DK166547B1

DK166547B1 - Fremgangsmaade til udbloedning af majs, herved opnaaet majsstoebevand og anvendelse heraf ved fremstilling af penicillin

Info

Publication number: DK166547B1
Application number: DK377380A
Authority: DK
Inventors: Francis Devos; Patrick Beuque; Michel Huchette
Original assignee: Roquette Freres
Priority date: 1979-09-04
Filing date: 1980-09-04
Publication date: 1993-06-07
Also published as: JPH0336509B2; DK377380A; JPS5645200A; US4359528A; ES8200143A1; EP0026125B1; ES494755A0; EP0026125A1; FR2464298B1; FR2464298A1; DE3062352D1

Description

i DK 166547 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til udblødning af majs. Opfindelsen angår desuden et produkt, nemlig majsstøbevand, som er ejendommeligt ved, at det er opnået ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfin-5 delsen og har forskellige indholdsstoffer i afgrænsede mængder som nærmere angivet nedenfor. Opfindelsen angår endvidere det omhandlede majsstøbevands anvendelse ved fremstillingen af penicillin.

Støbevand er et kortere udtryk for det produkt, 10 der af fagfolk ofte betegnes som "majsstøbevand". Begge udtryk vil blive anvendt i den efterfølgende beskrivelse.

Støbningen eller udblødningen af majs i vand udgør det første trin ved udvinding af stivelse i vådstivel-15 sesfabrikker. Denne støbning muliggør kvældning af majskornene og fjernelse af i høj grad fermenterbart opløseligt stof, som er indeholdt i disse korn.

Den består i at holde majsen anbragt i siloer i en given tid ("støbetiden") i varmt vand indeholdende en 20 lille mængde svovldioxid. I praksis er siloerne anbragt i række, og støbevandet gennemløber dem den ene efter den anden, idet en given silo tømmes, når den majs, som den indeholder, har været holdt i kontakt med støbevandet i den ovennævnte givne tid.

25 Nærmere angivet indføres støbevandet kontinuer ligt i hver af siloerne i rækken efter hinanden, således at hver silo faktisk modtager en lige stor delmængde af dette vand, og hver delmængde ledes følgelig gennem hele rækken af siloer fra den, hvori den indførtes i begyndelsen, 30 og hvis charge af majs udtømtes ved afslutningen af indføringen af den tilsvarende delmængde, idet udblødningen er afsluttet fer denne charge, og op til den silo, der er beliggende i den anden ende af rækken, og som netop har modtaget en charge af frisk majs.

35 To væsentlige fænomener udvikler sig samtidig un der udblødningen: det første består i en diffusion af de opløselige stoffer fra majskornene til udblødningsvandet, medens det anden består i en fermentering af disse oplø- 2 DK 166547 B1 selige stoffer i udblødningsvandet.

Denne fermentering er en mælkesyrefermentering. Faktisk fremmer udblødningsbetingelserne (SC^, temperaturen, tilstedeværende reducerende sukkerarter og lignen-5 de) udviklingen af mælkesyrebakterier, der udvikler sig meget hurtigt og eliminerer de øvrige mikroorganismer. Majsstøbevand er således det produkt, der fremkommer ved samtidig diffusion og fermentering af de opløselige stoffer i majsen.

10 En vigtig parameter ved udblødningsprocessen ud gøres af kontakttiden for væskefasen med majsen. Denne tid reguleres ved hjælp af hvad der kaldes "cirkulationsforholdet" for vandet, dvs. ved hjælp af mængden af vand, som anvendes pr. vægtenhed behandlet majs. I in-15 dustriel praksis defineres cirkulationsforholdet ved rum- 3 fanget af vand i m pr. ton kommerciel majs.

Af denne grund har hver stivelsesfabrik sin egen udblødningsfremgangsmåde og tilhørende parametre (udblødningstid, cirkulationsforhold, SC^-forhold, tempera-20 tur osv.). Følgelig er kvaliteten af det opnåede og på markedet værende majsstøbevand meget varierende fra den ene stivelsesfabrikant til den anden.

Som følge af de meget indviklede fysiske og biokemiske fænomener, der optræder under udblødningen, og 25 som er meget følsomme over for de mindste ændringer i de ovennævnte parametre, iagttages der imidlertid desuden meget betydelige variationer i kvaliteten af samme maj s-støbevandsprodukt i den samme stivelsesfabrik i løbet af et langt tidsrum (f.eks. 6 måneder). Disse variationer 30 iagttages med hensyn til farven, viskositeten, lagerstabiliteten, indholdet af reducerende stoffer, men også og specielt med hensyn til mængden af visse frie aminosyrer, såsom lysin, tyrosin, histidin, asparaginsyre,og visse vitaminer af B-gruppen.

35 Nu anvendes majsstøbevand som kilde for nærings stoffer i gæringsindustrien, og navnlig ved fremstilling af penicillin, da det kun volder ringe besvær, står til rådighed i store mængder og har en fortrinlig balance 3 DK 166547 B1 mellem størstedelen af essentielle faktorer. Mælkesyre udgør en let assimilerbar carbonkilde, aminosyrerne og polypeptiderne udgør ikke blot en kilde for nitrogen og for carbon, men også for "puffer"-stoffer, og askestof- 5 ferne udgør en kilde for mineralgrundstoffer, som er nødvendige for mikroorganismerne.

