Un aparato para la hidrólisis de materia prima que contiene proteínas,

comprendiendo el aparato: un área de hidrólisis que proporciona hidrólisis de dicha materia prima haciendo reaccionar una mezcla de reacción que comprende dicha materia prima y al menos una enzima presente en dicha área, donde la mezcla de reacción contiene tanto sólidos como líquido, y donde después de la hidrólisis, dicha mezcla de reacción comprende adicionalmente producto de hidrólisis; un área de inactivación que recibe mezcla de reacción del área de hidrólisis e inactiva sustancialmente la enzima presente en la mezcla de reacción; y un área de separación localizada por separado del área de inactivación que recibe al menos una parte de la mezcla de reacción del área de inactivación y es capaz de separarla en dos o más componentes, incluyendo al menos un componente sustancialmente líquido que comprende proteínas solubles en agua y que incluye al menos un componente que sustancialmente contiene sólidos; donde el área de hidrólisis, el área de inactivación, y el área de separación funcionan en un modo continuo no en lotes; y donde cualquier emulsión presente en dicho componente líquido está presente en una cantidad en o por debajo de un nivel predeterminado.

Aparato y método para la hidrólisis de una materia prima que contiene proteínas y aplicación de los productos de hidrólisis resultantes.

Antecedentes

Esta descripción se refiere a plantas y métodos para la hidrólisis de materia prima que contiene proteínas.

Se conocen diversos procesos de hidrólisis discontinuos, teniendo cada uno ciertas desventajas, tales como tiempo de procesamiento prolongado, bajos rendimientos de proteínas solubles, calidad o sabor deficiente del producto, elevado contenido de grasas, y uso ineficaz de los recursos. Esta descripción proporciona aparatos, métodos, y sistemas que proporcionan la hidrólisis de material que contiene proteínas, tales como materiales de pescado, animales y vegetales, y productos de hidrólisis resultantes a partir de los mismos.

Sumario

En este documento se proporcionan realizaciones de aparatos y métodos que hidrolizan y separan una mezcla de reacción que comprende (i) una materia prima de pescado, animal o vegetal que contiene proteínas y (ii) enzima proteolítica. La materia prima puede estar en forma de subproductos o productos residuales del procesamiento de productos alimenticios. Los aparatos y métodos comprenden una sección o área de recogida opcional, donde la materia prima (típicamente en trozos, tal como cuerpos de peces o animales) se recoge y opcionalmente se procesa para reducir el tamaño de los trozos de la materia prima recogidos, una sección o área de hidrólisis que hidroliza la mezcla de reacción, una sección o área de inactivación que inactiva sustancialmente la enzima presente en la mezcla de reacción, y una sección o área de separación localizada por separado del área de inactivación donde al menos una parte de la mezcla de reacción se separa en al menos un componente líquido que comprende proteínas solubles en agua y que incluye al menos un componente que sustancialmente contiene sólidos; donde el área de hidrólisis, el área de inactivación, y el área de separación funcionan en un modo continuo no en lotes; y donde cualquier emulsión presente en dicho componente líquido está presente en una cantidad en o por debajo de un nivel predeterminado. En otras realizaciones, el agua contenida en la parte líquida que comprende las proteínas solubles en agua se evapora para producir soluciones concentradas que comprenden hidrolizado o se seca para producir hidrolizado sólido. En una realización, cualquier emulsión presente está en o por debajo del 5% de la mezcla de reacción, más preferiblemente en o por debajo del 2%, incluso más preferiblemente en o por debajo del 1% y mucho más preferiblemente en o por debajo del 0,5%. En otra realización, cualquier emulsión presente en la mezcla de reacción está en o por debajo del 3%.

En algunas realizaciones, el tamaño de partícula de la materia prima puede seleccionarse para reducir, minimizar, o evitar la formación de emulsiones. Por ejemplo, en una realización de la invención donde la materia prima usada comprende pescado, la materia prima puede triturarse ligeramente, trocearse, o cortarse de modo que el tamaño de los trozos de materia prima o partículas sea aproximadamente de 16 mm o más de anchura. En una realización, el tamaño de la materia prima es de aproximadamente 16 a aproximadamente 50 mm de anchura, y en otra realización el tamaño agregado de la materia prima es de aproximadamente 30 mm o más de anchura. La medición del tamaño de un trozo de materia prima puede ser en cualquier dirección o dimensión seleccionada. Por tanto, una larga tira o lámina de materia prima que sea de 30 mm de anchura en solamente una dirección puede ser aceptable para su uso con la presente invención.

Los especialistas en la técnica apreciarían que el tamaño agregado del tamaño de partícula de la materia prima puede conseguirse, controlarse, o determinarse de varios modos. Por ejemplo, los sistemas usados para triturar la materia prima pueden tener aberturas a través de las cuales la materia prima se fuerza a pasar. El tamaño y/o forma de las aberturas por tanto pueden variarse en consecuencia para llegar a un tamaño agregado deseado de los trozos de materia prima. De forma similar, los sistemas de troceado asimismo pueden controlar cómo se corta o trocea la materia prima. El tamaño de los trozos o partículas de materia prima también puede medirse, tal como usando un calibre o cualquier otra herramienta de medición adecuada. Como alternativa, el tamaño de la materia prima puede determinarse correlacionando el peso de un trozo de materia prima a un tamaño.

En algunas realizaciones de la invención el uso de materia prima de mayor tamaño no aumenta apreciablemente el tiempo necesario para hidrolizar la mezcla de reacción. Por ejemplo, en una realización de la invención un aumento del 50% en el tamaño de los trozos de materia prima puede provocar menos del 10% de aumento en el tiempo necesario para hidrolizarla en una mezcla de reacción, y más preferiblemente provoca menos del 5% de aumento en el tiempo.

En otras realizaciones, el aparato es capaz de hidrolizar dos toneladas, tres toneladas, cuatro toneladas, o cinco toneladas o más de materia prima por hora. Los aparatos de la invención también pueden ser capaces de hidrolizar una cantidad incluso mayor de materia prima por hora, tal como ocho toneladas, 10 toneladas, 13 toneladas, o 15 toneladas o más de materia prima por hora.

Además de ser capaz de hidrolizar una elevada capacidad de materia prima por hora, otras realizaciones de la invención son capaces de funcionar a una capacidad deseada durante periodos prolongados de tiempo. Por ejemplo, en una realización, un aparato es capaz de convertir o transformar materia prima en productos útiles de forma continua durante al menos 72 horas. En otra realización, un aparato es capaz de funcionar de forma continua durante aproximadamente 7 días o más. En otra realización más el aparato es capaz de funcionar de forma continua durante aproximadamente 2 semanas o más.

En otra realización, el área o sección de hidrólisis comprende al menos un reactor de hidrólisis. El reactor de hidrólisis puede ser de forma sustancialmente tubular, aunque también pueden usarse otras formas o configuraciones. En otras realizaciones, el área o sección de hidrólisis comprende un tornillo de alimentación para transportar una mezcla de reacción de enzima y materia prima a través del área o sección de hidrólisis del aparato.

También pueden usarse tornillos de alimentación en otras secciones o áreas del aparato, tal como en el área o sección de inactivación descrita más completamente a continuación. Por ejemplo, en una realización puede usarse uno o más tornillos de alimentación para transportar la mezcla de reacción a través del área de inactivación. El tornillo de alimentación puede retirar la mezcla de reacción que comprende componentes sólidos, tales como huesos, y un componente líquido para la separación.

En otra realización, la mezcla de reacción puede incluir una capa grasa que puede separarse, por ejemplo,por bombeo y/o decantación.

Otras realizaciones más proporcionan aparatos y métodos que proporcionan rendimientos de proteínas solubles en agua de al menos aproximadamente el 50%, 60% y 70% o más en peso en base al peso de proteínas en la materia prima.

