纤维洗涤方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种纤维洗涤系统，其优化用于系统中的水解酶的使用。此外，本发明专利技术提供了用于在湿磨过程中改善淀粉和谷蛋白产率的方法，优选地包括优化的纤维洗涤系统。

Fiber washing methods and systems

The invention provides a fiber washing system, which is optimized for the use of hydrolytic enzymes in the system. In addition, the invention provides a method for improving the yield of starch and glutenin during wet grinding, preferably including an optimized fiber washing system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维洗涤方法和系统
本专利技术涉及一种纤维洗涤系统，其优化用于系统中的水解酶的使用。此外，本专利技术涉及用于在湿磨过程中改善淀粉和谷蛋白产率的方法，优选地包括优化的纤维洗涤系统。
技术介绍
常规的玉米湿磨是一种设计用于淀粉和若干种副产物(包括胚芽、谷蛋白和纤维)的回收和纯化的过程。纤维是价值最低的副产物，因此该工业已经投入大量精力来提高更有价值的产物(例如淀粉和谷蛋白)的产率，同时减少纤维级分。高品质淀粉是有价值的，因为它可以在进一步加工成例如干燥的淀粉，改性淀粉、糊精、甜味剂和醇之类的产物后用于各种商业目的。谷蛋白通常用于动物饲料，如玉米谷蛋白粉(约60％蛋白)或玉米谷蛋白饲料(约20％蛋白)。湿磨过程可以取决于使用的特定的研磨设备而显著变化，但是通常该过程包括：谷物清洁、浸渍、碾磨、胚芽分离、第二碾磨、纤维分离、谷蛋白分离和淀粉分离。在清洁玉米籽粒后，典型地通过在受控制的时间和温度条件下浸泡在水中或在稀释的SO2溶液中使它们软化。然后，碾磨籽粒以分解果皮，并将胚芽与籽粒的其余部分分离。剩余的浆液，主要由纤维、淀粉和谷蛋白组成，在纤维洗涤过程中进行精细碾磨和筛选，以将纤维从淀粉和谷蛋白分离，然后分离谷蛋白和淀粉，并且可以在洗涤/过滤过程中纯化淀粉。已经建议在湿磨过程的若干个步骤中使用酶，例如使用酶用于湿磨过程的浸渍步骤。已经示出，商业酶产品(可得自诺维信公司(NovozymesA/S))适于湿磨过程的第一步骤，即将玉米籽粒浸泡在水中的浸渍步骤。最近，已经研发了“酶研磨(enzymaticmilling)”，这是一种经修饰的湿磨过程，该方法使用蛋白酶以在玉米湿磨期间显著减少总的处理时间并消除了对作为加工剂的二氧化硫的需求。Johnston等人,CerealChem[谷物化学],81,第626-632页(2004)。US6,566,125披露了一种用于从玉蜀黍获得淀粉的方法，该方法涉及将玉蜀黍籽粒浸泡在水中以产生浸泡的玉蜀黍籽粒、碾磨浸泡的玉蜀黍籽粒以产生碾磨的玉蜀黍浆液并将碾磨的玉蜀黍浆液与酶(例如，蛋白酶)一起温育。US5,066,218披露了一种研磨谷物(尤其是玉米)的方法，该方法包括清洁谷物，将谷物浸渍在水中以将其软化，并且然后用纤维素酶研磨谷物。WO2002/000731披露了一种处理作物籽粒的过程，该过程包括将籽粒在水中浸泡1-12小时，湿磨浸泡的籽粒并用一种或多种酶(包括酸性蛋白酶)处理籽粒。WO2002/000911披露了一种分离淀粉谷蛋白的过程，该过程包括使研磨淀粉经受酸性蛋白酶。WO2002/002644披露了一种洗涤获得自研磨方法的淀粉谷蛋白分离步骤的淀粉浆液的过程，该过程包括用包含有效量的酸性蛋白酶的水溶液洗涤淀粉浆液。WO2014/082566和WO2014/082564披露了用于在湿磨中使用的纤维素分解组合物。尽管本领域已经研究了在玉米湿磨中使用酶的效果，但是在玉米籽粒的浸渍/浸泡期间，在玉米籽粒的碾磨期间和在淀粉谷蛋白分离期间，仍然需要改善的酶技术，其可以降低与玉米湿磨相关的能量支出和成本，并提供增加的淀粉和谷蛋白的产率。
