ПЕРЕРАБОТКА МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН

Данное изобретение относится к обработке масличных семян, которые уже были прежде раздавлены и из которых уже экстрагировано масло. Такие масличные семена будут называться здесь “обезжиренными”. Предпочтительными семенами для способа по изобретению являются соевые бобы, семена канолы (называемые также семенами рапса), семена подсолнечника, семена хлопчатника, семена кунжута и семена сафлора. Особенно предпочтительными обезжиренными масличными семенами являются жмых канолы, известный как “белые хлопья”. Другим предпочтительным видом обезжиренных масличных семян является шрот из соевых бобов.

Семена масличных культур обычно содержат от около 20 до около 40% масла, причем процентное содержание масла варьирует в зависимости от типа семян. (Все процентные содержания, приведенные в данном описании, являются весовыми). Семена раздавливают и обезжиривают обычным образом, таким как экстракция органическим растворителем с последующим удалением растворителя. Такой известный процесс удаляет из семян все масло или его большую часть и оставляет хлопья, известные как жмых масличных семян. Необязательно, такие хлопья могут быть тестированы (обработаны нагреванием) и получаемый при этом продукт известен как шрот масличных семян. Жмых и шрот являются обезжиренными масличными семенами, находящимися в объеме данного изобретения. Жмых и шрот богаты протеином. В некоторых масличных семенах, в частности, канолы, протеин имеет хороший баланс незаменимых аминокислот, низкий молекулярный вес и не является сильно аллергенным для людей или животных. Некоторые обезжиренные масличные семена имеют также высокое содержание волокон, и легкость их удаления варьирует в зависимости от типа семян. Однако такие протеин и волокна не очень широко используются в промышленности из-за присутствия непищевых веществ в обезжиренных масличных семенах. Эти вещества включают фитиновую кислоту и фитат (которые обычно составляют около 3 процентов от жмыха канолы и около 1,7% соевого шрота), а также (в некоторых масличных семенах) полифенольные соединения. Присутствие таких непищевых веществ снижает ценность обезжиренных масличных семян в качестве пищевой добавки.

Соответственно, желательно иметь способ, которым можно было бы обрабатывать обезжиренные масличные семена для получения ряда продуктов различного состава, включая продукт, богатый волокном, один или более продуктов, богатых белком, и продукт, богатый сахарами.

Согласно изобретению, обезжиренные масличные семена подвергают ряду последовательных обработок. Для удобства описания они будут называться фазами I-IV, хотя следует понимать, что каждая фаза не обязательно следует немедленно за предыдущей фазой, и что фазы III и IV проводят с разными промежуточными продуктами, а также, что могут быть вставлены или добавлены другие дополнительные обработки, если требуется. Кроме того, как обсуждается ниже, некоторые фазы являются необязательными.

(а) Обработка фазы I

В фазе I освобожденные от растворителя обезжиренные масличные семена суспендируют в воде при рН 3-9 с предпочтительными значениями рН от 7 до 9. Обезжиренные масличные семена тщательно перемешивают с водой. Температура перемешивания не является критической, но предпочтительно она является температурой окружающей среды или выше. Особенно предпочтительно каким-либо образом нагреть смесь до температуры 50-95°С, так как это повышает растворимость некоторых компонентов обезжиренных масличных семян. Обычно нагревание может быть осуществлено предварительным нагреванием воды с последующим ее добавлением к обезжиренным масличным семенам. Смесь перемешивают, чтобы обеспечить тщательное смешивание. Период перемешивания не является критическим, и подходящими являются, например, периоды от 5 мин до 2 ч. После этого взвесь фильтруют для того, чтобы отделить большую часть твердых веществ от жидкости. Обычно это может быть сделано отжимом, например, в ленточном фильтре, и, если требуется, с последующей дополнительной фильтрацией отделенной жидкости для удаления как можно большего количества нерастворимых веществ. Фильтрация дает жидкий экстракт и твердый остаток (известный как “лепешка”). И отжим, и дополнительная фильтрация могут быть проведены, если требуется, на нескольких стадиях, чтобы улучшить разделение жидкой и твердой фаз.