Det sker, at variationen i kvaliteten af på markedet værende majsstøbevand og navnlig med hensyn til deres indhold af lysin, hvis tilstedeværelse ikke er 10 gunstig for dannelsen af penicillin, viser sig ved betydelige uønskede variationer i produktionsudbytterne af antibiotika.

For nu ved fremstillingen af disse antibiotika at være i stand til at drage fordel af hele udviklingen 15 inden for moderne industriel biokemi (genetiske forbedringer, indstilling af pH-betingelserne eller af dyrkningsmediet) er det vigtigt, at sammensætningen af dyrkningsmediet - og følgelig af alle dets bestanddele - er så konstant som mulig. Pludselige, springende og ufor-20 klar lige variationer i sammensætningen af majsstøbevandet har således undertiden ledt de biokemiske industrier bort fra dette råmateriale til fordel for en delvis erstatning af støbevandet med andre substrater, som f.eks. sojaproteiner og gær.

25 Konventionelle udblødningsfremgangsmåder, hvis parametre er som følger: udblødningstid på ca. 40 timer, udblødningstemperatur på mellem 45°C og 52°C, svovldioxid-forhold fra ca. 0,75 til ca. 3 g/li-30 ter vand, 3 vandcirkulationsforhold på mellem 1,3 og 2,0 m pr. ton kommerciel majs, hvilket ved afslutningen af udblødningen giver en koncentration af opløselige stoffer på 4 til 8%, 35 fremmer kvældningen af majsen og den hurtige diffusion af de opløselige stoffer til det maksimale, men tillader ikke den optimale udvikling af den mælkesyregæring, som optræder under udblødningen, og som er bestemmende for 4 DK 166547 B1 den endelige sammensætning af majsstøbevandet.

For at fremme denne mælkesyregæring er der allerede blevet foreslået to løsninger.

Den første består i en supplerende inkubering, 5 idet udblødningsvandet med 6 til 8% tørstof sendes til en lagertank/ hvori det forbliver mellem 8 og 24 timer, inden det inddampes. Denne opholdstid muliggør en mere vidtgående udtømmelse af de opløselige stoffer ved hjælp af mælkesyrebakterierne.

10 Den anden består i podning af udblødningsblandin gen ved hjælp af mælkesyrebakterier, hvilket vil bevirke en nedsættelse af udblødningstiden ; udblødningstem peraturen ligger mellem 45 og 50°C, og det anvendte 3 vandcirkulationsforhold er 1,4 til 1,8 m vand pr. ton 15 kommerciel maj s.

Ingen af disse løsninger har givet helt tilfredsstillende resultater.

Det er derfor et særligt formål med opfindelsen at overvinde ulemperne ved den kendte teknik og tilveje-20 bringe en fremgangsmåde til udblødning af majs, som fremmer mælkesyregæringen til et maksimum og fører til et majsstøbevand med konstant kvalitet, der ved afgangen fra udblødningsblandingen har en høj koncentration af tørstof, en næsten fuldstændig fraværelse af reduce- o 25 rende sukkerarter og en yderst regelmæssig sammensætning, som er karakteriseret ved et meget lavt indhold af fri lysin, histidin, arginin, asparaginsyre og tyrosin, hvorhos det opnåede majsstøbevand er ganske særlig egnet til fremstilling af penicillin.

30 Fremgangsmåden ifølge .opfindelsen er ejendommelig ved, at svovldioxid-forholdet ligger fra ca. 0,75 til ca. 3 g/liter vand, og at udblødningstiden ligger på mellem ca. 24 og ca. 44 timer, 35 samt at temperaturen af udblødningsvandet falder fra silo til silo mellem på den ene side den, hvori det indføres, og på den anden side den, ved hvis udløb majsstøbevandet, dvs. det vand, som har gennemløbet hele 5 DK 166547 B1 rækken af siloer, udvindes, nemlig fra højst 58°C i indgangssiloen til ikke under 32°C i afgangssiloen, og at cirkulationsforholdet ligger mellem 3 0,8 og 1,2 m pr. ton kommerciel majs, fortrinsvis mel-5 lem 0,9 og 1,1 m3.

Ifølge en fordelagtig udførelsesform for den ovennævnte fremgangsmåde falder udblødningsvandets temperatur fra en værdi på mellem 52 og 56°C, navnlig på 55°C, i indgangssiloen og til en værdi på mellem 33 og 10 37°C, navnlig 35°C, i afgangssiloen.

Majsstøbevandet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at det er fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen og har et indhold af frit lysin-ornithin på under 200 15 mg/100 g tørstof i majsstøbevandet, et indhold af reducerende sukkerarter på under 0,2 g (udtrykt som glucose) pr. 100 g tørstof i majsstøbevandet, og et tørstofindhold før koncentrering på over 8%.

20 Opfindelsen forklares nærmere ved hjælp af den ef terfølgende beskrivelse med eksempler, hvilken efterfølgende beskrivelse og hvilke eksempler omhandler fordelagtige udførelsesformer.

Til udførelse af udblødningen af majsen går man 25 således frem på følgende måde eller på ækvivalent måde.

De kommercielle majskorn, anbragt i siloer arrangeret i række, bringes i kontakt med udblødningsvand, som indeholder af størrelsesordenen 2,5 g SO2 pr. liter.