技术实现思路
本专利技术涉及一种纤维洗涤系统，该系统可用于玉米湿磨，并且优化用于系统中的水解酶的使用。此外，本专利技术涉及一种用于在湿磨过程中从玉米籽粒中改善淀粉产率和/或谷蛋白产率的方法，该方法在纤维洗涤期间，通过使一种或多种玉米籽粒物质的级分与有效量的一种或多种水解酶接触至少35分钟。在第一方面，本专利技术涉及一种纤维洗涤系统，其包含多个筛网单元，这些筛网单元以逆流洗涤配置流体连接；每个筛网单元被配置成用于将玉米籽粒物质流和液体分离成两个级分：-第一级分和第二级分，所述第二级分含有与第一级分相比，以wt％测量的更高量纤维；-空间安排在系统中并且流体连接以接收所述第一级分之一，所述第二级分之一，或混合的第一和第二级分，优选地仅第二级分，并配置成为在空间中接收的一个或两个级分提供温育时间；并且将由此温育的一个或两个级分导出到下游筛网单元，其中所述系统被配置成用于-将玉米籽粒物质和液体导入最上游筛网单元，-将来自最上游筛网单元的第一级分作为含有淀粉的产物流导出，-导入工艺用水，优选地安排用于将工艺用水导入最下游筛网单元，-将来自最下游筛网单元的第二级分作为洗涤的玉米籽粒物质导出，该玉米籽粒物质含有比初始玉米籽粒物质更少量的淀粉和谷蛋白，-将水解酶引入所述系统。在第二方面，本专利技术涉及一种培养箱，其包含多个通过开口流体连续连接的室，该开口形成两个相邻室之间的通道，开口材料可以通过该通道从上游室流至下游室，其中-最上游室连接以接收所述第一级分、所述第二级分或第一和第二级分的组合，并且-最下游的室，其具有适于将温育的材料从培养箱中递送出的出口连接；该培养箱进一步包含一个或多个搅拌器，这些搅拌器配置成用于防止培养箱中的固体倾析。根据第二方面的培养箱可有利地用于根据第一方面的纤维洗涤系统中，但不认为是限于此用途。在第三方面，本专利技术涉及用来在湿磨过程中改善来自玉米籽粒的淀粉产率和/或谷蛋白产率的方法，该方法包括以下步骤：a)将籽粒浸泡在水中，以产生浸泡的籽粒；b)碾磨这些浸泡的籽粒；c)从碾磨和浸泡的籽粒中分离胚芽以产生包含纤维、淀粉和谷蛋白的玉米籽粒物质；和d)将所得玉米籽粒物质进行纤维洗涤程序；其中在步骤d)期间，玉米籽粒物质的一个或多个级分与有效量的一种或多种水解酶接触，并且步骤d)具有至少45分钟的总保留时间。附图说明将参考所附附图更详细地描述本专利技术，并且特别是根据本专利技术的优选的实施例。附图示出了实现本专利技术的方式并且不应被解释为限制落入所附的权利要求集的范围的其他可能的实施例。图1示意性地示出了根据本专利技术的逆流纤维洗涤系统的第一实施例，图2示意性地示出了根据本专利技术的系统的另一个实施例。图3示意性地示出了具有内置培养箱的筛网单元。图4示意性地示出了水力旋流器形式的筛网单元。图5湿磨过程区段的流程图，示出用于模拟的不同给料定位。图6示出了在实验室纤维温育期间滤液中酶的回收。图7示意性地示出了根据本专利技术的培养箱的优选的实施例；图7以垂直横截剖视图(图7的左侧)示出了培养箱、安排在培养箱内部的搅拌器的细节(图7的右上角)和沿A-A的水平横截剖视图(图7的右下角)。图8提供了用于确定总淀粉、总蛋白、干纤维重量和结合淀粉的量的过程的概述。图9示出了平均值(从起始纤维释放的不溶物％)和从起始纤维释放的不溶物％相对于干固体(DS)％。具体实施方式本专利技术的一个目的是提供一种优化用于水解酶的使用的纤维洗涤系统。此外，本专利技术的一个目的是提供一种在湿磨过程中改善来自玉米籽粒的淀粉和谷蛋白产率的方法。本专利技术的其他益处包括改善的纤维脱水和消泡效果。湿磨过程：将玉米籽粒湿磨以打开籽粒并将籽粒分离成其四种主要成分：淀粉、胚芽、纤维和谷蛋白。湿磨过程可以在研磨间显著变化，但是常规的湿磨通常包括以下步骤：1.浸渍并分离胚芽，2.洗涤纤维、加压并干燥，3.淀粉/谷蛋白分离，并且4.洗涤淀粉。1.浸渍、碾磨并分离胚芽通过在约50℃(例如约45℃至60℃之间)的温度，在水中浸泡约30分钟至约48小时(优选地30分钟至约15小时，例如约1小时至约6小时)之间而软化玉米籽粒。