Предпочтительно оборудование, используемое для фильтрации, пропускает мелкие твердые частицы необолочечной части семян ("клеточный материал"), чтобы они попали в экстракт. Такой клеточный материал богат белком. Однако это оборудование не должно иметь такие большие отверстия, чтобы допустить прохождение большей части оболочечной части семян и других богатых волокнами твердых веществ, которые присутствуют в обезжиренных масличных семенах. Самые мелкие отверстия используются обычно в дополнительных фильтрах. Фильтры с отверстиями 25 мкм являются предпочтительно, самыми мелкими используемыми фильтрами, и фильтры с отверстиями 2500 мкм являются предпочтительно самыми крупными используемыми фильтрами. Особенно предпочтительными используемыми фильтрами являются те, которые имеют отверстия от 50 до 500 мкм. Поскольку обезжиренные масличные семена иногда содержат частицы клеточного материала (мякоти), имеющие более крупные размеры до около 75 мкм, наиболее предпочтительным диапазоном отверстий фильтров является диапазон от 100 до 250 мкм. Указанные наиболее предпочтительные фильтры должны позволить таким частицам мякоти проходить в экстракт. Твердые вещества, которые остались во время стадии дополнительной фильтрации, добавляют к твердым веществам, оставшимся на стадии отжима. В данном документе их вместе называют “фильтровальной лепешкой”.

Фильтровальная лепешка обычно содержит около 30-50% сухих веществ, содержащихся в исходных обезжиренных масличных семенах, хотя данное количество может варьировать в зависимости от типа используемых масличных семян и способов, используемых для отделения их от экстракта. Ее сушат обычным способом, например, кольцевой сушкой или распылительной сушкой, получая сухой материал, который может служить кормом для жвачных (называемый здесь продуктом фазы I). Продукт фазы I имеет повышенное количество белка (приблизительно 20-40% протеина по сухому веществу, если исходным материалом являются жмых канолы), и он также содержит большую часть полифенольных соединений и некоторое количество фитиновой кислоты, содержащихся в исходных обезжиренных масличных семенах.

(b) Обработка фазы II

Экстракт после обработки фазы I (который предпочтительно содержит небольшие частицы мякоти семян) обрабатывают щелочным веществом (что называется здесь обработкой фазы II), чтобы довести рН до уровня выше 9. Предпочтительным уровнем рН является 10,5-11,5.

Обработка щелочным веществом помогает солюбилизировать некоторое количество белка, содержащегося во фрагментах мякоти (клеточного материала) в экстракте, извлеченном при обработке фазы I. Кроме того, выбранное щелочное вещество может быть веществом, которое будет образовывать нерастворимые кристаллы фитата, которые легко осаждаются. Например, если щелочным веществом является оксид кальция (СаО) или гидроксид кальция (Са(ОН)₂ ), то фитиновая кислота будет реагировать с ним, образуя фитат кальция, который является нерастворимым и образует крупные кристаллы, легко выпадающие в осадок из фильтрата при рН выше чем около 10, и поэтому могут быть легко отделены от жидкой фазы экстракта при условии, что использовано рН по меньшей мере 10. Аналогично, и другие щелочные вещества с двухвалентными атомами металла имеют тенденцию образовывать крупные, легко удаляемые кристаллические фитаты при рН выше 10, и такие щелочные вещества также могут быть использованы, если этому нет противопоказаний (например, из-за того, что они ядовиты). Гидроксид натрия является менее предпочтительным в качестве щелочного вещества из-за того, что кристаллы фитата, которые он образует (фитат натрия), имеют тенденцию быть более мелкими и менее плотными, чем кристаллы фитата кальция, и потому их труднее отделить.

Обычно обработка начинается с добавления СаО или Са(ОН)₂,_{пока не будет достигнуто рН около 11. Регулирование рН экстракта обычно осуществляют при комнатной температуре, Затем фитат кальция выпадает в осадок из жидкости. Необязательно, жидкость затем нагревают до 40-60°С и взбалтывают. Обработка щелочным веществом (обработка фазы II) может продолжаться в любое подходящее время, необходимое для осаждения большинства присутствующего фитата. Если требуется отобрать часть фитатов, присутствующих в более мелких частицах мякоти семян, может потребоваться более продолжительное время. Поэтому, хотя продолжительность обработки фазы II и не является критической, установлено, что период обработки от 5 мин до 2 ч является подходящим.}

Предпочтительным верхним пределом рН при обработке фазы II является рН 12. Хорошие результаты могут быть получены без использования более высоких рН, поскольку повышение рН увеличивает вероятность побочных реакций, которые могут повредить белок в обрабатываемой жидкости. Однако более высокие рН могут быть использованы там, где риск побочных реакций является допустимым.

