富脂質(zhì)微藻粉及其制備方法
【專利說(shuō)明】富脂質(zhì)微藻粉及其制備方法
[0001] 本發(fā)明設(shè)及富脂質(zhì)微藻粉，運(yùn)些微藻為小球藻屬、優(yōu)選地原殼小球藻（化lorella protothecoide)。
[0002] 更特定地，本發(fā)明設(shè)及對(duì)于給定粒徑分布和壓縮值具有極其顯著的流動(dòng)、可潤(rùn)濕 性和水可分散性性質(zhì)的富脂質(zhì)微藻粉。
【背景技術(shù)】
[0003] 存在若干可用在食物中的藻類物種，大部分是"大型藻類"，例如海帶、海白菜（石 魏扣Ivalac化ca))和紫菜屬（在日本種植的）或"紅皮藻"型（帕爾瑪利亞掌葉（Palmaria palmata)紅藻）食用紅藻。
[0004] 然而，與運(yùn)些大型藻類一起的還有若干由"微藻"代表的藻類源（也就是微小單細(xì) 胞藻類），其可為光合生長(zhǎng)或非光合生長(zhǎng)的，具有經(jīng)種植W用于生物柴油、食物、化妝品或營(yíng) 養(yǎng)健康中的海洋或非海洋來(lái)源。
[0005] 舉例來(lái)說(shuō)，螺旋藻（spirulina)(純頂螺旋藻（Art虹ospiraplatensis))是在開 放泄湖中種植的（在光養(yǎng)條件下），其用作食物補(bǔ)充劑，或少量地滲于糖果產(chǎn)品或飲品中 (通常小于0. 5%w/w)。
[0006] 其他富脂質(zhì)微藻（包含小球藻的某些物種）作為食物補(bǔ)充劑（可提及隱甲藻 (Crypthecodinium)或裂殖壺菌（Schizochytriumgenus)屬微藻）也極受亞洲國(guó)家的歡 迎。
[0007] 小球藻生物質(zhì)的油部分基本上由單不飽和油構(gòu)成，因此與常見(jiàn)于常規(guī)食物產(chǎn)品中 的飽和、氨化和多不飽和油相比提供營(yíng)養(yǎng)和健康優(yōu)勢(shì)。
[0008] 小球藻由此W全生物質(zhì)形式或W粉形式（通過(guò)干燥小球藻生物質(zhì)獲得，其細(xì)胞壁 已通過(guò)特定機(jī)械方式破裂）用于人類或動(dòng)物消費(fèi)的食物中。
[0009] 微藻粉也提供其他益處，例如微量營(yíng)養(yǎng)素、膳食纖維（可溶性和不溶性的碳水化 合物）、憐脂、糖蛋白、植物醬醇、生育酪、生育Ξ締酪和砸。
[0010] 為制備將納入食物組合物中的生物質(zhì)，從培養(yǎng)基濃縮或收獲生物質(zhì)（通過(guò)光自養(yǎng) 在光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，或W異養(yǎng)方式在黑暗中且在可由小球藻同化的碳源存在下培養(yǎng)）。
[0011] 在本發(fā)明所設(shè)及的技術(shù)領(lǐng)域中，小球藻的異養(yǎng)生長(zhǎng)是優(yōu)選的（其稱為發(fā)酵途徑）。
[0012] 在從發(fā)酵培養(yǎng)基收獲微藻生物質(zhì)時(shí)，該生物質(zhì)包括主要懸浮于水性培養(yǎng)基中的完 整細(xì)胞。
[0013] 為濃縮生物質(zhì)，然后通過(guò)正面或切向過(guò)濾或通過(guò)另外為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的 任一方式離屯、實(shí)施固-液分離步驟。
[0014] 在濃縮之后，可直接處理微藻生物質(zhì)W生產(chǎn)真空包裝的糕點(diǎn)、藻片、藻勻漿、完整 藻粉末、經(jīng)研磨藻粉或藻油。
[0015] 還將微藻生物質(zhì)干燥W促進(jìn)生物質(zhì)在各種應(yīng)用（特別是食物應(yīng)用）中的后續(xù)處理 或應(yīng)用。
[0016] 根據(jù)藻類生物質(zhì)是否經(jīng)干燥且如果經(jīng)干燥根據(jù)所用干燥方法，可賦予食物產(chǎn)品各 種質(zhì)地和風(fēng)味。
[0017] 舉例來(lái)說(shuō)，專利US6 607 900描述使用鼓式干燥器在并無(wú)任何先前離屯、下來(lái)干 燥微藻生物質(zhì)W制備微藻片。
