующее процессу гидролиза (кислота), непрерывно выводится из аппарата твердой и жидкой фазой, что приводит к значительным ее потерям и требует нейтрализации продуктов с помо10щью большого количества извести.

Цель изобретения - повышение выхода гидролизата и удешевление процесса. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гидролиэата растительного сырья, предусматривающем введение в гидролизаппарат пропитанного сьфья, гидролизующего агента, непрерьшную подачу воды противотоком к сырью и отделение гидролизата. Пропитанное сырье, гидролизующий агент и воду подают в гидролизаппарат раздельно, при этом гидролизующий агент вводят в количестве, обеспечивающем постоянную его концентрацию в зоне подачи, а в качестве гидролизующего агента используют ферментный препарат. Введение гидролизующего агента в зону подачи производят так, что расстояния от зоны подачи до места ввода и вывода сырья обратно пропорциональны соотношению сырья и подаваемой воды, а пропитку сьфья проводят водой или смесью воды с экстрактом в соотношении 1:1-10:1. Сущность способа заключается в следующем. В противоточный непрерывнодействующий гидролизаппарат с одной сторо ны подают исходное твердое сырье, а с другой - чистую жидкость (воду). Сухое твердое сырье пропитывается экстрактом или смесью экстрагента с Экстрактом, составленной в соотношении от 1:1 до 10;1, а затем поступает в аппарат и перемешивается противотоком к свободной жидкой фазе по всей длине аппарата за счет разности удельных весов, перколяции или прину дительного перемещения в режиме периодического погружения, а также сме шения и разделения. В среднюю часть гидролизаппарата подают ферментный препарат в количестве, обеспечивающем постоянную концентрацию ферментного препарата. Высокая концентрация фермента обеспе чивает создание в этой части высокоэффективной зоны гидролиза. Путем подачи кислоты или щелочи и нагрева через внешние теплопереданяцие поверх ности в этой зоне создаются оптималь ные условия для процесса гидролиза: температура и рН. Гидролизатмасса с высоким содержанием продуктов гидролиза и ферментов перемещается из зоны гидролиза к разгрузочному концу аппарата и контактирует с чистой жидкой фазой, поступающей в гидролизер. В результате противоточного 84 экстрагирования в этой зоне происходит извлечение продуктов гидролиза и ферментов из гидролизатмассы в свободную жидкую фазу, которая поступает отсюда в зону гидролиза. Таким образом, из гидролизера выходит отработанный твердый материал с незначительным содержанием продуктов гидролиза и ферментов, которые возвращаются жидкой фазой-в зону гидролиза. Жидкая фаза с высоким содержанием продуктов гидролиза и ферментов из зоны гидролиза перемещается к месту вывода экстракта из аппарата и контактирует с твердой фазой, поступающей в гидролизер и пропитанной чистым экстрагентом или смесью экстра- гента и экстракта. В результате противоточного реэкстрагирования в этой зоне происходит извлечение продуктов гидролиза и ферментов из свободной жидкости в жидкую фазу, пропитывающую материал, который поступает отсюда в зону гидролиза. Вследствие этого из гидролизаппарата выходит экстракт с пониженной концентрацией ферментов. Содержание продуктов гидролиза и ферментов в экстракте зависит от состава жидкости, пропитывающей твердый материал, и повышается с увеличением доли экстракта в пропитьшающей смеси. Таким образом, в середине аппарата локализуется зона гидролиза с высоким содержанием ферментов и продуктов гидролиза, ограниченная с одной стороны зоной противоточного экстрагирования фермента и продуктов гидролиза из твердой фазы, а с другой - зоной противоточного реэкстрагирования фермента продуктов гидролиза из жидкой фазы. Время пребывания продуктов в зонах экстрагирования и реэкстрагирования, а следовательно,и длина этих зон определяются соотношением количеств твердой и жидкой фаз в питании.Чем больше это соотношение,тем глубже идет процесс экстрагирования из жидкой фазы в твердую и затруднительнее - обратный процесс извлечения растворимых веществ и твердого материала в жидкость.