PROCEDIMIENTOS Y PRODUCTOS DE FRACCIONAMIENTO DE GRANOS.
Un procedimiento para concentrar beta-glucano procedente de materiales de plantas que comprende las etapas de:
a) mezclar e incubar la harina de un material de planta con un disolvente orgánico acuoso con una cualquiera o una combinación de enzimas amilasa o proteasa en una etapa única en la que el disolvente orgánico acuoso es etanol y la concentración de etanol es del 40-90% (v/v)
b) separar la mezcla de la etapa a) para formar una porción de filtrado y una porción de rechazo; en el que la porción de rechazo tiene un contenido de beta-glucano concentrado con respecto a la harina de material de planta
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W0101358CA.
Solicitante: THE GOVERNORS OF THE UNIVERSITY OF ALBERTA.
Nacionalidad solicitante: Canadá.
Dirección: 222 CAMPUS TOWERS, 8625 - 112 STREET,EDMONTON, ALBERTA T6G 2E1.
Inventor/es: VASANTHAN,THAVARATNAM, TEMELLI,FERAL.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 2 de Septiembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08B37/00M3
- C12P19/04 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA. › C12P 19/00 Preparación de compuestos que contienen radicales sacárido (ácido cetoaldónico C12P 7/58). › Polisacáridos, es decir, compuestos que contienen más de cinco radicales sacárido unidos entre ellos por enlaces glucosídicos.
- C12P19/14 C12P 19/00 […] › preparados por acción de una carbohidrasa, p. ej. por acción de la alfa-amilasa.
Clasificación PCT:
- C08B37/00 C […] › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08B POLISACARIDOS; SUS DERIVADOS (polisacáridos que contienen menos de seis radicales sacáridos unidos entre sí por enlaces glucosídicos C07H; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas C12P 19/00; producción de celulosa D21). › Preparación de polisacáridos no previstos en los grupos C08B 1/00 - C08B 35/00; Sus derivados (celulosa D21).
Clasificación antigua:
- C08B37/00 C08B […] › Preparación de polisacáridos no previstos en los grupos C08B 1/00 - C08B 35/00; Sus derivados (celulosa D21).
Fragmento de la descripción:
Procedimientos y productos de fraccionamiento de granos.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a los procedimientos para el procesado secundario de material de plantas y en concreto para la recuperación de productos valiosos tales como fibra que incluyen beta-glucano, almidón, proteínas y productos solubles en etanol procedentes de material de plantas que contiene almidón y fibra.
Antecedentes de la invención
Los materiales de plantas incluyendo los granos contienen numerosos componentes valiosos tales como almidón, proteínas, beta-D-glucano de enlaces mixtos 1-4, 1-3 (beta-glucano), celulosa, pentosanos, tocoles, etc. Estos componentes, y los productos derivados de estos componentes, tienen muchos usos alimentarios y no alimentarios. En consecuencia, existe un fuerte y continuado interés industrial por el procesado de dichos materiales de plantas.
Usando grano de cebada, el beta glucano (normalmente hasta un 8% p/p) contenido en el mismo se encuentra en forma de componente principal de las paredes celulares del endosperma, junto con otros componentes secundarios tales como celulosa y hemicelulosa (pentosanos). El beta-glucano tiene muchas aplicaciones potenciales en los alimentos (es decir, alimentos funcionales), industrias farmacéutica y cosmética. Los estudios nutricionales han sugerido que la inclusión de beta-glucano y tocoles (es decir, tocoferol y tocotrienol) en la dieta humana beneficiará la salud humana).
El almidón (hasta un 65%) en la cebada, muestra una funcionalidad comparable (es decir, espesamiento, gelificación, calidades de fabricación de papel, resistencia al ácido/enzima, etc.) a la del almidón de maíz, que en la actualidad se usa extensivamente en diversas aplicaciones. Por tanto, el almidón de maíz se puede sustituir por almidón de cebada en la preparación de muchos alimentos y productos industriales existentes (es decir, almidones alimentarios modificados, almidones catiónicos y anfóteros para la industria del papel, dextrinas para alimentos e industria del papel, adhesivos, almidones cortados con ácidos, etc.). Debido a las razones anteriormente mencionadas, existe actualmente un fuerte y continuado interés industrial por el fraccionamiento y utilización del almidón de cebada.
Se han llevado a cabo numerosas investigaciones a escala laboratorio y piloto sobre el fraccionamiento de la cebada. En general, se ha usado agua, agua acidificada y/o álcali acuoso (es decir, NaOH o NaHCO3) como disolvente para la suspensión de una cebada machacada completa, harina de cebada (cebada completa molida) o harina de cebada (harina de cebada molida en molino de cilindros o harina de cebada perlada). A continuación la suspensión se procesa mediante técnicas tales como filtración, centrifugación y precipitación con etanol para separar la suspensión en diversos componentes. Este procedimiento convencional para el fraccionamiento de la cebada tiene numerosos problemas técnicos y la factibilidad comercial limitada ha quedado más restringida debido a lo caro del producto, concretamente para aplicaciones alimentarias.
En particular, surgen problemas técnicos debido a que el beta-glucano de la harina de cebada es un excelente agente ligante de agua (un hidrocoloide) y como tal, tras la adición de agua (en un entorno neutro, alcalino o ácido), el beta-glucano se hidrata y espesa mucho (aumenta la viscosidad) la suspensión. Este espesamiento impone muchos problemas técnicos en el procesamiento posterior de la suspensión en los componentes de cebada puros (es decir, almidón, proteína, fibra, etc.), entre los que se incluyen la obturación del filtro durante la filtración y la separación ineficaz de los componentes de la harina durante la centrifugación.
Usualmente, estos problemas técnicos se minimizan, sino se eliminan, mediante la adición de una cantidad sustancial de agua a la suspensión espesa/viscosa con el fin de diluir y disminuir la viscosidad hasta un nivel en el que se pueda llevar a cabo el procesamiento adicional. Sin embargo, el uso de elevados volúmenes de agua conduce a diversos problemas adicionales que incluyen un aumento en los volúmenes de agua efluente y el consiguiente aumento en los costes de vertido. Además, el beta-glucano, que se solubiliza y se separa con el sobrenadante (agua) durante la centrifugación, se recupera normalmente mediante precipitación con etanol. Esto se lleva a cabo por adición de un volumen igual de etanol absoluto al sobrenadante. Tras la separación del beta-glucano precipitado, el etanol preferiblemente se recupera para reciclado. Sin embargo, la recuperación requiere la destilación, que es también una operación costosa desde el punto de vista del uso de la energía.
De acuerdo con esto, hay necesidad de un procedimiento eficaz para el fraccionamiento de los granos que supere los problemas concretos de la viscosidad de la suspensión y el consumo de agua. Además hay una necesidad de un procedimiento que proporcione un producto de beta-glucano de elevada pureza con un contenido de almidón y proteína disminuido.
Más específicamente, hay necesidad de un procedimiento de fraccionamiento de grano en el que un grano o harina de grano se suspende en un disolvente del que se recupera el beta-glucano sin solubilización y en el que el disolvente usado para suspender el grano o harina de grano se puede reciclar eficazmente.
Una revisión de la técnica anterior revela que dicho procedimiento no se ha realizado con anterioridad al descrito en el presente documento. Por ejemplo, existen numerosas patentes anteriores que describen diversos procedimientos de fraccionamiento de grano mediante la metodología de solubilización y la posterior precipitación con etanol anteriormente mencionadas. Los ejemplos de dichas patentes incluyen la Patente de los Estados Unidos 4.018.936 (Garbutt y col.), la Patente de los Estados Unidos 5.512.287 (Wang y col.), la Patente de los Estados Unidos 5.614.242, la Patente de los Estados Unidos 5.725.901 (Fox), la Patente de los Estados Unidos 6.197.952 (Fox), la Patente de los Estados Unidos 6.113.908 (Paton y col.), la Patente de los Estados Unidos 5.169.660 (Collins), la patente de los Estados Unidos 5.312.636 (Myllymaki), la Patente de los Estados Unidos 5.518.710 (Bhatty), y la Patente de los Estados Unidos 5.846.590 (Malkki).
Otras patentes enseñan también el uso de las enzimas amilasas para hidrolizar el almidón durante el procesamiento del grano incluyendo la Patente de los Estados Unidos 4.804.545 (Goering), el documento 5.013.561 (Goering y col.), la Patente de los Estados Unidos 5.082.673 (Inglett) y la Patente de los Estados Unidos 3.912.590 (Slott).