在浸渍期间中，籽粒吸水，从而将其水分含量从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维洗涤系统，其包含多个筛网单元(S1……S4)，这些筛网单元以逆流洗涤配置流体连接；每个筛网单元被配置成用于将玉米籽粒物质流和液体分离成两个级分：‑第一级分(s)和第二级分(f)，所述第二级分(f)含有与第一级分(s)相比，以wt％测量的更高量纤维；‑空间(V)安排在系统中并且流体连接以接收所述第一级分(s)之一，所述第二级分(f)之一，或混合的第一和第二级分(s，f)，优选地仅第二级分(f)，并配置成为在空间中接收的一个或两个级分提供温育时间；并且将由此温育的一个或两个级分导出到下游筛网单元(S4)，其中所述系统被配置成用于‑将玉米籽粒物质和液体导入最上游筛网单元(S1)‑将来自最上游筛网单元(S1)的第一级分(s1)作为含有淀粉的产物流导出，‑导入工艺用水，优选地安排用于将工艺用水导入最下游筛网单元(S4)，‑将来自最下游筛网单元(S4)的第二级分(f4)作为洗涤的玉米籽粒物质导出，该玉米籽粒物质含有比初始玉米籽粒物质更少量的淀粉和谷蛋白，‑将水解酶引入所述系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.16 EP 17151610.7;2016.09.16 US 62/395,545;1.一种纤维洗涤系统，其包含多个筛网单元(S1……S4)，这些筛网单元以逆流洗涤配置流体连接；每个筛网单元被配置成用于将玉米籽粒物质流和液体分离成两个级分：-第一级分(s)和第二级分(f)，所述第二级分(f)含有与第一级分(s)相比，以wt％测量的更高量纤维；-空间(V)安排在系统中并且流体连接以接收所述第一级分(s)之一，所述第二级分(f)之一，或混合的第一和第二级分(s，f)，优选地仅第二级分(f)，并配置成为在空间中接收的一个或两个级分提供温育时间；并且将由此温育的一个或两个级分导出到下游筛网单元(S4)，其中所述系统被配置成用于-将玉米籽粒物质和液体导入最上游筛网单元(S1)-将来自最上游筛网单元(S1)的第一级分(s1)作为含有淀粉的产物流导出，-导入工艺用水，优选地安排用于将工艺用水导入最下游筛网单元(S4)，-将来自最下游筛网单元(S4)的第二级分(f4)作为洗涤的玉米籽粒物质导出，该玉米籽粒物质含有比初始玉米籽粒物质更少量的淀粉和谷蛋白，-将水解酶引入所述系统。2.根据权利要求1所述的系统，其中一个或多个例如所有筛网单元是水力旋流器(16)。3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中该系统被配置成借助给料装置(10)将水解酶引入所述第一级分(s)和/或引入所述第二级分(f)和/或引入混合的第一和第二级分和/或引入工艺用水中。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其所述给料装置(10)适于提供可控的给料量的酶，优选地根据到系统的酶的量与玉米籽粒物质的进料量之间的预定特定比率。5.根据权利要求3或4所述的系统，其中该给料装置(10)是计量泵。6.根据权利要求3或4所述的系统，其中该给料装置(10)是重力流分配器，其具有可控的流出阀，该流出阀配置成用于控制流过流动阀的酶的量。7.一种作物籽粒湿磨系统，其包含如前述权利要求中任一项所定义的纤维洗涤系统。8.一种在湿磨过程中改善来自玉米籽粒的淀粉产率和/或谷蛋白产率的方法，该方法包括以下步骤：a)将籽粒浸泡在水中，以产生浸泡的籽粒；b)碾磨这些浸泡的籽粒；c)从碾磨和浸泡的籽粒中分离胚芽以产生包含纤维、淀粉和谷蛋白的玉米籽粒物质；和d)将所得玉米籽粒物质进行纤维洗涤程序；其中在步骤d)期间，玉米籽粒物质的一个或多个级分与有效量的一种或多种水解酶接触，并且步骤d)具有至少45分钟的总保留时间。9.根据权利要求8所述的方法，其中一种或多种所述水解酶选自下组，该组由以下组成：纤维素酶(EC3.2.1.4)、木聚糖酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·维达尔，O·P·费雷尔，S·R·麦克劳克林，R·戴因哈默，T·P·吉本斯，
申请(专利权)人：诺维信公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK