專利名稱：植物種子的超聲處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲處理植物種子，以及使用經(jīng)超聲處理的植物種子制造淀粉和發(fā)酵原料。
背景技術(shù)：
植物種子具有稱為種皮的外層結(jié)構(gòu)，并且在不同的植物類型中通常稱為果皮、麩皮、纖維、殼皮、種子表皮、殼莢等。在許多食品和工業(yè)用途中，植物種子通過各種方法如濕磨法、干磨法或粉碎(pearling)來加工，使種皮與其它種子成分分離。
在美國最常用的玉米加工方法是濕磨法。該方法包括對玉米進行24-48小時的化學(xué)浸泡，然后研磨、過濾并使用大量的水進行高速離心，以分離出纖維、胚芽、蛋白質(zhì)和淀粉。通常，所述胚芽隨后用于蔬菜油的加工，蛋白質(zhì)和纖維用作動物、鳥禽或魚類的食物，而淀粉用于許多目的，如甜味劑或酒的制造。
在某些工業(yè)用途中，去皮或去麩皮以從植物種子中除去種皮層是增加用于人和動物食品用途的種子的可口性的關(guān)鍵操作，它提高了種子的存儲性和價值。去麩皮操作的一個例子是在小麥粉的制造中使用的干磨法，以及為了制造精米而對稻米去皮。這些方法通常具有極大的加工損耗，并且從其它種子成分流中分離和/或提純皮或種皮是有難度的。另外，這些方法通常操作成本較高，和/或會對種子材料造成不利的損害。
在許多園藝用途中都需要對種皮層去皮或使其松開。通常，松開通過一些方法如研磨粉碎來引起，以改變種子的靜止?fàn)顟B(tài)引起種子發(fā)芽。這些應(yīng)用能增加氧氣和水對種子的滲透性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法包括在溶劑存在的條件下，對植物種子進行至少95瓦/平方厘米(W/cm2)、較好是約100-500W/cm2的強度和約16-100千赫(kHz)的頻率的超聲處理。任選地，所述經(jīng)超聲處理的植物種子可以進一步進行至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理。
本發(fā)明的方法還涉及使用進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率超聲處理的含淀粉的植物種子制造淀粉產(chǎn)品。在這一情況下，可以使用還進一步進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的植物種子。
本發(fā)明的方法還涉及使用經(jīng)超聲處理的種子作為發(fā)酵原料。本發(fā)明的方法還涉及使用進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的植物種子制造發(fā)酵原料。在這一情況下，可以使用還進一步進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的植物種子。
具體實施例方式
在第一個實施方式中，本發(fā)明的方法包括在溶劑存在的條件下，對植物種子進行至少95瓦/平方厘米(W/cm2)、較好是約100-500W/cm2的強度和約16-100千赫(kHz)的頻率的超聲處理。任選地，所述經(jīng)超聲處理的植物種子可以進一步進行至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理。
本發(fā)明的方法還涉及使用進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率超聲處理的含淀粉的植物種子制造淀粉產(chǎn)品。在這一情況下，可以使用還進一步進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的植物種子。
本發(fā)明的方法還涉及使用經(jīng)超聲處理的種子作為發(fā)酵原料。本發(fā)明的方法還涉及使用進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的植物種子制造發(fā)酵原料。在這一情況下，可以使用還進一步進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的植物種子。
更詳細(xì)地說，在本發(fā)明中的經(jīng)超聲處理的植物種子可以是任何植物種子。適用于本發(fā)明方法的植物種子的例子包括谷物，如玉米、稻米、高粱、大麥、小麥等；含油種子，如大豆、花生、油菜籽、棉籽、紅花、向日葵、亞麻子、蓖麻籽等；以及任何其它的植物種子，包括果仁、斑豆、豌豆、禾本科植物種子等。
在本發(fā)明的方法中，所述植物種子在溶劑存在的條件下進行超聲處理。作為溶劑，可以使用任何水性溶劑或有機溶劑，或者它們的混合物。有機溶劑的例子包括甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、異丙醇、己烷、異己烷、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等。但是，優(yōu)選使用的是水性溶劑如水。所述溶劑還可包括其它化學(xué)和/或生物物質(zhì)，如表面活性劑、酸、堿、還原劑、酶、以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它物質(zhì)。還原劑的例子包括二氧化硫、亞硫酸氫鹽、巰基乙醇、巰基乙酸和二硫蘇糖醇。適宜的酸的例子包括乳酸、乙酸和硫酸。適宜的堿的例子包括氫氧化鈣、氫氧化鈉和氫氧化鉀。使用任何適于實現(xiàn)接觸的工藝，使本發(fā)明方法中的植物種子與所述溶劑接觸。例如，接觸可通過混合、浸漬、浸泡、噴灑或噴霧來進行。所述溶劑可以與植物種子同時進入超聲處理過程中。另外，可以在超聲處理之前將植物種子與溶劑接觸。而且，接觸可以分批或連續(xù)的方式進行。
在該方法中，對植物種子進行至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率，更好是約20-60kHz的頻率的超聲處理。如本文中使用的，超聲處理是指使用強度至少為95W/cm2、頻率約為16-100kHz的聲波來影響或處理植物種子。關(guān)于聲波的強度，沒有上限。但是，較佳地，聲波的強度在至少95W/cm2-約500W/cm2的范圍內(nèi)。可通過快速地振動溶液中的一塊膜片或一個固體來形成及施加從發(fā)射表面向外傳播的聲波。聲波可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法(包括壓電效應(yīng))來形成及施加。
在第二個實施方式中，將在規(guī)定的條件下，進行了本發(fā)明方法的至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的含淀粉的植物種子用于淀粉的制造。任何用來處理含淀粉的植物種子的濕處理或濕磨法，都可用于由經(jīng)超聲處理的含淀粉的植物種子制造淀粉產(chǎn)品的本發(fā)明方法中。含淀粉的植物種子的濕處理可定義為對含淀粉的植物種子進行處理時，用了超過可被含淀粉的植物種子吸收的量的水促進含淀粉的植物種子的成分的分離。
為了達(dá)到這一用途的目的，在本文中將就玉米的濕磨來描述含淀粉的植物種子的濕磨。玉米的濕磨可定義為對玉米進行加工時，用了超過可被玉米吸收的量的水來浸泡并研磨玉米。玉米的浸泡可以任何常規(guī)的方式進行。對玉米進行浸泡并濕磨可以提供濃的淀粉產(chǎn)品。
進行濕磨制造淀粉產(chǎn)品的一個例子如下所述可先使用一系列多孔篩子(其尺寸適于保留玉米而將粉塵和碎屑除去)任選地凈化玉米。將玉米裝入一連串通常為6-30個裝有玉米和水的浸泡罐的浸泡罐組中。通常，這些罐借助與玉米逆向流動的水流來相互連通。通常，玉米在46-55℃(115-132°F)的溫度下浸泡20-48小時。在浸泡過程中，玉米吸收水和二氧化硫或者亞硫酸鹽。排出富含玉米可溶解物的浸泡罐組中停留時間最久的水，蒸發(fā)濃縮為玉米浸出液產(chǎn)品。然后，研磨該浸泡罐組中停留時間最久的玉米。浸泡完成后，就從玉米中排出所述溶劑，并將足量的水或其它溶劑加入玉米中，通過磨擦、撞擊或類似的研磨方法對玉米進行粗磨，破壞玉米粒的殼皮并釋放胚芽。使用旋液分離器從經(jīng)研磨的玉米材料中借密度差異分離出來?？赏ㄟ^擠壓和/或使用溶劑萃取，從所述胚芽中獲得玉米油。然后，通過磨擦、撞擊或類似的研磨方法對剩余的玉米材料進行精磨。然后，使用篩子回收纖維，擠壓脫水，并使用旋轉(zhuǎn)式干燥器來干燥，得到經(jīng)干燥的纖維產(chǎn)品。剩余的漿液主要是淀粉和蛋白質(zhì)，使用噴嘴排出碟層式離心機，將其分離出來。然后，對來自離心分離的富含蛋白質(zhì)的部分(也稱為谷朊)再進行離心濃縮，用旋轉(zhuǎn)濾鼓脫水，并使用急驟干燥器干燥。這就形成了是谷朊的富含蛋白質(zhì)的產(chǎn)品。然后，得自蛋白質(zhì)/淀粉離心分離步驟的富含淀粉的部分則在旋液分離器組中進行清洗，產(chǎn)生富含淀粉的產(chǎn)品流。
在本發(fā)明中，淀粉定義為源自濕磨法的、含有(至少部分地含有)淀粉的材料。它可以是產(chǎn)品或中間產(chǎn)物流。
有關(guān)濕磨法的進一步的信息可參考玉米化學(xué)和工藝(第377-397頁，Stanley A.Watson和Paul E.Ramstad編輯)。
在第三個實施方式中，本發(fā)明的方法還涉及使用根據(jù)本發(fā)明，在本文中規(guī)定的條件下，進行了至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理的植物種子制造發(fā)酵原料。所述發(fā)酵原料是使用任何常規(guī)的方法如濕磨或濕處理對經(jīng)超聲處理的植物種子進行處理，獲得濃縮的淀粉和/或蛋白質(zhì)產(chǎn)物來得到的。在另一個實施方式中，可進一步對所述濃縮的淀粉和/或蛋白質(zhì)產(chǎn)物進行化學(xué)和/或酶促水解，就可用作發(fā)酵原料。
制造發(fā)酵原料的方法的一個例子描述如下?？扇芜x地先對前述濕磨法制得的淀粉漿液進行水解。所述淀粉漿液可以任何常規(guī)的方式水解。例如，可對淀粉漿液進行加酸水解。酸通常包括無機酸如鹽酸等。高溫能增加水解的速率，并可根據(jù)所需的水解程度在較寬的范圍內(nèi)變化。加酸水解的程度受淀粉水解的限制。如果希望超出該水解程度，就必須使用其它水解手段如用淀粉水解酶進行淀粉的酶解消化。
加酸水解進行淀粉水解的方法的一個例子描述如下a)加入酸如鹽酸并在高溫下保持一段時間來使淀粉漿液酸化，根據(jù)使用的具體條件，可獲得一定范圍的各種水解產(chǎn)物；b)或可任選地通過濾鼓除去水解產(chǎn)生的不可溶固體；c)或可任選地通過碳和/或離子交換處理進一步提純所得的水解產(chǎn)物；d)或可任選地通過蒸發(fā)進一步濃縮所得的水解產(chǎn)物。
通過酶/酶水解進行淀粉水解的方法的一個例子描述如下a)通過用α-淀粉酶的處理來液化淀粉，并在高溫高壓下噴射，繼續(xù)保持淀粉在高溫；b)然后，用葡糖淀粉酶和支鏈淀粉酶的組合進一步消化淀粉；c)或可任選地通過濾鼓除去水解產(chǎn)生的不可溶固體；d)或可任選地通過碳和/或離子交換處理進一步提純所得的水解產(chǎn)物；e)或可任選地通過蒸發(fā)進一步濃縮所得的水解產(chǎn)物。
在本發(fā)明中，可以使用能水解植物種子和植物種子組分的任何酶。谷物水解酶的例子包括淀粉水解酶(例如，淀粉酶、葡糖淀粉酶、支鏈淀粉酶)，蛋白質(zhì)水解酶(例如，蛋白酶，肽酶)，纖維水解酶(例如，纖維素酶、木聚糖酶)和肌醇六磷酸水解酶(例如，肌醇六磷酸酶)。
有關(guān)淀粉水解的進一步的信息可參見玉米化學(xué)和工藝(第518-521頁，Stanley A.Watson和Paul E.Ramstad編輯)。
在本發(fā)明的方法中，當(dāng)植物種子進行至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理時，所述植物種子的種皮從植物種子上松開和/或與植物種子分離。本文中使用的術(shù)語“種皮”用來描述所述植物種子的一個或多個外部結(jié)構(gòu)，包括通常稱為種子表皮、果皮、果實表皮、麩皮、纖維、皮、殼等的結(jié)構(gòu)。隨后，通過任何常規(guī)的方法(例如錘磨、研磨)將植物種子從種皮中分離出來，并且可純化所述植物種子和種皮，并用常規(guī)的方法(例如，抽吸、旋液分離器、比重分選臺)來回收。
在本發(fā)明的方法中，當(dāng)植物種子進行至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理時，得自所述植物種子超聲處理的產(chǎn)物(例如，蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素、抗氧化劑、藥物、油)從所述植物種子中松開、釋放、提取和/或分離出來。隨后，可使用任何常規(guī)的方法(例如，過濾、溶劑萃取、蒸餾、沉淀、浮選)將所述產(chǎn)物從植物種子中回收及提純。
現(xiàn)用以下一些實施例說明本發(fā)明并幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員進行及使用這些實施例。這些實施例不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。
實施例在實現(xiàn)以下實施例時，使用下述測試程序。選用玉米作為植物種子的例子。
從玉米中釋放的果皮的百分?jǐn)?shù)這是測定玉米的研磨過程中釋放的果皮的百分?jǐn)?shù)的程序。在進行該程序時，要進行下述步驟a)通過研磨來釋放果皮使用Quaker City 4英寸研磨機(型號4-E，得自PA州Warminster的Straub公司)對玉米進行研磨。其研磨板的間隙設(shè)定為6.2mm(0.244英寸)。對玉米進行研磨而不添加水。然后，將研磨過的玉米散布在一盤子上，并用手從研磨過的材料中分離出松開的果皮。在80℃和-25mmHg下，在真空爐中干燥所述果皮24小時。然后測定干燥重量。
b)總的果皮含量將玉米浸泡在2000ppm的二氧化硫和1重量％的50℃乳酸溶液中15小時，來確定玉米的總果皮含量。將玉米中的水排干，然后用手將果皮從玉米上剝?nèi)?。?0℃和-25mmHg下，在真空爐中干燥所述果皮24小時。然后測定干燥重量。
c)對通過研磨釋放的果皮的計算％釋放的果皮＝((從經(jīng)研磨的玉米中釋放的果皮的重量)/(總的果皮重量))×100實施例1在#4U.S.金屬絲篩(7.5mm篩孔)上對黃色的#2馬齒種玉米過篩，除去破碎的核和谷殼。除去物理或熱損壞的核。
在200g含有2000ppm的二氧化硫和1重量％的50℃乳酸的浸泡水中浸泡75g具有15％水分含量的玉米30分鐘。將玉米和浸泡水的混合物送入溫度保持在50℃的500ml加夾套的容器中。攪拌浸泡的玉米的混合物以保持玉米核呈懸浮狀態(tài)。用購自德國Berlin的Hielscher公司的型號為#UP 400 S的超聲處理器處理所述混合物20分鐘，超聲頭子在24kHz的頻率和最高127W/cm2的各個強度下進行工作(示于表1)。使用“玉米中釋放的果皮的百分?jǐn)?shù)”方法測量釋放的果皮的百分?jǐn)?shù)。
表1玉米中釋放的果皮

a)對照試驗(浸泡30分鐘，攪拌20分鐘)從上表1中的數(shù)據(jù)觀察到，進行了24kHz的頻率和高達(dá)90W/cm2的強度的超聲處理，產(chǎn)生的果皮的釋放與不進行超聲處理的對照試驗相比基本上沒有增加。但是，出人意料并使人吃驚的是，發(fā)現(xiàn)玉米進行了24kHz的頻率和95W/cm2或更大強度的超聲處理，從玉米中釋放的果皮的量與不進行超聲處理的對照試驗相比顯著增加。數(shù)據(jù)顯示，果皮釋放量在95W/cm2的強度增加35％直至在127W/cm2的強度增加154％。
實施例2除了用大豆代替玉米，且超聲處理器產(chǎn)生的聲波的頻率為50kHz、強度為150W/cm2之外，進行實施例1所述的程序。預(yù)計將得到類似的結(jié)果。
實施例3除了用稻米代替玉米，且超聲處理器產(chǎn)生的聲波的頻率為20kHz、強度為300W/cm2之外，進行實施例1所述的程序。預(yù)計將得到類似的結(jié)果。
實施例4除了用蓖麻籽代替玉米，用乙醇代替浸泡水，超聲處理器產(chǎn)生的聲波的頻率為80kHz、強度為100W/cm2之外，進行實施例1所述的程序。預(yù)計將得到類似的結(jié)果。
實施例5除了用己烷代替浸泡水之外，進行實施例1所述的程序。預(yù)計將得到類似的結(jié)果。
實施例6使用大于95W/cm2強度的超聲波進行實施例1所述的程序。將果皮(纖維)從試樣中除去，然后對所述試樣進一步處理以制造含有淀粉的產(chǎn)品。
通過用500mL密封罐中的300mL水溶液，處理200g上述制備的除去果皮的試樣，得到所述含有淀粉的產(chǎn)品。水溶液含有2000ppm亞硫酸氫鈉和1重量％乳酸。在50℃將所述除去果皮的試樣在罐中浸泡12小時。將經(jīng)浸泡的除去果皮的試樣分成體積相等的兩等分。使用購自CT州Torrington的Waring Laboratory的型號為700S Waring混合器，分別研磨這兩部分，研磨時加入220ml蒸餾水。所述Waring混合器是個標(biāo)準(zhǔn)1升大小的不銹鋼混合罐，其中的刀片逆轉(zhuǎn)使得刀片的鈍邊與玉米碰撞。所述混合器在3000rpm下操作2分鐘，然后在4000rpm下操作2分鐘，分別用于玉米這兩部分的研磨。然后，將經(jīng)研磨的這兩部分混合在1升的燒杯中，并攪拌，使胚芽浮在研磨混合物的頂部。用手使用12目(1.70mm篩孔)的金屬絲篩撇去漂浮的胚芽。將撇去的胚芽置于#12U.S.金屬絲篩(1.70mm篩孔)上，并用1升蒸餾水清洗，用過的清洗水保留下來來用來在麩皮分離過程中加回到漿液中。然后，在Quaker City4英寸研磨機(型號4-E，得自PA州Warminster的Straub公司，其各個研磨板已調(diào)節(jié)至互相接觸)中研磨已除去胚芽的漿液。然后，將研磨的漿液在#60(250微米篩孔)和#325(45微米篩孔)的U.S.金屬絲篩上連續(xù)地篩分，從漿液中的淀粉和蛋白質(zhì)中分離掉麩皮(纖維)。用另外的2L蒸餾水和在前述胚芽清洗過程中保存下來的1L水清洗麩皮。使去了胚芽并去了麩皮的蛋白質(zhì)-淀粉漿液中的固體在室溫下沉積1小時。將一些水從上述沉積的蛋白質(zhì)-淀粉漿液中輕輕倒出，使得在上述沉積的淀粉和蛋白質(zhì)固體再懸浮后，獲得5.5Baume漿液。然后，將調(diào)節(jié)到5.5Baume的蛋白質(zhì)-淀粉漿液進行臺選，從蛋白質(zhì)中分離淀粉。前述倒出的漿液留下來供進一步清洗淀粉之用。具體是以50ml/分鐘的流量將所述蛋白質(zhì)-淀粉漿液泵壓到0.0508m寬×2.44m長(2英寸×8英尺長)的鋁臺上，該鋁臺在臺的進料端傾斜0.0254m(1英寸)。在完成了將5.5 Baume蛋白質(zhì)-淀粉漿液泵壓到所述臺上后，以50ml/分鐘的流量連續(xù)地將大約3升前述已倒出的水泵壓到所述臺的進料端上。隨后，以50ml/分鐘的流量將另外1升新鮮的蒸餾水泵壓到所述臺的進料端上，清洗臺上沉積的淀粉。然后收集淀粉。
實施例7除了用超聲處理器產(chǎn)生的聲波來處理含有淀粉的種子來代替研磨機之外，進行實施例6所述的由含有淀粉的種子制造淀粉的程序。在浸泡后，使浸泡的種子通過配備有在30kHz的頻率和300W/cm2的強度下操作的多個徑向的超聲處理頭子的圓筒。通過實施例6所述的后續(xù)操作分離出淀粉、蛋白質(zhì)、胚芽和纖維。
實施例8
使用一系列多孔篩子(其篩孔尺寸適于保留玉米而將粉塵和碎屑除去)來凈化玉米。將這些凈化的玉米浸泡在加熱罐中的49℃(120°F)的含有1800ppm二氧化硫(SO2)的來自工藝用水的水溶液中30小時，所述工藝用水是先前用在磨中的。使浸泡的種子通過配備有以25kHz的頻率和200W/cm2的強度操作的多個聚焦式超聲處理頭子的圓筒。在150微米的脫水篩上對經(jīng)超聲處理的玉米脫水，并在91cm(36英寸)的配備有以400rpm操作的約6.2mm(0.244英寸)間隙設(shè)置的凹槽板的研磨機中研磨。將經(jīng)超聲處理的玉米進一步浸泡在加熱罐中的49℃(120°F)的含有1800ppm的SO2的來自工藝用水的水溶液中30小時，所述工藝用水是先前用在磨中的。浸泡1公噸玉米大約使用1.2m3水溶液(8加侖水溶液/蒲式耳玉米)。在浸泡了30小時后，回收玉米和水溶液分別作為經(jīng)浸泡的玉米和浸泡的輕質(zhì)浸泡水產(chǎn)物。在研磨工藝用水存在的條件下，研磨經(jīng)浸泡的玉米產(chǎn)物。所述經(jīng)浸泡的玉米的研磨分三個級進行。第一級(本文中稱為第一研磨)使用配備有以900rpm操作的Devil齒板的91cm(36英寸)研磨機，將絕大多數(shù)胚芽從經(jīng)浸泡的玉米中釋放出來。將從第一研磨中排出的漿液在約6.2巴(90磅/平方英寸(psi))的壓力下壓送通過由15.24cm(6英寸)的旋液分離器組成的雙道旋液分離器組以分離出胚芽。用研磨工藝用水清洗分離出的胚芽并在一轉(zhuǎn)筒式干燥器中干燥，產(chǎn)生干燥的胚芽產(chǎn)品。對絕大多數(shù)胚芽已被分離出來的剩余的漿液再次研磨，此時使用另一臺配備有以900rpm操作的Devil齒板的91cm(36英寸)研磨機進行粗研磨(本文中稱為第二研磨)，從漿液中研磨的玉米中分離出剩余的胚芽。使用上述旋液分離器分離和回收存在于第二研磨排出漿液中的已分開的胚芽。在除去了胚芽后，使剩余的玉米材料通過50微米的篩子(稱為第三研磨脫水篩)。使含有淀粉-蛋白質(zhì)的過篩濾液向前移動，同時使用配備有以1800rpm操作的Devil齒板的36英寸研磨機對篩子上保留的玉米材料進行精研磨(本文中稱為第三研磨)。通過7級的篩分離系統(tǒng)來除去第三研磨排出的漿液中的纖維成分，所述7級的篩分離系統(tǒng)的排列使得所述纖維用對其逆流的磨工藝用水來清洗，其中最干凈的纖維用加入篩系統(tǒng)中的磨工藝用水來清洗。清洗過的纖維在最后級(第七級)排出，而含有淀粉和蛋白質(zhì)的漿液在第一級中排出。在第一纖維清洗級的篩孔為50微米，在第二至第六級為75微米，最后級為150微米。使用螺旋壓榨機對清洗過的纖維脫水，并用旋轉(zhuǎn)式干燥器干燥，得到干燥的纖維產(chǎn)品。
將第三研磨脫水篩的排出液和第一級纖維清洗液合并，形成密度約為8Baume的漿液。用Merco H36離心機使該漿液增厚。該離心機以2600rpm操作，并配備有No.24尺寸噴嘴。來自離心機的上部漿液用作浸泡用的工藝用水(也稱為研磨水)，而Baume為12的下部漿液送入第二H36離心機(稱為主離心機)中。用主離心機分離出進料漿液中的淀粉-蛋白質(zhì)。所述主離心機以2200rpm操作并配備有No.24噴嘴能產(chǎn)生上部漿液和下部漿液。所述上部漿液是含有約60％(db)蛋白質(zhì)的富含蛋白質(zhì)的液體，而所述下部漿液富含淀粉。然后，用以2600rpm操作的第三Merco H36離心機對得自離心分離的富含蛋白質(zhì)的上部漿液離心脫水，在轉(zhuǎn)筒式干燥器上脫水，并用急驟干燥器干燥。這就形成了富含蛋白質(zhì)的干燥產(chǎn)物，也稱為玉米谷朊粉。使來自上述第二Merco H36離心機的下部液流的富含淀粉的漿液通過一個十二級的Dorr-Oliver蛤殼旋液分離器淀粉清洗組。所述淀粉清洗組的結(jié)構(gòu)能使在進入該組的第一級的富含淀粉的水流與在該組的第十二級進入的飲用水之間形成逆流。各個淀粉清洗級具有若干個平行排列的10mm旋液分離器。除了第十二級以外，通常各個清洗級的進料壓力為6.2巴(90磅/平方英寸)，第十二級的進料壓力為8.27巴(120磅/平方英寸)。從所述淀粉清洗組的第十二級的下部漿液中回收漿液密度為23Baume的純化的淀粉，也稱為玉米濕磨的淀粉漿液或淀粉產(chǎn)品。
有關(guān)玉米濕磨的進一步的信息可參見玉米濕磨技術(shù)及相關(guān)工藝(第69-125頁，Paul H.Blanchard，Elsevier Science Publishers B.V.公司，Amsterdam)。
實施例9除了使用由超聲處理器產(chǎn)生的聲波代替研磨機來處理前述經(jīng)超聲處理的、經(jīng)浸泡的含有淀粉的種子以外，進行實施例8所述的由含有淀粉的種子制造淀粉的程序。在浸泡之后，使浸泡的種子通過配備有以30kHz的頻率和300W/cm2的強度操作的多個徑向超聲處理頭子的圓筒。通過實施例8所述的后續(xù)操作分離和回收淀粉、蛋白質(zhì)、胚芽和纖維。預(yù)計將得到類似的結(jié)果。
實施例10
發(fā)酵原料可按下述方法制備?？梢匀芜x地將由任一前述實施例(具體為實施例1-9)制得的任一種含有淀粉的產(chǎn)品先水解，形成要加入發(fā)酵介質(zhì)中的發(fā)酵原料?？蓪⑺龅矸蹪{液水解到形成水解的淀粉的任意程度，包括形成葡萄糖的程度。例如，可通過對淀粉漿液進行加酸水解。通常，要使用的酸包括無機酸如鹽酸等。高溫能增加水解的速率，并可根據(jù)所需的水解程度在較寬的范圍內(nèi)變化。加酸水解的程度受淀粉水解的限制。如果希望超出該水解程度，就必須使用其它水解手段如用淀粉水解酶進行淀粉的酶解消化。通過加酸水解進行淀粉水解的方法的一個例子描述如下a)提供密度約為23Baume的淀粉漿液；b)使用約22Baume的鹽酸將所述漿液的pH調(diào)節(jié)為約1.8；c)在146℃用18分鐘將pH約為1.8的漿液引入Dedert連續(xù)酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)(Olympia Fields公司，Illinois州，美國)中，在所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中處理后，淀粉水解至85葡萄糖當(dāng)量(DE)；d)然后，用10％蘇打灰將轉(zhuǎn)化的淀粉的pH調(diào)節(jié)至4.8，并冷卻。
有關(guān)淀粉水解的進一步的信息可參見玉米濕磨技術(shù)及相關(guān)工藝(第217-266頁，Paul H.Blanchard，Elsevier Science Publishers B.V.公司，Amsterdam)。