Твердые вещества в экстракте после установления желательного рН (называемые здесь “твердыми веществами фазы II”) отделяют от оставшейся жидкости. Для отделения твердых веществ можно использовать любой подходящий способ, такой как фильтрация или центрифугирование. Твердые вещества фазы II сильно обогащены фитатом. Если, что предпочтительно, щелочным веществом, использованным для обработки фазы II, является СаО или Са(ОН)₂ , то фитат будет представлять собой фитат кальция. Твердые вещества фазы II являются новым продуктом, содержащим по меньшей мере 5% фитата, предпочтительно по меньшей мере 10% фитата, со значительным количеством белка и некоторого другого материала, такого как волокно. В случае, когда твердые вещества II получены из жмыха канолы, твердые вещества фазы II обычно имеют более 10% фитата и около 35-50% белка. Твердые вещества фазы II могут быть дополнительно подвергнуты реакции, как представлено ниже для фазы III, для получения дополнительных продуктов.

То, что остается после удаления твердых веществ фазы II, представляет собой щелочную жидкость, называемую здесь “жидкостью фазы II”.

(c) Обработка фазы III (необязательная)

Фаза III является необязательным процессом для обработки твердых веществ фазы II.

Твердые вещества фазы II могут быть, если требуется, введены в реакцию с подходящей кислотой (например, НСl, чтобы понизить рН до примерно 1-5, предпочтительно до 2-4. Это будет называться здесь “обработкой фазы III” и является необязательной частью способа. Обработка кислотой служит для того, чтобы солюбилизировать фитат и фитиновую кислоту в твердых веществах фазы II, при этом получают жидкую фазу, которая содержит фитат (жидкость фазы III) и твердую фазу (твердые вещества фазы III). Они могут быть разделены любым обычным способом, таким как центрифугирование или фильтрация.

Жидкость фазы III может быть, необязательно, обработана ферментным препаратом, содержащим фитазу, до или после разделения жидкости фазы III и твердых веществ фазы III. Фитаза может гидролизовать весь фитат или часть фитата, содержащегося в жидкости фазы III, с получением инозитола - ценного пищевого продукта.

После отделения от жидкости фазы III, твердые вещества фазы III сушат. Твердые вещества фазы III после сушки содержат менее чем около 50% белка (точное количество будет зависеть от исходных обезжиренных масличных семян) и содержат также некоторое количество волокна (количество которого также будет зависеть от исходных обезжиренных масличных семян). У шрота канолы содержание белка обычно находится в интервале 40-50%. Твердые вещества фазы III представляют собой продукт, который может успешно использоваться в кормах для животных или в пищевых продуктах для людей. Он, необязательно, может быть объединен с богатым источником белка (таким как, например, другие продукты, полученные в ходе обсуждаемой ниже фазы IV) для повышения его кормовой или пищевой ценности.

(d) Обработка фазы IV

Фаза IV представляет собой необязательную обработку жидкости фазы II.

Жидкая фракция, полученная при обработке фазы II, богата белком и может быть обработана для извлечения белка. Может использоваться несколько необязательных способов. Одним подходящим способом является ультрафильтрация, позволяющая соединениям низкой молекулярной массы пройти через фильтр, задерживая при этом белок. Другим подходящим способом является осаждение белка. Предпочтительным способом осаждения белка является вызываемое нагреванием свертывание белка при нагревании жидкой фазы до температуры 70-120°С, предпочтительно до 90-110°С, в течение времени, достаточно короткого для того, чтобы не разрушить белки (например около 6 мин при 95°С), или изоэлектрическое осаждение при постепенном добавлении разбавленной кислоты до тех пор, пока рН жидкости не приблизится к изоэлектрической точке основных белков в жидкости, как известно в данной области для удаления белка из раствора. Если белки осаждаются, еще более предпочтительно использовать стадию ультрафильтрации после осаждения так, чтобы удалить любые более растворимые белки, которые не выпали в осадок.