Udblødningsvandets temperatur falder fra silo til 30 silo, efterhånden som det passerer igennem dem fra den ene til den anden fra den, i hvilken dette vand indføres, og op til den, der er anbragt i den anden ende af rækken, og ved hvis udløb majstøbevandet udvindes.

Det friske sulfiterede vand indføres successivt i 35 hver af siloerne i rækken, idet det er underforstået, at dette vand sædvanligvis udgøres af hvad der på fagområdet betegnes med udtrykket "returvand" fra stivelsesfabrikation, hvortil der sættes svovldioxid.

6 DK 166547 B1

Temperaturen af det sulfiterede vand ved dets indføring er som nævnt højst 58°C, og fortrinsvis på mellem 52 og 56°C. Denne temperatur falder fra silo til silo, således at den i den sidste silo ved det udløb, 5 hvorfra vandet udvindes i form af majsstøbevand, når ned på en værdi, der kan gå ned til ca. 32°C, men som fortrinsvis ligger på mellem 33 og 37°C.

Til at sørge for at det opnåede majsstøbevand ved afgangen fra udblødningen svarer til det med opfindelsen 10 tilsigtede, må man ikke blot ty til den faldende temperaturprofil som netop defineret, men desuden vælge et 3 cirkulationsforhold af størrelsesordenen 0,8 til 1,2 m 3 pr. ton majs, fortrinsvis fra 0,9 til 1,1 m .

Idet man desuden tager i betragtning, at kontakt-15 tiden for væskefasen og den majs, der er sat til udblødning, må være mindst 38 timer, fortrinsvis mindst 40 timer, ledes man til at vælge en udblødningstid på mellem ca. 24 og ca. 44 timer.

3

For et c ir kulat ions forhold på ca. 1 m kan ud-20 blødnings tiden fordelagtigt være fra ca. 35 til 40 timer.

Det opnåede udblødningsvand har således undergået en tilstrækkelig lang gæring og viser sig at være passende udtømt for reducerende sukker arter og for fri ly-sin.

25 Dette resultat opnås især ved hjælp af den for øgelse i gæringstiden for den gæring, som optræder i den flydende fase, og hvis varighed viser sig at forøges som følge af formindskelsen af cirkulations forholdet.

Majsstøbevandet ifølge opfindelsen, der 30 er opnået ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, har generelt set: et frit lysin-ornithin-indhold på under 200 mg/ 100 g tørstof i majsstøbevandet, et indhold af reducerende sukker på under 0,2 g 35 (udtrykt som glucose) pr. 100 g tørstof i majsstøbevandet, og et tørstofindhold før koncentrering på over 8%.

7 DK 166547 B1

Indholdet af andre aminosyrer er fortrinsvis følgende : arginin <50 mg/100 g tørt produkt histidin <100 mg/100 g tørt produkt 5 tyrosin <150 mg/100 g tørt produkt asparaginsyre <150 mg/100 g tørt produkt.

I forhold til de kendte fremgangsmåder, ved hvilke temperaturen af udblødnings vandet er den samme i alle 10 batteriets siloer, og hvori cirkulationsforholdet er tydeligt højere, giver fremgangsmåden ifølge opfindelsen ikke blot et majsstøbevand af en kvalitet, som ikke lasngere er varierende, men som derimod er konstant og særlig egnet til fremstilling af penicillin, og desuden har 15 det andre vigtige fordele.

Formindskelsen i vandets cirkulationsforhold muliggør således en betydelig forøgelse af koncentrationen af udblødningsvandet, hvilket resulterer i en kendelig energibesparelse ved koncentreringen af majsstøbevandet * 20 op til 50% tørstof. Koncentrationen ved udløbet fra udblødningen på ca. 4 til 8% ved konventionelle fremgangsmåder går således faktisk over til fra ca. 8 til ca. 13% ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Idet man hypotetisk regner med en hydratationsgrad på 44 til 48% for 25 majsen ved afslutningen af udblødningen og et indhold af opløseligt stof på 6% i maj sen, kan der således opnås en gevinst på ca. 400 til 500 liter vand, der skal fordampes, pr. ton kommerciel majs ved at nedsætte cirkulationsforholdet fra 1,5 (konventionelle fremgangsmåder) til 30 1,0 m /ton (fremgangsmåden ifølge opfindelsen).

En anden fordel hidrører fra den energibesparelse, som skyldes, at temperaturen falder fra den første til den sidste silo, betragtet på et givet tidspunkt.

Idet temperaturen ved de konventionelle fremgangs-35 måder er den samme, af størrelsesordenen 48-50°C, i alle siloerne, er det faktisk nødvendigt ikke blot at opvarme det friske udblødningsvand, men også de siloer, hvori en ny udblødning sr sat i gang- for at bringe dem på denne temperatur fra 48 til 50°C, idet den til udblødning satte 8 DK 166547 B1 majs har en temperatur på ca. 10 til 20°C, og desuden må denne temperatur opretholdes i de mellemliggende siloer.

Opretholdelsen af en ensartet temperatur i alle batteriets siloer er ganske vist gunstig for væksten af 5 mælkesyrebakterierne, men den fremmer desuden diffusionen af de højfermenterbare opløselige stoffer i begyndelsen af udblødningen af majsen. Disse stoffer diffunderer derfor alt for hurtigt fra den friske majs, der er sat til udblødning.