Otras realizaciones más provocan que el pH de la mezcla de reacción no se ajuste desde su estado existente. Otra realización más provoca que el pH de la materia prima no se ajuste o que el pH de la materia prima y el pH de la mezcla de reacción no se ajuste desde su estado existente. Por ejemplo, el pH de la materia prima y la mezcla de reacción en dichas realizaciones está entre aproximadamente 6 y aproximadamente 9, preferiblemente entre aproximadamente 6,5 y aproximadamente 8 y más preferiblemente entre aproximadamente 7 y 8 o aproximadamente 7.

Otras características y ventajas de las realizaciones de esta descripción llegarán a ser evidentes a partir de la consideración de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos y reivindicaciones adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama de bloques, de acuerdo con una realización, de un aparato y proceso para hidrolizar materia prima proteica, tal como a partir de animales, plantas, o similares.

La Fig. 2 es un diagrama de bloques, de acuerdo con otra realización, de un aparato para retirar partes metálicas de la materia prima.

La...

1. Un aparato para la hidrólisis de materia prima que contiene proteínas, comprendiendo el aparato:

un área de hidrólisis que proporciona hidrólisis de dicha materia prima haciendo reaccionar una mezcla de reacción que comprende dicha materia prima y al menos una enzima presente en dicha área, donde la mezcla de reacción contiene tanto sólidos como líquido, y donde después de la hidrólisis, dicha mezcla de reacción comprende adicionalmente producto de hidrólisis;

un área de inactivación que recibe mezcla de reacción del área de hidrólisis e inactiva sustancialmente la enzima presente en la mezcla de reacción; y

un área de separación localizada por separado del área de inactivación que recibe al menos una parte de la mezcla de reacción del área de inactivación y es capaz de separarla en dos o más componentes, incluyendo al menos un componente sustancialmente líquido que comprende proteínas solubles en agua y que incluye al menos un componente que sustancialmente contiene sólidos;

donde el área de hidrólisis, el área de inactivación, y el área de separación funcionan en un modo continuo no en lotes; y

donde cualquier emulsión presente en dicho componente líquido está presente en una cantidad en o por debajo de un nivel predeterminado.

2. El aparato de la reivindicación 1, donde el nivel de emulsión presente está en o por debajo de aproximadamente el 5%.

3. El aparato de la reivindicación 1, donde el nivel de emulsión presente está en o por debajo de aproximadamente el 2%.

4. El aparato de la reivindicación 1, donde el nivel de emulsión presente está en o por debajo de aproximadamente el 1%.

5. El aparato de la reivindicación 1, donde el nivel de emulsión presente está en o por debajo de aproximadamente el 0,5%.

6. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde el área de separación comprende un tamiz de filtro inclinado.

7. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende adicionalmente una centrífuga que recibe al menos una parte del componente líquido, y que separa la parte en al menos una primera fracción que comprende proteínas solubles en agua y al menos una segunda fracción que comprende proteínas insolubles en agua.

8. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende adicionalmente al menos una bomba capaz de bombear el aceite presente en la mezcla de reacción de la mezcla de reacción, o comprende un decantador bifásico para el decantado del aceite presente en la mezcla de reacción, o comprende ambos.

9. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el área de hidrólisis comprende al menos un tornillo de alimentación para transportar la mezcla de reacción a través del área de hidrólisis.

10. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde el área de hidrólisis comprende un reactor de forma tubular.

11. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde el área de inactivación comprende al menos un tornillo de alimentación para transportar la mezcla de reacción a través del área de inactivación.

12. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 9-11, donde al menos un tornillo de alimentación rota en el sentido de las agujas del reloj durante un primer periodo de tiempo, y en el sentido contrario a las agujas del reloj durante un segundo periodo de tiempo.

13. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 9-12, donde al menos un tornillo de alimentación comprende una rosca que tiene una pala u hoja localizada en su periferia.

14. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-13, donde el reactor de inactivación comprende una salida para descargar al menos una parte de la mezcla de reacción y un agitador adyacente a la salida que suspende la materia sólida en la mezcla de reacción cerca de la salida.

15. El aparato de la reivindicación 14, donde el agitador comprende un tornillo que rota en una dirección inversa.

16. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-15, donde una bomba bombea la mezcla de reacción fuera del área de inactivación y hacia el área de separación, de modo que se mantiene la emulsificación de líquido en la mezcla de reacción a o por debajo de un nivel predeterminado.

17. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-16, que comprende adicionalmente un área de recogida donde se recogen trozos de materia prima que contiene proteínas, y donde dichos trozos de materia prima que contiene proteínas se proporcionan al área de hidrólisis desde dicha área de recogida.

18. El aparato de la reivindicación 17, donde el área de recogida incluye un equipo de procesamiento que reduce el tamaño de los trozos de materia prima recogidos.

19. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-18, donde el aparato es capaz de hidrolizar la materia prima a una velocidad de dos toneladas por hora.

20. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-19, donde el aparato es capaz de hidrólisis continua durante al menos setenta y dos horas.

21. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-20, donde el aparato es capaz de producir un rendimiento de proteínas solubles en agua a partir del líquido de la mezcla de reacción de al menos aproximadamente el 50 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

22. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-20, donde el aparato es capaz de producir un rendimiento de proteínas solubles en agua a partir del líquido de la mezcla de reacción de al menos aproximadamente el 60 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

23. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-20, donde el aparato es capaz de producir un rendimiento de proteínas solubles en agua a partir del líquido de la mezcla de reacción de al menos aproximadamente el 70 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

24. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-20, donde el aparato es capaz de producir un rendimiento de proteínas solubles en agua a partir del líquido de la mezcla de reacción de aproximadamente el 70 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

25. Un método para la hidrólisis de materia prima que contiene proteínas que comprende usar el aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1-24 para hidrolizar dicha materia prima.

26. Un método para la hidrólisis de materia prima que contiene proteínas, comprendiendo el método:

hidrolizar, en un área de hidrólisis, una mezcla de reacción que comprende la materia prima y una enzima capaz de hidrolizar las proteínas de dicha materia prima, donde la mezcla de reacción contiene tanto sólidos como líquido, y donde, después de la hidrólisis, la mezcla de reacción comprende adicionalmente producto de hidrólisis;

inactivar, en un área de inactivación, la enzima contenida en la mezcla de reacción; y

separar en un área de separación localizada por separado del área de inactivación al menos una parte de la mezcla de reacción en dos o más componentes, incluyendo al menos un componente sustancialmente líquido que comprende proteínas solubles en agua y que incluye al menos un componente que sustancialmente contiene sólidos;

donde el área de hidrólisis, el área de inactivación, y el área de separación funcionan en un modo continuo no en lotes; y

donde cualquier emulsión presente en dicho componente líquido está presente en una cantidad en o por debajo de un nivel predeterminado.

27. El método de la reivindicación 26, donde el nivel de emulsión presente se mantiene en o por debajo de aproximadamente el 5%.

28. El método de la reivindicación 26, donde el nivel de emulsión presente se mantiene en o por debajo de aproximadamente el 2%.

29. El método de la reivindicación 26, donde el nivel de emulsión presente se mantiene en o por debajo de aproximadamente el 1%.

30. El método de la reivindicación 26, donde el nivel de emulsión presente se mantiene en o por debajo de aproximadamente el 0,5%.

31. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-30, donde la etapa de separación comprende separar la al menos una parte de la mezcla de reacción usando a tamiz de filtro inclinado para producir al menos un componente sustancialmente líquido y un componente sustancialmente sólido.

32. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-31, donde el tamiz de filtro inclinado tiene un tamaño de malla entre aproximadamente malla 1 y aproximadamente 200.

33. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-32, donde la etapa de separación comprende adicionalmente separar el al menos un componente sustancialmente líquido en al menos una primera fracción que comprende una proteína soluble en agua y al menos una segunda fracción que comprende una proteína insoluble en agua.

34. El método de la reivindicación 33, donde la etapa de separación del al menos un componente sustancialmente líquido comprende centrifugación.

35. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-34, donde la mezcla de reacción se separa en un primer componente que comprende principalmente una solución acuosa, un segundo componente que comprende principalmente lípidos, y un tercer componente que comprende principalmente materia sólida.

36. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-35, donde la etapa de separación comprende bombear la mezcla de reacción fuera del reactor de inactivación.

37. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-36, donde la etapa de hidrolizado comprende transportar la mezcla de reacción a través del área de hidrólisis con al menos un tornillo de alimentación.

38. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-37, donde la etapa de hidrolizado comprende hidrolizar la mezcla de reacción en un reactor de forma tubular.

39. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-38, donde la etapa de inactivación comprende transportar la mezcla de reacción a través del área de inactivación con al menos un tornillo de alimentación.

40. El método de cualquiera de las reivindicaciones 37-39, donde al menos uno de los tornillos de alimentación rota en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj en diferentes momentos durante la etapa de inactivación.

41. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-40, que comprende adicionalmente la etapa de bombear el aceite presente en la mezcla de reacción de la mezcla de reacción, o la etapa de decantado del aceite presente en la mezcla de reacción, o ambas.

42. El método de la reivindicación 41, donde el aceite se bombea desde el área de hidrólisis, el área de inactivación, o ambas.

43. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-42, donde antes de la etapa de separación, la mezcla de reacción del área de inactivación se agita para suspender sustancialmente la materia sólida presente en el área de inactivación.

44. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-43, donde antes de la etapa de hidrolizado, la materia prima que contiene proteínas se recoge en trozos en un área de recogida.

45. El método de la reivindicación 44, donde, antes de la hidrólisis, los trozos recogidos de materia prima se procesan para reducir el tamaño de los trozos.

46. El método de la reivindicación 45, donde el tamaño de los trozos es de aproximadamente 15 mm a aproximadamente 50 mm.

47. El método de la reivindicación 45, donde el tamaño de los trozos es de 300 mm o más.

48. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-47, donde la materia prima comprende material derivado del grupo compuesto por material de pescado, animal y vegetal.

49. El método de la reivindicación 48, donde la materia prima comprende material derivado de pescado.

50. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-49, donde la materia prima se hidroliza a una velocidad de dos toneladas por hora.

51. El método de la reivindicación 26-50, donde el proceso continuo no en lotes es capaz de hidrólisis continua durante al menos setenta y dos horas.

52. El método de cualquiera de las reivindicaciones 26-50, donde el líquido de la mezcla de reacción se separa sustancialmente de los sólidos y se obtienen proteínas solubles en agua a partir del líquido.

53. El método de la reivindicación 52, donde el rendimiento de proteínas solubles en agua obtenidas a partir del método es al menos aproximadamente el 50 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

54. El método de la reivindicación 52, donde el rendimiento de proteínas solubles en agua obtenidas a partir del método es al menos aproximadamente el 60 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

55. El método de la reivindicación 52, donde el rendimiento de proteínas solubles en agua obtenidas a partir del método es al menos aproximadamente el 70 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

56. El método de la reivindicación 52, donde el rendimiento de proteínas solubles en agua obtenidas a partir del método es aproximadamente el 70 por ciento en peso del peso de las proteínas contenidas en la materia prima.

57. Un aparato para la hidrólisis de materia prima que contiene proteínas, conteniendo también dicha materia prima materia sólida, comprendiendo el aparato:

un medio para hidrolizar dicha materia prima haciendo reaccionar una mezcla de reacción que comprende dicha materia prima y al menos una enzima presente en dicha área, donde la mezcla de reacción contiene tanto sólidos como líquido, y donde después de la hidrólisis, dicha mezcla de reacción comprende adicionalmente producto de hidrólisis;

un medio para inactivar sustancialmente la enzima presente en la mezcla de reacción; y

un medio para separar, localizado por separado del área de inactivación, al menos una parte de la mezcla de reacción en dos o más componentes, incluyendo al menos un componente sustancialmente líquido que comprende proteínas solubles en agua y que incluye al menos un componente que sustancialmente contiene sólidos;

donde el área de hidrólisis, el área de inactivación, y el área de separación funcionan en un modo continuo no en lotes; y

donde dicho aparato mantiene cualquier emulsión presente en el líquido de la mezcla de reacción por debajo de un nivel predeterminado.