Осажденный белок затем обезвоживают известным способом (таким как фильтрация или центрифугирование) и сушат (в кольцевых или распылительных сушилках), получая новый высокоценный, богатый белком концентрат (продукт 1 фазы IV), который обычно содержит более 80% белка, менее 1% фитата и имеет индекс диспергируемости меньше 5%. Как использовано в данном описании и в прилагаемой формуле изобретения, индекс диспергируемости рассчитывают согласно официальному методу AOSC (American Oil Chemists Society) Ba 10-65, в редакции 1999 г. Этот метод предлагает оценивать диспергируемый в воде белок в виде процента от общего белка.

Продукт 1 фазы IV пригоден для использования в кормах или пищевых продуктах или может комбинироваться с другими кормами или пищевыми продуктами для повышения содержания в них белка.

После того, как белок выпадет в осадок, оставшуюся жидкость предпочтительно подвергают ультрафильтрации, например, путем ее пропускания через мембраны молекулярного сита. Задержанный материал (ретентат) после такой ультрафильтрации представляет собой густую жидкость, которая может быть оставлена в жидком виде или высушена любым обычным способом для образования нового твердого продукта (продукт 2 фазы IV). Этот продукт также богат белком. Содержание белка в продукте 2 фазы IV варьирует в зависимости от размера используемых молекулярно-ситовых фильтров и числа проходов через такие фильтры и может составить 50-100% белка, но будет содержать менее 1% фитата и иметь индекс диспергируемости (как он определен выше) более 40%. Продукт 2 фазы IV пригоден для использования в кормах или пищевых продуктах. Он также пригоден для использования в качестве ингредиента лосьонов для кожи и косметических продуктов.

Оставшаяся жидкость (называемая здесь продуктом 3 фазы IV) бедна белком, но богата сахарами. Она пригодна в качестве исходного материала для этанольной ферментации или может быть высушена любыми обычными методами извлечения сахаров. В особенно предпочтительном варианте, продукт 3 фазы IV подвергают нанофильтрации, и ретантат сохраняют как продукт 4 фазы IV. Жидкость, которая прошла через нанофильтрацию, представляет собой в основном воду с некоторыми минералами. Она может быть слита в отходы или может быть рециркулирована на фазу I с добавлением восполняющей воды, которую добавляют к обезжиренным масличным семенам в фазе I. Ретантат (продукт 4 фазы IV) содержит большую часть сахаров и остаточного белка, которые были в продукте 3 фазы IV, но является более концентрированным и содержит меньше загрязнений. Продукт 4 фазы IV может быть высушен или оставлен в виде жидкости. Он является хорошей ферментационной средой и может использоваться в качестве ингредиента корма или пищевого продукта.

Схемы

Изобретение будет ниже дополнительно описано со ссылкой на чертежи, на которых

фиг. 1 - блок-схема процесса обработки обезжиренных масличных семян по изобретению, она соответствует тому, что названо в описании обработкой фазы I;

фиг. 2 - блок-схема процесса обработки жидкости, полученной в процессе по фиг. 1, она соответствует тому, что названо в описании обработкой фазы II;

фиг. 3 - блок-схема необязательного дополнительного процесса обработки твердого продукта полученного в процессе по фиг. 2, она соответствует тому, что названо в описании обработкой фазы III.

фиг. 4 - блок-схема необязательного дополнительного процесса обработки жидкого продукта, полученного в процессе по фиг. 2, она соответствует тому, что названо в описании обработкой фазы IV.

Изобретение теперь дополнительно описывается со ссылкой на чертежи на примерах, показывающих обработку типичного обезжиренного жмыха канолы. Данное описание относится к предпочтительным в настоящее время вариантам выполнения, и возможны модификации без выхода из объема изобретения.

Обращаясь вначале к фиг. 1, освобожденные от растворителя обезжиренные масличные семена 10 смешивают с водой 11 и, необязательно, с рециркулированной водой 501 с последней стадии процесса (фиг. 4) в реакционном резервуаре 14, чтобы получить суспензию. Предпочтительно, воду подогревают перед тем, как добавить ее в резервуар 14. Если требуется, рН регулируют добавлением кислотного вещества (кислота 12) или щелочного вещества (оксид кальция 13) до рН 3-8. Суспензию перемешивают (схематично показанной мешалкой 15) и, необязательно, нагревают (схематично показанной нагревательной спиралью 16).

После того, как вода и масличные семена будут тщательно перемешаны, полученную суспензию затем отводят по трубопроводу 111 и отжимают на ленточном фильтре 17, который показан схематично как имеющий две ленты 112 и 113, которые перемещаются по валкам 114 и 115, соответственно. Эти ленты ориентированы таким образом, что они постепенно приближаются друг к другу по мере прохождения суспензии справа налево на фиг. 1. Экстракт 116 отделяется от суспензии и собирается в подходящую емкость 140. Влажная фильтровальная лепешка 120 выдавливается из зазора 121 между лентами. Фильтровальная лепешка 120 может быть смешана с дополнительной водой 117 и возвращена на ленточный фильтр для дополнительного отжима (показано стрелкой 130). Когда совершен достаточный отжим, экстракт 140 подают по трубопроводу 141 в устройство для механического удаления мезги, показанное схематично с позицией 118. Это устройство имеет фильтр 119, на задерживающий твердые вещества (известные как "мезга"). Твердые вещества после отжима и дополнительной фильтрации для удаления мезги предпочтительно направляют (как показано стрелками 131 и 132, соответственно) на обезвоживание и сушку, например в кольцевую сушилку 135 для получения твердого продукта 100 (продукт фазы I), который может использоваться в кормах для жвачных. Оставшийся после удаления мезги экстракт 150 собирают. Если требуется, дополнительная фильтрация депульпация может осуществляться несколько раз, как показано стрелкой 122 рециркуляции, прежде чем экстракт будет собран.

Обращаясь теперь к фиг. 2, экстракт 150 смешивают со щелочным веществом 20 (например, с оксидом кальция) для достижения рН выше 9 (предпочтительно, рН 10,5-11,5) и нагревают в реакционном резервуаре 21 при перемешивании (схематично показанной мешалкой 22) и нагревании (схематично показанной нагревательной спиралью 23). По трубопроводу 24 отводят подходящее количество смеси для помещения в корзину 25 или центрифуги 26. Твердые и жидкие компоненты разделяют центрифугированием. Твердые вещества 200 (твердые вещества фазы II) извлекают. Жидкость 201 (жидкость фазы II) также извлекают.

Обращаясь теперь к фиг. 3, твердые вещества 200 смешивают с кислотой 30 и нагревают в реакционном резервуаре 31, как схематично показано нагревательной спиралью 32. Смесь перемешивают, как схематично показано мешалкой 33. Возможно, добавляют фитазу 34 и продолжают перемешивание. Затем смесь отводят по трубопроводу 35 в центрифугу 36, помещая ее в корзину 37 центрифуги. Затем смесь центрифугируют до тех пор, пока она не разделится на жидкость 38 и твердые вещества 39. Твердые вещества 39 отводят и, если требуется, сушат в кольцевой сушилке 315 с получением твердого продукта 300, который используют в качестве корма для животных или ингредиента корма. Жидкость 38 отводят по трубопроводу 310 в емкость 311. Если в реакционный резервуар 31 вводили фитазу 34, то жидкость будет богата инозитолом. Если в реакционный резервуар 31 не вводили фитазу 34, то жидкость будет богата фитатом и может быть обработана фитазой путем добавления фитазы (312) в емкость 311. В любом случае получают продукт 301, представляющий собой богатую инозитолом жидкость. Как показано на схеме, этот продукт отводят по трубопроводу 315 в контейнер 316.