Вслед,ствие этого зону подачи фермента в гидролизаппарат целесообразно выбрать таким образом, чтобы длина участков от этой зоны до места подачи сырья и до места вывода отработанного продукта была соответственно обратно пропорциональна соотношению твердой и жидкой Ьаз. Путем местного подогрева и подачи подкисляющего или подщелачивающего агента в зоне гидролиза поддерживаютс оптимальные условия для процесса гидролиза: температура и рН. Пример 1. Сухую порошковую хлореллу с влажностью 8% и содержание общего азота 7,2% в количестве 250 г пропитывают в аппарате с мешалкой в 750 г смеси воды иконечного экстракта в соотношении 0,8:1. Суспензию под щелачивают до рН 6,5, затем непрерывно подают сверху в вертикальную колонку в течение часа. В это время точ но так же готовят следующую порцию биомассы для очередной загрузки. Снизу в колонку непрерьгано подают воду в количестве 500 г/ч, что обеспечивает соотношение свободной жидкой фазы и жидкости, впитанной твердым продуктом, 2:3. В зону, разделяющую колонку в соотношении (сверху вниз) 2:3, дозируют 20%-ный водный раствор ферментного препарата Г10Х (чистый. без наполнителя) в количестве 8,1 г/ч обеспечивающем его постоянную концентрацию 2% в средней зоне колонки. Твердая и жидкая фазы перемещаютс в колонке непрерывно и противоточно за счет разности их удельных весов. Из верхней части сливают экстракт в количестве 1078 г/ч с содержанием об щего азота 620 мг % и унесенной хлореллы 0,35%. 3 этого количества отб раются 416,3 г экстракта для пропитк сухой хлореллы в смеси с 333,7 г вод как описано вьше. Достигаемая степень гидролиза 48,0%. Из нижней части колонки выводят отработанную хлореллу в количестве 420 г/ч с влажностью 46,2%. В рубашку колонки подают горячую воду из термостата, благодаря чему поддерживается температура +45°С, об щее время пребывания хлореллы в гидр лизере-экстракторе составляет 2 ч. По методаке Государственного контрольного института медицинских и биологических препаратов им. Tepjaceвича ферментативный гидролиз хлореллы проводят в периодическом режиме в течение более суток, при этом достигается также концентрация общего азота в экстракторе 620 мг %. . Несмотря на то, что расход фермента составляет 1,6 вес.% сухой хлореллы (по сравнению с 0,672% в предлагаемом способе), обеспечивается отнр;сительно невысокая его концентрация в жидкости 0,267 % (по сравнению с 2% в предлагаемом способе). Пример 2. Во вторую секцию горизонтального снесительно-отстойного 10-ступенчатого гидролизера-экстрактора загружают кукурузную муку в количестве 800 г/ч сухого веще ства с содержанием 92% полисахаридов. Сухая мука предварительно пропитьюается в первой секции аппарата 1600 г водой или смесью воды и экстракта, составленной в соотношении 0,5:1. В двенадцатую секцию непрерывно подают воду в количестве 960 г/ч, что обеспечивает соотношение -свободной жидкой фазы и жидкости, впитанной твердым продуктом, 3:5. В пятую секцию аппарата, которая разделяет контактную зону на участке с числом секций 3 и 5 (не считая первой секции, где происходит замачивание) непрерьгено дозируют ферментный препарат at -аспарагинаэа в количестве 69,2 МЕ/ч, обеспечивающем его по-стоянную концентрацию в этой секции 1,6 МЕ/Ч кукурузной муки, при этом достигается степень гидролиза 31,9 % и выход полисахаридов 15%. Твердая и жидкая фаза перемещаются из одной секции в другую противотоком друг к другу в режиме смещения, разделения и последукяцей транспортировки через переточные и перегрузочные устройства Общее время пребывания кукурузной муки в гидролизере-экстракторе составляет 4 ч. Из второй секции аппарата сливают экстракт в количестве 2016 г/ч с содержанием полисахаридов 10,1%, ферментов 0,036 МЕ/г жидкости и унесенной муки 0,8 вес. %. С противоположной стороны из десятой секции выводят отработанную кукурузную муку в количестве 1343 г/ч с влажностью 53,2 %/ч. В рубашки пятой, шестой и седьмой секций подают пар, благодаря чему в этих ч:екциях поддерживается температура . В этих же секциях устанавливают постоянное значение рН 7. Таким образом, наряду с технологическим преимуществом предлагаемого способа достигается эконо шя за счет снижения расхода фермента с одновременной интенсификацией процесса за счет повышения концентрации фермента в зоне реакции. Использование предлагаемого спороба позволяет существенно снизить расход- ферментных препаратов за

счет повьшения концентрации фермента на участке гидролиза, расположенном в месте подачи фермента.

Формула изобретения

подачи, а в качестве гидролизующего агента используют ферментный препарат.

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что введение гидролизующего агента в зону подачи производят, так, что расстояния от зоны подачи до места ввода и вывода сырья обратно пропорциональны соотношению сырья и подаваемой воды.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

по заявке 2699750/ 3, кл. С 12 D 13/10 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 709678, кл. С 13 К 1/02, 1977.