Otras patentes se dirigen a concentrar mecánicamente los beta-glucanos mediante prácticas de reducción de tamaño y clasificación mediante tamizado/aire e incluyen la Patente de los Estados Unidos 5.063.078 (Foehse), la Patente de los Estados Unidos 5.725.901 (Fox), y la Patente de los Estados Unidos 6.083.547 (Katta).
Otras patentes se dirigen al uso de disoluciones de etanol a baja concentración para recuperar el beta-glucano e incluyen la Patente de los Estados Unidos 5.106.640 y la Patente de los Estados Unidos 5.183.677 (Lehtomaki).
Otras patentes adicionales se dirigen a una miscelánea de técnicas de fraccionamiento de grano tales como la Patente de los Estados Unidos 5.106.634 (Thacker), las Patentes de los Estados Unidos 4.211.801 y 4.154.728 (Oughton), la Patente de los Estados Unidos 3.950.543 (Buffa), la Patente de los Estados Unidos 4.431.674 (Fulger) y la Patente de los Estados Unidos 5.312.739 (Shaw).
Resumen de la invención
La invención se refiere en general a un procedimiento para fraccionar material de plantas tales como cebada y avena en componentes valiosos que incluyen beta-glucano. El procedimiento usa un disolvente orgánico y agua en vez de sólo agua, agua acidificada y/o álcali acuoso como disolvente para la suspensión de la harina de grano.
De acuerdo con la invención, se proporciona un procedimiento para concentrar el beta-glucano procedente de materiales de plantas que comprende las etapas de:
- a) mezclar e incubar un material de harina de planta con un disolvente orgánico acuoso con una cualquiera o una combinación de enzimas amilasas o proteasas en una etapa única en la que el disolvente orgánico acuoso es etanol y la concentración de etanol es del 40-90% (v/v);
- b) separar la mezcla de la etapa a) para formar una porción de filtrado y una porción de rechazo;
en el que la...
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento para concentrar beta-glucano procedente de materiales de plantas que comprende las etapas de:
- a) mezclar e incubar la harina de un material de planta con un disolvente orgánico acuoso con una cualquiera o una combinación de enzimas amilasa o proteasa en una etapa única en la que el disolvente orgánico acuoso es etanol y la concentración de etanol es del 40-90% (v/v)
- b) separar la mezcla de la etapa a) para formar una porción de filtrado y una porción de rechazo;
en el que la porción de rechazo tiene un contenido de beta-glucano concentrado con respecto a la harina de material de planta.
2. Un procedimiento como en la reivindicación 1, en el que la harina de material de planta se selecciona entre una cualquiera o una combinación de cebada y avena.
3. Un procedimiento como en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la concentración de la disolución de etanol en la etapa a) es 40-50% (v/v).
4. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa a) se lleva a cabo a 15-60ºC.
5. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa a) se lleva a cabo a temperatura ambiente.
6. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula en la que > 80% de la harina tiene < 250 micrómetros.
7. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula en la que > 85% de la harina tiene < 250 micrómetros.
8. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula en la que > 90% de la harina tiene < 250 micrómetros.
9. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula en la que > 95% de la harina tiene < 250 micrómetros.
10. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la suspensión se separa mediante un tamiz que tiene un tamaño de tamiz entre 40-250 micrómetros.
11. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el tamaño de tamiz está entre 40-75 micrómetros.
12. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la relación de la harina al disolvente orgánico acuoso es de 1:2 a 1:10 (p/v).
13. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la etapa a) se repite utilizando el disolvente orgánico acuoso de la porción de filtrado de la etapa b).
14. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende adicionalmente someter la porción de rechazo de la etapa b) a al menos un lavado posterior con el disolvente orgánico acuoso y la separación para formar posteriormente las porciones de filtrado y rechazo.
15. Un procedimiento como en la reivindicación 14, en el que el lavado posterior incluye incubar la mezcla con una cualquiera de una combinación de enzimas amilasa o proteasa.
16. Un procedimiento como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la porción de filtrado se evapora adicionalmente para formar una porción de destilado que contiene el disolvente orgánico y una porción de sólidos del producto que contiene almidón y productos solubles en el disolvente orgánico.
17. Un procedimiento como en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la porción de filtrado se evapora adicionalmente para formar un destilado que contiene el disolvente orgánico y una porción de sólidos del producto que contiene dextrina, hidrolizados de proteína y productos solubles en el disolvente orgánico.
18. Un procedimiento como en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la porción de filtrado se centrifuga para recuperar el almidón o la dextrina.
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