Temperaturprofilen ifølge opfindelsen fra højst 58°C i indgangssiloen til ikke under 32°C i udgangssiloen,fortrinsvis fra en værdi på mellem 52 og 56°C, navnlig 55°C, i indgangssiloen til en værdi på mellem 33 og 37°C, navnlig 35°C, i udgangssiloen gør det muligt at opnå en bedre 15 balance mellem de to væsentlige fænomener diffusion og fermentering. Denne særlige temperaturgradient har desuden den fordel, at den opnås på meget enkel og naturlig måde ved simpel termisk ligevægt mellem majsen, der vender tilbage til almindelig temperatur, og det sulfiterede 20 vand på 55-58°C, der strømmer i modstrøm.

De to forenede karakteristiske træk ifølge opfindelsen, dvs. det lave vandcirkulationsforhold og den sær^ lige temperaturprofil, gør det således muligt foruden en næsten fuldstændig forsvinden af de reducerende sukker-25 arter, som omdannes til mælkesyre (hvilken omstændighed sikrer fortrinlig stabilitet ved lagring af detinddampe-de majsstøbevand), at opnå maksimal udtømning af visse aminosyrer, der er essentielle for vasksten af mælkesyrefloraen i udblødningsblandingen, i det foreliggende til-30 fælde lysin, histidin, arginin, asparaginsyre og tyrosin.

Majsstøbevandet ifølge opfindelsen er, bortset fra den omstændighed at det opnås i en højere koncentration før inddampning, og at det udviser en næsten total fraværelse af reducerende sukkerarter og derfor fortrinlig 35 stabilitet, således ganske særlig egnet til penicillinfremstilling .

Dette majsstøbevand er peptoniseret til det maksimale (højt aminonitrogen/totalt nitrogen-forhold) og 9 DK 166547 B1 derfor meget let assimilerbart for mikroorganismerne.

Til belysning af det ovenstående er der nedenfor anført nogle eksempler på anvendelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og der er angivet nogle sammensætnin-5 ger af majsstøbevand opnået ifølge denne fremgangsmåde.

I denne sammenhæng henvises der til tegningen, hvorpå fig. 1 skematisk viser et anlæg omfattende et batteri af siloer til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, 10 fig. 2 og 3 er grafiske fremstillinger af udvik lingen af temperaturen, koncentrationen af opløselige stoffer og den relative bakterieaktivitet i nævnte siloer, fig. 4 til 10 viser aminogrammer for udvalgte 15 siloer i anlægget ifølge fig. 1, fig. 11 og 13 viser kurver for den relative gennemsnitsproduktion af penicillin under anvendelse af majsstøbevand fremstillet henholdsvis efter kendt teknik og ifølge opfindelsen, og 20 fig. 12 og 14 viser kurver for udviklingen af lysinindholdet i nævnte støbevand fremstillet henholdsvis efter kendt teknik og ifølge opfindelsen.

Eksempel 1 25 For at undersøge indvirkningen af de vigtigste pro cesparametre udførtes der udblødningsforsøg med majs i flere måneder i et forsøgsbatteri af siloer.

Dette batteri omfatter som vist i fig. 1: syv siloer til S? af rustfrit stål med en fil- 30 trerende bunddel, et totalt rumfang på 33 liter og en diameter på 25 cm, hvilke siloer kan fyldes med majs M og er forsynet med: 10 DK 166547 B1 en niveauføler 10, en ledning 11, der forbinder bunddelen af en given silo med på den ene side i topdelen af den efterfølgende silo gennem en ledning 12 5 og på den anden side topdelen af siloen selv gennem en ledning 13, hvilket sikrer recyc-leringen af den flydende fase til siloen selv eller til.den efterfølgende silo, hvorhos denne ledning desuden tjener til at udtage udblødnings-10 vandet på et givet tidspunkt, en bundventil 14 med stor diameter til udvinding af majsen, syv termoregulerede vandbade 16 med lige så mange cirkulationspumper P, som sikrer cirkuleringen af 15 den flydende fase fra en given silo gennem varmespira-len til den efterfølgende silo eller til topdelen af den pågældende silo, syv sæt af to elektroventiler 17 og 18 anbragt på henholdsvis ledningerne 12 og 13 og reguleret af 20 niveauføleren (hvilket sikrer fuldstændig dækning af majsen og væskens bevægelse gennem hele batteriets længde) , en tilførselsledning 19 for sulfiteret vand, der er indstillet til 1,5 g/1 svovldioxid, fra hvilken led-25 ning det sulfiterede vand fordeles med konstant strømningshastighed, hvilket sikrer et konstant cirkulationsforhold (liter vand pr. kg majs), successivt til hver 11 DK 166547 B1 silo ved åbning af den tilsvarende ventil V^, en tank (ikke vist) på 20 liter, som modtager udblødningsvandet fra siloerne før knusning af majsen, og som er forbundet med hver af siloerne gennem henholdsvis 5 ledningerne C-^ til C^, der forgrener sig fra ledningerne 11 for hver silo, idet orienteringen af det fra en given silo kommende udblødningsvand til ledningen 11 eller ledningen C sikres ved hjælp af henholdsvis ventilerne V2 og , 10 en fordamper (ikke vist) (af den type, der markeds føres af KURT HERBERT Apparate- und Maschinenbau Lahr,

Baden).