Обращаясь теперь к фиг. 4, жидкость 201 обрабатывают для осаждения белка путем ее нагревания в реакционном резервуаре 401 (как схематично показано нагревателем 402) или медленного добавления кислоты 403, приводя к образованию свернувшегося сгустка 404 поверх жидкости. Затем содержимое резервуара 401 фильтруют или центрифугируют, чтобы выделить свернувшийся сгусток 404, как схематично показано фильтровальным сосудом 405; при этом свернувшийся сгусток задерживается на фильтре в виде твердого белкового концентрата 406. Твердые вещества (концентрат) 406 сушат, если требуется, как схематично показано кольцевой сушилкой 420, получая продукт 4001 (продукт 1 фазы IV). Жидкость 407, прошедшую через фильтр, подвергают ультрафильтрации, показанной схематично на 408, а ретентат 409 от этой ультрафильтрации отводят с получением продукта 4002 (продукт 2 фазы IV). Ретентат 409 отводят как густую жидкость, но, если требуется, он может быть высушен в твердый продукт (на схеме не показано). Продукт 4002 богат белком и может использоваться как кормовой или пищевой продукт или в качестве ингредиента для косметических и терапевтических продуктов. Оставшаяся после ультрафильтрации жидкость 410 богата сахарами. Она может извлекаться непосредственно, как показано пунктирной линией 411, в виде продукта 4003 (продукт 3 фазы IV), который (необязательно), может быть использован в качестве ферментационной среды. Альтернативно, жидкость 410 может быть подвергнута нанофильтрации 412 так, чтобы сконцентрировать сахара в ретентате 413, который выпускают в сборник, получая продукт 4004 (продукт 4 фазы IV) , как показано пунктирной линией 415.

Нанофильтрация не является обязательной, но служит для получения продукта 4004, который является более концентрированным, чем продукт 4003, с меньшим загрязнением минералами (золой). Если проводят нанофильтрацию, то жидкость 500, проходящая через фильтры, включает главным образом воду и минералы. Она может быть рециркулирована в качестве части воды, поступающей в резервуар 14 на фиг. 1, или слита в отходы, или ее минералы могут быть извлечены.

Изобретение будет теперь пояснено примерами, показывающими обработку согласно одному предпочтительному варианту изобретения для обезжиренного шрота канолы.

Пример 1. Начальное разделение на богатую белком жидкость и корм для жвачных (обработка фазы I)

25 кг обработанных гексаном для экстракции масла белых хлопьев канолы получали от коммерческого производителя в г.Саскачеван, Канада. Гексан испарялся при температуре окружающей среды до момента, когда гексан уже не обнаруживался детектором растворителя, получая очищенные от растворителя белые хлопья. Очищенные от растворителя белые хлопья измельчали в шаровой мельнице, чтобы разрушить крупные комки и получить однородный шрот - исходный материал для экстракции. Этот материал смешивали с 756 кг воды, которую предварительно нагревали до 50°С, и добавляли к смеси 1,7 л 10%-ной взвеси СаО. Материал перемешивали в ленточном смесителе, пока не достигали однородной консистенции. Проверили рН смеси, который составил 8,0. Данный материал затем перемешивали в течение 10 мин в ленточном смесителе.

Затем материал пропускали через ленточный пресс-фильтр непрерывного действия фирмы Frontier Technology, Inc. Ленточный пресс-фильтр отжимал материал между двумя полипропиленовыми моноволокнистыми лентами, проходящими поверх ряда валков и постепенно сближающимися по мере продвижения материала через пресс-фильтр. Порозность ленты была такой, что пропускала воздух со скоростью 0,15 м³ /с. Материал вручную вводили в бункер пресса, чтобы обеспечить равномерный поток материала между лентами. Материал разделяли на жидкий экстракт (именуемый здесь жидкостью фазы 1) и оставшуюся “фильтровальную лепешку” (именуемую здесь твердыми веществами фазы 1) до полного прохода через пресс-фильтр. Затем жидкость фазы 1 пропускали через дополнительный фильтр со 150 мкм отверстиями. При этом получали следующий экстракт, который пропускали через сито, и остаточную мезгу. Эта процедура служит для того, чтобы удалить большинство частиц шелухи из экстракта. Затем мезгу вводили в фильтровальную лепешку (твердые вещества фазы 1), а экстракт, полученный при дополнительной фильтрации добавляли к жидкости фазы 1.

На необязательной стадии, твердые вещества фазы 1 (фильтровальную лепешку) дополнительно обрабатывали. Эти вещества смешивали с водой при 50°С в ленточном смесителе, пока не достигали однородной консистенции. Данный материал пропускали через ленточный пресс-фильтр, как описано ранее, чтобы получить дополнительный экстракт и фильтровальную лепешку. Экстракт пропускали через дополнительный фильтр, как описано выше. Мезгу добавляли к фильтровальной лепешке, а очищенную от нее жидкость добавляли к жидкости фазы 1.