[0018] 可從已濃縮的微藻生物質(zhì)使用氣流干燥器或通過(guò)噴霧干燥來(lái)制備微藻粉末，如專 利US6 372 460中所描述。
[0019] 然后，在噴霧干燥器中，將液體懸浮液W細(xì)液滴分散液的形式噴霧于加熱空氣流 中。將夾帶材料迅速干燥并形成干燥粉末。
[0020] 在其他情況下，使用噴霧干燥、隨后使用流化床干燥器的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)用于獲得干 燥微藻生物質(zhì)的改良條件（例如參見(jiàn)專利US6 255505)。
[0021] 在本發(fā)明所設(shè)及的技術(shù)領(lǐng)域中，更特定地尋求制備通過(guò)發(fā)酵途徑產(chǎn)生的藻類粉。
[0022] 本發(fā)明背景內(nèi)的此微藻粉是從已機(jī)械裂解且均質(zhì)化（均質(zhì)物然后經(jīng)噴霧干燥或 急驟干燥）的濃縮微藻生物質(zhì)制得。
[0023] 藻類粉的產(chǎn)生需要裂解細(xì)胞W釋放其油。
[0024] 舉例來(lái)說(shuō)，可使用壓力破碎器通過(guò)節(jié)流孔板抽吸含有細(xì)胞的懸浮液W裂解細(xì)胞。
[0025] 施加高壓（高達(dá)1500己），隨后穿過(guò)噴嘴瞬間膨脹。
[0026] 細(xì)胞可通過(guò)Ξ種不同的機(jī)制破裂：進(jìn)入閥、孔板中液體的高剪切W及出口處壓力 突降，從而使得細(xì)胞爆破。
[0027] 該方法釋放細(xì)胞內(nèi)分子。
[0028] 可使用尼羅（Niro)均質(zhì)器（GEA尼羅索伊（NiroSoavi)或任一其他高壓均質(zhì)器） 來(lái)處理大小主要介于0. 2微米與5微米之間的細(xì)胞。
[0029] 藻類生物質(zhì)在高壓（大約1000己）下的此處理通常裂解大于90%的細(xì)胞且將大 小減小到小于5微米。
[0030] 另一選擇為，代之W使用球磨機(jī)。
[0031] 在球磨機(jī)中，將細(xì)胞與小球形顆粒一起W懸浮狀態(tài)攬動(dòng)。細(xì)胞的破裂是由剪切力、 球間研磨W及與球的碰撞所引起。
[0032] 運(yùn)些球使細(xì)胞破裂W從中釋放細(xì)胞內(nèi)容物。適當(dāng)球磨機(jī)的描述在（例如）專利US 5 330 913中給出。
[0033]W"水包油"乳液形式獲得粒徑小于起源細(xì)胞的懸浮液。
[0034] 然后噴霧干燥此乳液且消除水，從而留下含有細(xì)胞碎片、細(xì)胞內(nèi)液體和油的干燥 粉末。
[0035] 然而，極不希望產(chǎn)生粘性、聚集在一起且難W流動(dòng)的干燥粉末，運(yùn)是因?yàn)槠浜懈?燥粉末的10重量％、25重量％或甚至50重量％含量的油。
[0036] 甚至認(rèn)為高脂質(zhì)內(nèi)容物（大于60% )更難W或甚至不可能有效干燥。
[0037] 還極不希望干燥生物質(zhì)粉的可潤(rùn)濕性和水可分散性的問(wèn)題，其然后具有比較差的 可潤(rùn)濕性。
[0038] 為解決干燥運(yùn)些富脂質(zhì)乳液的固有困難，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員通常遵循W下兩種主 要途徑：
[0039]-使用特定實(shí)施方案選擇適用于富含脂肪的粉末的干燥裝置；
[0040]-使用各種流動(dòng)劑（例如基于二氧化娃的產(chǎn)品）或噴霧干燥載體，
[0041]-調(diào)配（通過(guò)囊封）
[0042] 運(yùn)兩種途徑并不相互排斥。
[0043] 噴霧干燥裝置
[0044] 在先前技術(shù)中存在若干用于噴霧干燥富脂質(zhì)化合物的裝置?？梢子谠谖墨I(xiàn)中發(fā) 現(xiàn)關(guān)于所提出技術(shù)和裝備的說(shuō)明：例如，噴霧干燥手冊(cè)（SprayD巧ingHan化ook)，K.馬斯 特化Masters),尤其在其第5版中，于1991年出版且于1994年再版，朗文科技化ongman Scientific&Technical)(可在大英圖書館度ritishLibrary)或國(guó)會(huì)圖書館（Xibrary ofCongress)處在ISBN0-470-21743-X下獲得）；或βετε"噴霧干燥指南（SprayD巧 Manual)，2005 (訪問(wèn)網(wǎng)站W(wǎng)WW.bete.com)