Hver dag inddampes det opsamlede udblødningsvand til 50% tørstofindhold ved hjælp af denne fordamper under 15 vakuum ved en temperatur under 60°C.

Ved dette første forsøg bestemtes indvirkningen af vandcirkulationsforholdet.

Den behandlede majs var fransk majs stammende fra høsten 1978 i Sydvestfrankrig. Den valgte udblødningstid 20 var 40 timer, og Seniorholdet holdtes konstant på 1,5 g/liter.

O Ί"

Temperaturen holdtes konstant på 48 C- 1 gennem hele batteriet. Tiden på 40 timer opnåedes for en behandling i 5 siloer med en udtømning hver ottende time.

25 Vandcirkulationsforholdet blev hævet progressivt fra 0,8 til 1,0-1,5 og 1,8 liter vand pr. kg kommerciel majs.

Koncentrationen af opløseligt materiale, udtrykt i g/1, måltes ved udløbet for udblødningsvandet. Den rela-30 ti ve bakterieaktivitet (R.B.A.) bestemtes også, efter den metode der er beskrevet i artiklen af S.A.WATSON, Y. HIRATA og C.B. WILLIAMS i "Cereal Chemistry" september 1955, vol. 32, side 383.

I tabel I er der anført de på udblødningsvandet op-35 nåede resultater som funktion af de forskellige anvendte cirkulationsforhold.

12 DK 166547 B1

Tabel I

Cirkulations forhold (1/kg majs) 0,8 1,0 1,5 1,8

Koncentration i af-5 gående udblødningsvand g/1 125 110 75 55 R.B.A. 900 600 450 200

Det ses, at koncentrationen i udblødningsvandet og den relative bakterieaktivitet formindskes progressivt, 10 efterhånden som cirkulationsforholdet forøges.

Indvirkningen af SC^, holdt på et konstant niveau på 1,5 g/1, mærkes faktisk mere og mere dybtgående i udblødningsblandingen, efterhånden som cirkulationsforholdet stiger, og den gennemsnitlige opholdstid for væske-15 fasen uden for majskornene formindskes svarende hertil. Fermenteringszonen stilles således mere og mere ugunstig.

Der udførtes også kemisk analyse på det til 50% tørstofindhold inddampende majsstøbevand. De opnåede resultater er sammenfattet i tabel II.

20 Tabel II

Cirkulations forhold (1/kg majs) 0,8 1,0 1,5 1,8 Tørstof 50 50 50 50 pH 4,2 4,2 4,25 4,30 25 Aciditet (g mælkesyre/100 g tørstof);22,2 23,0 22,0 20,0

Reducerende sukkerarter (g glucose/100 g tørstof) spor 0,5 2,7 5,8

Proteiner N x 6,25 30 (g/100 g tørstof) 42,0 41,8 42,3 41,8

Farve bleg bleg farvet stærkt farvet

Viskositet viskos viskos flydende meget flydende

Lagerstabilitet meget meget start rigestabil stabil af gæ- lig ring alko holisk gæring 13 DK 166547 B1

Denne analyse suppleredes med en analyse af amino-syrerne udført efter fortynding og filtrering af udblødningsvandet (se tabel III).

Tabel III

Indhold i mg/100 g tørstof for 5 Fri aminosyrer ---- 0,8 1/kg 1 1/kg 1,5 1/kg 1,8 1/k

Lysin + ornithin 125 637 762 980

Histidin 40 43 . 180 470

Arginin 85 130 980 1580

Asparaginsyre 105 150 560 980 10 Threonin 935 967 1000 1150

Serin 895 643 740 1000

Glutaminsyre 310 1570 1500 1470

Prolin 1125 1548 1230 1080

Glycin 770 540 610 550 15 Alanin 2250 2575 2100 1855

Cystin - *"

Valin 1060 1280 1160 1000

Methionin 330 453 448 560

Isoleucin i 540 482 470 490 20 Leucin i 1770 1730 1840 2050

Tyrosin 0 50 380 530

Phenylalanin 415 730 750 840

Disse analyser viser, idet man går ud fra den samme majs, i hvilken betydelig grad de anvendte ud-25 blødningsbetingelser kan få sammensætningen af det opnåede majsstøbevand til at variere.

Det kan konstateres, at de udblødningsbetingelser, der almindeligvis anerkendes inden for vådstivelsesfabrikationen, dvs. en lineær temperaturprofil på Λ 30 48-50°C og et cirkulationsforhold på 1,4-1,6 in vand pr. ton kommerciel majs, fører til fremstillingen af et ufuldstændigt fermenteret majsstøbevand, som er karakteriseret ved tilstedeværelsen af reducerende 14 DK 166547 B1 sukkerarter og følgelig ved stor ustabilitet ved lagring.

Det vil på den anden side ses, at sammensætningen med hensyn til frie aminosyrer for majsstøbe vand, som hidrører fra den samme kvalitet af behandlet majs, 5 varierer i høj grad alt efter vandcirkulationsforholdet. Disse variationer er især mærkbare med hensyn til lysinet, histidinet, argininet, asparaginsyren og tyrosinet, hvoraf indholdet forøges, efterhånden som mælkesyregæringen stilles ugunstigt som følge af en 10 større vandcirkulation.