Фильтровальную лепешку, полученную при втором проходе через ленточный пресс-фильтр, смешивали с 23 л воды при 50°С в ленточном смесителе, пока не достигали однородной консистенции. Данный материал пропускали через ленточный пресс-фильтр, как описано выше, чтобы получить дополнительный экстракт и фильтровальную лепешку. Экстракт пропускали через дополнительный фильтр, как описано выше, и мезгу добавляли к конечной фильтровальной лепешке (твердые вещества фазы 1). Конечную фильтровальную лепешку анализировали на содержание белка и сухих веществ (результаты приведены в табл. 1 ниже). Экстракт добавляли к жидкости фазы 1.

Хотя повторные проходы через пресс-фильтр являются предпочтительными, а дополнительная фильтрация улучшает разделение, изобретение допускает однократный проход, если это желательно, и тогда результат одного прохода будет продуктом фазы 1. Описанные в таблице жидкость фазы 1 и твердые вещества фазы 1 являются продуктами трех проходов, каждый, через пресс-фильтр и дополнительный фильтр. Данные продукты использованы в последующих примерах.

Пример 2. Концентрирование фитатов в твердом продукте (обработка фазы II)

Свободный от мезги экстракт от трех проходов через ленточный пресс-фильтр (жидкость фазы 1) помещали в 100 л паровой котел и к экстракту добавляли 1,7 л 10%-ной взвеси СаО. Во время фазы экстракции температура экстракта снижалась до температуры окружающей среды. Величина рН экстракта при температуре окружающей среды после добавления СаО составила 11,0. В котел подавали пар, пока температура экстракта не повышалась до 50°С. Экстракт выдерживали при 50°С в течение 3-минутного периода.

Затем экстракт центрифугировали при 5000 G в течение 2 мин в корзине центрифуги. Отделенную жидкость сливали и собирали (жидкость фазы II). Твердые частицы из центрифуги ресуспендировали в равном объеме воды (при температуре окружающей среды) и вновь центрифугировали при 5000 G в течение 2 мин, чтобы вымыть растворимый материал, связанный с частицами. Все частицы (твердые вещества фазы II) объединяли и анализировали на содержание белка, сухих веществ и фитиновой кислоты. Установлено, что сухие вещества включают 14,9% фитиновой кислоты и 45,17% белка.

Пример 3. Дефитинизация твердого продукта (обработка фазы III)

Твердые вещества фазы II, полученные в примере 1, хранили и замораживали до дня проведения обработки фазы III. Однако если требуется, обработка фазы III может быть проведена немедленно после фазы II.

Оттаивали 150 г образец хранившихся замороженных твердых веществ фазы II. От этого образца отделяли четыре 10 г пробы и каждую смешивали с 15 мл воды при комнатной температуре. К каждой пробе по каплям добавляли НСl до тех пор, пока рН не снижался до 3,5. Затем температуру каждой пробы повышали до 50°С.

К каждой из четырех проб добавляли различные количества фитазы. Эти количества составляли, соответственно, 25, 15, 10 или 5 FTU (фитазных единиц) фитазы Naturphos^® (фирмы BASF). Одна единица фитазной активности (1 FTU) определяется как количество содержащего фермент продукта, которое высвобождает 1 мкмоль неорганического фосфора в минуту из избытка фитата натрия при 37°С и рН 5,5. После добавления фитазы пробы выдерживали при 50°С при постоянном перемешивании. Через 30, 60, 90 и 120 мин после добавления фитазы, из каждой пробы отбирали по 5 мл и немедленно смешивали с 15 мл охлажденной льдом 0,70N HCl для инактивации фитазы.

Фитат извлекали из каждой пробы встряхиванием в течение 3 ч при комнатной температуре. Затем пробы центрифугировали при 16000 G в течение 10 мин и из каждой удаляли отделенную жидкость. К этой жидкости добавляли 2,5 мл хлороформа и центрифугировали в течение 10 мин при 10000 G с получением двух слоев. Верхний слой отбирали и вводили в устройство для жидкостной хроматографии высокого давления. Содержание фитата определяли по площади пика фитата в сравнении со стандартной кривой, полученной с известными количествами фитата.