[0045] 因此看起開，在閱讀運(yùn)些文件后，所提出解決方案并不能完全令人滿意，例如：
[0046]-對(duì)于干燥富含脂肪（20% -30% )的乳產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，通常將配備有噴霧噴嘴的順流 噴霧干燥塔用于兩階段裝置中（第二階段指派為用于調(diào)節(jié)和冷卻在第一階段中獲得的粉 末）。
[0047] 然而，易于形成沉積物且增加通過(guò)自氧化機(jī)制起火的風(fēng)險(xiǎn)，此使得需要添加多種 滅火系統(tǒng)。
[0048]-對(duì)于經(jīng)干燥處理的乳酪來(lái)說(shuō)，將乳酪研磨且與水混合W形成平滑乳膏，然后噴霧 干燥。然后在錐形底噴霧干燥器中實(shí)施噴霧干燥。
[0049] 然而，同樣因高脂肪含量，形成沉積物。
[0050] 所提出解決方案為使用配備有安裝于噴霧干燥器室基座的流化床或移動(dòng)帶的噴 霧干燥器。
[0051] 然而，仍存在氣動(dòng)傳輸由此獲得的干燥粉末的問(wèn)題。
[0052]-對(duì)于干燥非乳冰洪淋來(lái)說(shuō)（其中植物脂肪代替奶油，且酪蛋白酸鋼代替非脂肪 乳固體），由于糖含量較高（通常大于30% )而難W噴霧干燥。
[0053] 因此需要在一部分糖存在下實(shí)施噴霧干燥，且通過(guò)向干燥混合物中添加超細(xì)糖來(lái) 補(bǔ)充調(diào)配物。
[0054]另外，為克服高糖含量的問(wèn)題，需要能夠控制粉塵的產(chǎn)生，管控粉末的氣動(dòng)傳輸， 限制其團(tuán)聚且避免噴霧干燥室內(nèi)部的沉積物。
[00巧]然而，僅提出用于在配備有流化床的噴霧干燥室中進(jìn)行干燥的解決方案。
[0056]-對(duì)于具有35%到80%脂肪的干燥產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，必須避免的問(wèn)題為脂質(zhì)小球（尤其 蛋白質(zhì)）的保護(hù)膜發(fā)生破裂，破裂使得在干燥期間釋放所述脂肪。
[0057] 所推薦解決方案為增加脂質(zhì)烙點(diǎn)，在噴霧干燥室的基座處形成或整合冷卻床系統(tǒng) 的噴霧干燥器。
[0058] 另一選擇為，可通過(guò)二級(jí)空氣冷卻在所述噴霧干燥室的基座處引入的空氣W防止 室中的粉末烙化，且用W在任一機(jī)械操作之前固化顆粒表面。
[0059] 同樣，另一選擇為，如果提供旋風(fēng)分離器W用于收集粉末，則需要在任一收集之前 引入冷空氣W防止在旋風(fēng)分離器內(nèi)部烙化。
[0060] 最后，優(yōu)選實(shí)施組合包括噴嘴的噴霧干燥塔與整合流化床或移動(dòng)帶的復(fù)雜配置。
[0061]-對(duì)于干燥藻類，
[0062] 尤其在如上文所描述的文獻(xiàn)中描述整個(gè)微藻的干燥，運(yùn)些微藻為小球藻和螺旋藻 屬。
[0063] 其粉末形式然后打算用于制造用于制備營(yíng)養(yǎng)學(xué)中的食物補(bǔ)充物的片劑。
[0064] 然后在配備有開放循環(huán)順流噴霧干燥室的滿輪噴霧干燥器中對(duì)具有低固體含量 (10% -15% )的生物質(zhì)實(shí)施噴霧干燥。
[0065] 由于此低固體含量，然后僅產(chǎn)生具有精細(xì)粒徑的粉末。
[0066] 干燥添加劑
[0067] 在咖啡/茶漂白劑的領(lǐng)域中，運(yùn)些是組合酪蛋白酸鋼、玉米糖漿、植物脂肪與乳化 劑、憐酸鐘和娃酸鋼侶的組合物。
[0068] 在配備有振動(dòng)式外部流化床的兩階段順流噴霧干燥器中實(shí)施噴霧干燥。
[0069] 產(chǎn)生具有精細(xì)粒徑的顆粒。
[0070] 為獲得團(tuán)聚顆粒，選擇整合流化