Mængden af frit lysin (indbefattet ornithinind-holdet) går således op fra 125 mg/100 g til 980 mg/100 g ved forøgelse af cirkulations forholdet fra 0,8 til 1,8 liter vand pr. kg kommerciel majs.

Eksempel 2 15 I dette eksempel undersøgtes indvirkningen af temperaturprofilen.

Forsøget udførtes i det samme apparatur som i eksempel 1 og med den samme kvalitet af majs.

Med en udblødningstid på 40 timer, et vandcirku-20 lationsforhold på 1,0 1/kg majs og med en koncentration af SO2 på 1,5 g/1 udførtes der tre forsøg med forskellige temperaturprofiler: 54°C under hele udblødningen, 48°C under hele udblødningen, 25 55°C - 50°C - 48°C - 45°C og 35°C i de fem i drift værende siloer, begyndende med den silo der modtager frisk sulfiteret vand.

I tabel IV er der angivet tørstofindholdet og R.B.A. målt under disse betingelser for majsstøbevandet 30 ved udløbet fra udblødningen.

Tabel IV

Temperatur (°C) 54 48 55 --- 35

Koncentration af udblød-ningsvand (g/1) 35 R.B.A. 300 600 1100 15 DK 16654/ Bl

Fermenteringen begunstiges således i meget høj grad af den fra 55°C til 35°C faldende temperaturprofil.

Dette bekræftes af de i tabel V anførte analyser, hvori man væsentligt bemærker en næsten fuldstændig fra-5 værelse af reducerende sukkerarter i det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnåede majsstøbevand.

Tabel V

Temperatur (°C) 54 48 55 --- 35 Tørstof 50 50 50 10 pH 4,3 4,2 4,0

Aciditet (g mælke- 1Q Λ 0 c syre/100 g tørstof) ' ' '

Reducerende sukkerarter „ _ , n (g glucose/100 g tørstof) °'υ ·*·'υ spor 15 Proteiner N x 6,25 41 ς 42 0 42 5 (g/100 g tørstof) qifb 42,u

Farve farvet bleg bleg

Viskositet flydende viskos meget viskos

Lagerstabilitet rigelig meget meget stabil 20 alkoho- stabil lisk gæring

Ved høj temperatur diffunderer majsens opløselige stoffer meget hurtigt. Fænomenet svækkes lidt ved 48°C, 25 og i tilfældet med den faldende temperaturprofil sker diffusionen gradvis, således at der opretholdes en meget betydelig gæringszone.

Ved 54°C er temperaturen alt for høj for optimal vækst af mælkesyrebakterierne, og bakterieaktiviteten 30 er derfor meget middelmådig. Sidstnævnte forbedres ved 48°C og bliver maksimal for den faldende temperaturprofil. I sidstnævnte tilfælde kan der på grund af den næsten fuldstændige fraværelse af reducerende sukkerarter ved afslutningen af gæringszonen ikke optræde 35 gæringsorganismer, og stabiliteten er derfor fortrinlig.

Med en faldende temperaturprofil ernærer diffusionen af de opløselige stoffer, der er meget gradvis i starten af udblødningen, således kontinuerligt mælke- 16 DK 166547 B1 syregæringen, hvilket resulterer i en næsten fuldstændig nedsættelse af de reducerende sukkerarter såvel som maksimal udtømning af lysin, histidin, arginin, aspara-ginsyre og tyrosin, som den i nedenstående tabel VI 5 anførte analyse for frie aminosyrer viser det.

Tabel VI

Indhold i mg/100 g tørstof for

Fri aminosyrer---------

54°C 48°C 55°C---35°C

Lysin + ornithin 865 610 70 10 Histidin 330 50 0

Arginin 1010 140 0

Asparaginsyre 825 60 65

Threonin 680 850 1060

Serin 640 600 860 15 Glutaminsyre 950 1150 390

Prolin 950 1530 1550

Glycin 410 540 460

Alanin 1195 2300 2480

Cystin - 20 Valin 700 1100 1075

Methionin 310 450 560

Isoleucin 390 480 580

Leucin 1360 1730 2260

Tyrosin 515 60 60 25 Phenylalanin 640 730 800

Eksempel 3

Forsøget udførtes i industriel målestok på en stivelsesfabrik, hvor knusningskapaciteten var ca.

2200 tons majs pr. dag.

30 Udblødningen udførtes i 22 udblødningssiloer, hver af en kapacitet på 180 tons majs.

De anvendte udblødningsbetingelser var som følger: udblødningstid på 36 timer, SC^-koncentration = 2,5 g/1.

3 17

LMV I DOOM·/ D I

cirkulationsforhold = 1 til 1,1 m vand pr» ton majs, temperaturprofil: 55°C til 35°C fra den første silo, der modtager det friske sulfiterede vand, til den 5 sidste silo, der modtager den friske majs.

Fig. 2 og 3 er to grafiske fremstillinger, der på et givet tidspunkt viser udviklingen af temperaturen (kurve C·^) og koncentrationen af opløselige stoffer T udtrykt som g/100 g (kurve C2) og R.B.A. (kurve C^) 10 inde i forskellige siloer (som abscisserer der afsat nummeret N for de forskellige siloer), dvs. som funktion af fremtrængningen af den flydende fase, der stiger op i modstrøm til den under udblødning værende majs. På dette givne tidspunkt tilføres det sulfite-15 rede vand til silo nr. 3, udblødningsvandet udtømmes fra silo nr. 2, og den i silo nr. 1 indeholdte majs afgår til knusningstrinnet.

I den grafiske fremstilling i fig. 3 bemærkes der en meget gradvis diffusion af de opløselige stoffer 20 såvel som den relative fremadskriden af bakterieaktiviteten.

Mængden af opløselige stoffer ved afgangen fra udblødningen ligger i nærheden af 115 g/liter.

Analyser for de frie aminosyrer udførtes på 25 siloerne nr. 5, nr. 9, nr. 12, nr. 15, nr. 18, nr. 22 og nr. 2. De tilsvarende figurer 4 til 10 viser de respektive aminogrammer vedrørende det i disse forskellige siloer indeholdte udblødningsvand, og man bemærker især sammensætningen med hensyn til lysin, histidin, ar-30 ginin, asparaginsyre og tyrosin. I aminogrammet i hver figur er der, udtrykt i mg/100 g tørt produkt, vist indholdet R af forskellige aminosyrer i udblødningsvandet i hver af disse siloer.

Det kan konstateres, at efter en \ris akkumule-35 ring i diffusionszonen forsvinder disse aminosyrer gradvis i fermenteringszonen.

Disse udblødningsbetingelser holdtes konstant i et tidsrum på 20 uger. Konstantholdelsen af parametre- 18 DK 166547 B1 ne opnås let ved at regulere vandcirkulationsforholdet og ved at holde det mellem 1,0 og 1,1, og temperaturen er den, der naturligt opnås ved denne modstrøms-udblød-ningsproces, hvor fabrikationsvandet tilføres ved ca.

5 55°C, og hvor den silo, der modtager majsen, holdes på en temperatur på 35°C.

Prøver af majsstøbevand analyseredes hver uge.

I tabel VII og VIII er der anført henholdsvis den kemiske sammensætning af og analysen for frie aminosyrer 10 i det opnåede majsstøbevand.

Ved gennemgang af disse tabeller kan det konstateres, at det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede majsstøbevand udviser en yderst regelmæssig sammensætning, som er karakteristisk ved en næsten 15 fuldstændig fraværelse af reducerende sukkerarter og ved et meget lavt indhold af lysin, histidin, arginin, asparaginsyre og tyrosin. Denne sammensætning varierede ikke, hvadenten den behandlede majs var af fransk eller amerikansk oprindelse.

20 Det således opnåede majsstøbevand anvendtes til penicillinfremstilling, følgende majsstøbevand fremstillet ved konventionelle udblødningsfremgangsmåder, dvs. ved en temperatur på 48°C under hele udblødningen og med et vandcirkulationsforhold på 1,4 til 25 1,6.

De grafiske fremstillinger i fig. 11 til 14 viser sammenligningsvis udviklingen af lysinindholdet i disse majsstøbevandsprodukter og den relative gennemsnitsproduktion af penicillin.

30 Således viser kurverne i fig. 11 og 13 for hvert forsøg n den relative gennemsnitsproduktion P af penicillin udtrykt i arbitrære enheder, idet den grafiske fremstilling i fig. 11 vedrører majsstøbevand fremstillet efter den kendte teknik,og den grafiske 35 fremstilling i fig. 13 vedrører majsstøbevand fremstillet ifølge opfindelsen. De karakteristiske punkter for de forskellige forsøg er anbragt på kurven hvad angår den grafiske fremstilling i fig. 11 og på kurven 19 DK 166547 Bl C5 i fig. 13.

De grafiske fremstillinger i fig. 12 og 14 viser for hvert forsøg n lysinindhoIdet K (mg/100 g) for det tilsvarende majsstøbevand. Den grafiske frem-5 stilling i fig. 12 vedrører majsstøbevandsprodukter ifølge den kendte teknik, og den grafiske fremstilling i fig. 14 vedrører majsstøbevandsprodukter ifølge opfindelsen. Også her er de karakteristiske punkter for hvert forsøg anbragt på kurven Cg hvad angår fig.

10 12 og på kurven C^ hvad angår fig. 14.

Ved betragtning af disse grafiske fremstillinger konstaterer man tilstedeværelsen af en snæver sammenhæng mellem majsstøbevandets sammensætning med hensyn til fri lysin og penicillinproduktionen.

i_i__20____ DK 166547 B1 Φ K Π ^ Π Π Cfl UT CD O ΓΟ r· Π 't ΟϋΊΓΝ ^‘^'•^(ΝιηιηίΜν-ηιπΓΝ.ν-ΓΜΓνίΐηΓΜο I «ν-κ·»·»·» <s mVi cDcncDrococncDcnmncncncncom mn O O .C Æ £<_&_.______ æcoocDinmoocMO cd oiv.cn (U cnCMO^OOCOunm-s-l^tDINCMCOcOo ,¾ ------ ------ - - - - -

tQ COCOCDCDcOcor^.rvrvCOCOf'vaDCOCD CDCO

^ τ— τ— τ— τ- τ- τ- v <7- <7- ^ r- k a) m .

C* ΓΜ ^ LH (NJ

" N r^CDtD'd-CMCMU-lTr-mi'vCOCOOCOOU-lCM

*n ^ .