實施例11提供了由任一前述實施例(具體是實施例1-9)中制得的淀粉產(chǎn)品制造發(fā)酵原料的方法的例子?？梢匀芜x地將由前述實施例制得的含有淀粉的產(chǎn)品先水解，形成要加入發(fā)酵介質(zhì)中的發(fā)酵原料。可將所述淀粉漿液水解到形成水解的淀粉的任意程度，包括形成葡萄糖的程度。淀粉的酶解按下述液化的方法來進行。
液化將水加入淀粉中將固含量調(diào)節(jié)至35％。使用氫氧化鈉溶液將漿液的pH調(diào)節(jié)至5.5。將氯化鈣加入所述漿液中，使其中游離鈣的含量最小，為5ppm。以0.4升/公噸淀粉干固體的量將TERMAMYL SUPRA酶(一種淀粉酶的商品名，購自Novozymes North America公司)加入該經(jīng)調(diào)節(jié)pH的漿液中。然后，在連續(xù)式蒸汽加壓鍋中將所述混合物加熱至108℃(226.4°F)，并在加壓鍋中保持5分鐘。然后，將經(jīng)蒸煮的混合物冷卻至95℃(203°F)并保持100分鐘。制得DE為8-12的淀粉水解產(chǎn)物。有關(guān)淀粉水解的進一步的信息可參見玉米濕磨技術(shù)及相關(guān)工藝(第217-266頁，Paul H.Blanchard，Elsevier Science Publishers B.V.公司，Amsterdam)。
實施例12提供了由任一前述實施例(具體是實施例1-9，已經(jīng)根據(jù)實施例10或11所述用液化方法處理過)中制得的淀粉產(chǎn)品制造發(fā)酵原料的方法的一個例子?？梢匀芜x地將由前述實施例制得的含有淀粉的產(chǎn)品先水解，形成要加入發(fā)酵介質(zhì)中的發(fā)酵原料?？蓪⑺龅矸蹪{液水解到形成水解的淀粉的任意程度，包括形成葡萄糖的程度。由實施例10-11的方法制得的液化淀粉的酶解按下述方法進行糖化將得自以液化步驟構(gòu)成的實施例10或11的淀粉水解產(chǎn)物冷卻至60℃，并添加水將所述干燥的固體含量調(diào)節(jié)至32％。使用硫酸將該稀釋的水解產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至4.1-4.3。以0.7升/公噸干固體的量將DEXTROZYME E酶(淀粉葡萄糖苷酶和支鏈淀粉酶的混合物的商品名，購自Novozymes North America公司)加入，然后保持混合物40小時。得到的葡萄糖的含量為95-97％，以干固體計。有關(guān)淀粉水解的進一步的信息可參考玉米濕磨技術(shù)及相關(guān)工藝(第217-266頁，Paul H.Blanchard，Elsevier Science Publishers B.V.公司，Amsterdam)。
已經(jīng)參照各個具體的、說明性的實施方式和工藝對本發(fā)明進行了描述。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以對本發(fā)明進行許多修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種制造超聲處理的植物種子的方法，它包括(a)提供植物種子；(b)在溶劑存在的條件下，對所述植物種子進行至少95W/cm2的強度和約16-100kHz的頻率的超聲處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括回收超聲處理獲得的產(chǎn)物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述回收的產(chǎn)物包括蛋白質(zhì)、碳水化合物、纖維、維生素、抗氧化劑、藥物或油。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物種子進行至少95W/cm2-約500W/cm2的強度的超聲處理。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物種子進行約100-300W/cm2的強度的超聲處理。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物種子進行約16-40kHz的頻率的超聲處理。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物種子進行95-127W/cm2的強度的超聲處理。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述頻率為24kHz。