Содержание фитата определяли также в пробе твердых веществ фазы II, которую не подвергали обработке фитазой, как описано в данном примере. Необработанные твердые вещества фазы II имели содержание фитата 14,90% по сухому веществу.

Табл. 1 показывает содержание фитата в необработанных твердых веществах и в пробах, отобранных в различные моменты времени после добавления фитазы к пробам. Удаление фитата из твердых веществ зависело от количества фермента и продолжительности реакции. При вводе в реакционную смесь 25 FTU, фитат не обнаруживали через 60 мин после ввода фитазы. При 15 и 10 FTU для полного удаления фитата требовались более длительные периоды инкубации, а при 5 FTU, остаточный фитат все еще обнаруживался в смеси спустя 120 мин после ввода фермента.

Таблица 1. Содержание фитата в твердом продукте (вес.% по сухому веществу) без добавления фитазы (время 0) и при различной длительности инкубации с указанными количествами фитазы

Пример 4.

Фаза IV. Извлечение богатых белком материалов

Жидкость, отделенную при центрифугировании экстракта в примере 2 (жидкость фазы II), отстаивали и помещали в 100 л паровой котел. Пар в котел подавали так, что температура экстракта достигала 95°С. Температуру 95°С поддерживали в течение 5 мин и затем через рубашку парового котла пропускали холодную воду. Холодную воду пропускали в течение 20 мин. В верхнем слое экстракта во время этой процедуры нагревания и последующего охлаждения образовался белковый осадок или сгусток. Затем содержимое парового котла пропускали через нейлоновое сито с отверстиями 200 мкм (сито Nitex™ фирмы Great Western Manufacturing Company, Inc.). Сгусток собирали на сите, в то время как жидкость проходила через сито и собиралась в поддоне.

Сгусток затем снимали с сита и помещали в сырную форму шириной 305 см, длиной 457 см и высотой 152 см. Затем форму помещали в сырный пресс и отжимали в течение 10 мин под давлением при 34 кПа, с последующим отжимом в течение 10 мин при 69 кПа, а затем с отжимом в течение 10 мин при 138 кПа, в течение 10 мин при 207 кПа, и, наконец, с отжимом в течение 20 мин при 276 кПа. Жидкость, отделенную при этом, добавляли к жидкости, полученной при исходном дренаже через сито. Всю жидкость объединяли вместе (жидкость фазы IV). После завершения процедуры отжима давление сбрасывали и белковый осадок (сгусток, - продукт 1 фазы IV) анализировали на содержание белка, сухих веществ и фитата.

Жидкость, оставшуюся после отделения сгустка (жидкость фазы IV), пропускали через ультрафильтрационную мембрану с порогом отсечения по молекулярной массе 10000, пока объем ретентата не уменьшался до около 20 л. Затем к ретентату добавляли 20 л воды, и процедуру ультрафильтрации повторяли. Всего провели 6 циклов ультрафильтрации для концентрирования белка в ретентате. Жидкость, прошедшую через мембрану (пермеат), собирали и объединяли. Конечный ретентат исследовали на белок, сухие вещества и фитат (продукт 2 фазы IV).

Если требуется, ультрафильтрационный пермеат может быть собран в качестве продукта 3 фазы IV. Однако этого не было сделано в данном примере. Вместо этого объединенный ультрафильтрационный пермеат пропускали через мембрану нанофильтрации, пока объем ретентата не снизился до 18 л. Ретентат (продукт 4 фазы IV) анализировали на содержание белка, сухих веществ и фитата. Результаты приведены в табл. 2 ниже.

Табл. 2 показывает также в графе "% извлечения" процент белка, извлеченного в различных продуктах, от количества белка, присутствовавшего в исходных обезжиренных масличных семенах.

Таблица 2. Содержание сухих веществ, белка и фитата во фракциях, полученных при переработке белых хлопьев канолы (содержание фитата и белка приведено в % от сухого вещества)

Индекс диспергируемости белка (как он определен выше) для продукта 1 фазы IV составил 3,32, а для продукта 2 фазы IV - 52,46.

Понятно, что предшествующее описание приведено только для примера, и что варианты данного способа будут очевидны для специалистов, оставаясь в то же время в объеме формулы изобретения.