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶劑選自水性溶劑、有機溶劑、以及它們的混合物。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述溶劑是水性溶劑。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述水性溶劑是水。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述溶劑是有機溶劑。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述有機溶劑選自甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、異丙醇、己烷、異己烷和丙酮。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物種子選自谷物種子和含油種子。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述谷物選自玉米、稻米、高粱、大麥和小麥。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述谷物是玉米。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述谷物是稻米。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述含油種子選自大豆、花生、油菜籽、棉籽、紅花、向日葵、蓖麻籽和亞麻子。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述含油種子是大豆。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述含油種子是花生。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述含油種子是油菜籽。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括對所述經(jīng)超聲處理的植物種子進行至少95W/cm2的強度和16-100kHz的頻率的超聲處理。
23.一種制造淀粉產(chǎn)品的方法，它包括使用權(quán)利要求1所述的經(jīng)超聲處理的植物種子，其特征在于，所述植物種子是含有淀粉的植物種子。
24.一種制造淀粉產(chǎn)品的方法，它包括使用權(quán)利要求22所述的經(jīng)超聲處理的植物種子，其特征在于，所述植物種子是含有淀粉的植物種子。
25.一種制造發(fā)酵原料的方法，它包括使用權(quán)利要求1所述的經(jīng)超聲處理的植物種子。
26.一種制造發(fā)酵原料的方法，它包括使用權(quán)利要求22所述的經(jīng)超聲處理的植物種子。
27.一種使用權(quán)利要求1所述的經(jīng)超聲處理的植物種子作為發(fā)酵原料的方法。
28.一種使用權(quán)利要求22所述的經(jīng)超聲處理的植物種子作為發(fā)酵原料的方法。
29.一種發(fā)酵原料，它是根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法制造的。
30.一種發(fā)酵原料，它是根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法制造的。
31.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，它還包括回收超聲處理獲得的產(chǎn)物。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述回收的產(chǎn)物包括蛋白質(zhì)、碳水化合物、纖維、維生素、抗氧化劑、藥物或油。
全文摘要
描述了一種對植物種子進行至少95W/cm
文檔編號A23J1/14GK1671301SQ03817522
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月22日
發(fā)明者E·J·?？怂? S·K·梅拉, A·M·埃亞勒, A·帕蒂斯特, E·M·小彼得斯, D·L·小尚德爾 申請人:嘉吉有限公司