CD cd cøcDco’3-CDco[''.r^cotnininin'3‘cr)min 0 K k CU 2 - —

<U

4J ¢1 f^'^CDOOcOO’^-CDOOCOO't-OaDO

,_l q ir-ir)min<finnNNCMtMNN

4S4J t^tvt^r^r^r\i^.r\t\r\r\[^r^r^rs.rs.i\

O -H

Eh C! —π--:---—-------------- Φ IS' CMt^'iorvcn'r cQcoinrN.cM incMOinino OO t''Cor'>.i'v cDis.rvcDin ir)cDtr)inin^i-<tf-"3- (h Ϊ4 — - — — H -H 4-1 Ν,Ν,ΝΙΜΙΜΝΝ-ΝΝΝ'ΝΝΝΝΝΝΝ H g -r)

> < C

H 6> t?

<D

Λ k O

β φ o

É< -P H

kkkkkkkkkkkk ^-1¾¾¾¾ 2X^ 000000000 000 0 0 0 0 0 m5?i QiQiQjQj&dtOiQiQi&Pift Οι. Οι Οι ft Oi

®§^WCQWt001WW(O.Cfl to w CD CO CD CO CD CD

X 2 U

?r-l -Θ.

CQ Iji-P

«Η 0 +>

tn\ CO

® k o o, o o cm o cn v- o <a- □ co co o 4J J_j -0. O M- v- cn T- r-4 CM v- *- CO O CM V- N to U1 Λ) S-Jj -----------------

Jj fo CMCnnCMCOcncncncncncOr-cnCM T-r-CM

^jJj^CMCMCMCM CMCMCMCMCMCMCMCMCMCMCMCMCM

*QX

-H i—1 O

O ffio C gH_

_ CD tn LD

•5 oav-^-cMCMt-oocno ^-ot-o^-o

Qj ----------------- im cocnmM-M-M-in M-incMfMQ-o^cDii-o k O - "S- -P O^-OOOOOaOv-Qv-CMCMCMv-T- intnininininmininininininintninin 0) · tJi k

DC T-cMcD'j-tncoiN.tt)cnoT-cMcc)<i-incDiM

τ- r“ <r“ v* τ- τ- τ- r-

UK IbbtKl·/ D I

_ ' 21

O ' CO CM

cn co co I . » *· 0) μ (M D Π 0 0 to Pi <U CM CD · >;· **. ,

CO CO CO CO

fit -r- T- T- u 0) If) C γί ® m· -H - c0„ ^ ^ 0) *O co cd cn ' -P Ί cr <f

O U

to a ' c Q) 4-) tn f-. fv to HO m cm

~ “ >j rC rC rC

g gc -p 54 c-- 0 ®

*H I 51 <4- If) CD

- Ο O co rv cd G 5-1 ' ' >

Η -rl -P CM CM CM

H S -H

> < c · H tn tn

<D

Λ H o m ο o

Eh +)H

vi \ y μ m nj ο »η ο ο o 54 to O Ph 04 to a) o +> tn ca cn a; o to .¾ G m 3 <-n&

CO tn-P

m o +) tji\ to

φ 54 rv CO

-PM·®· ^ 03 .°

i) ra1^ ^ cm Η <g CD N N

ό a:

-H r-l O

0 ffi o ^L£-ri—_ in JC CM v- ΤΟ, .,, >3- <r <j·

1 H4 CO rr- V

54 O ' •®L 4J CD τ~ K~ H d- cn tn in Φ · S’ h co cn o

^ Η V- <T- CNJ

DK 166547 B1 22

Tabel VIII

__Indhold i mg/lOO g tørstof__

Uge nr. Aspara- Tyrosin Lysin + Histidin Arginin 5 ginsyre ornithin 1 63 Spor 127 Spor Spor 2 61 Spor 156 Spor Spor 3 0 81 121 Spor Spor 4 40 80 80 20 Spor 10 5 61 40 123 41 Spor 6 40 100 60 Spor Spor 7 40 80 60 Spor Spor 8 40 80 80 Spor Spor 9 60 100 60 Spor Spor 15 10 80 120 110 40 Spor 11 40 60 140 Spor Spor 12 80 120 60 20 Spor 13 80 100 120 20 Spor 14 120 120 160 20 Spor 20 15 100 100 140 60 Spor 16 100 60 140 20 Spor 17 60 100 20 Spor 18 40 100 80 10 Spor 19 20 40 60 20 Spor 25 20 60 60 60 20 Spor * Spor = 10 mg/100 g tørstof.

DK 166547 B1 23

Som følge heraf og hvilken udførelsesform der end vælges, tilvejebringes der således en udblødningsfremgangsmåde for majs, som i forhold til de hidtidige fremgangsmåder har talrige fordele, blandt 5 hvilke der kan nævnes: fordelen af at tilvejebringe majsstøbevand, som har fuldstændig konstant sammensætning og er særlig velegnet til fremstilling af penicillin, fordelen af at skaffe kendelige gevinster med 10 hensyn til energibalancen, fordelen af at tilvejebringe et majsstøbevand med fortrinlig stabilitet, fordelen af at tilvejebringe et majsstøbevand, som er peptoniseret til det maksimale.

Claims

1. Fremgangsmåde til udblødning af majs, kendetegnet ved, at svovldioxid-forholdet ligger fra ca. 0,75 til ca. 3 g/liter vand, og at udblødningstiden ligger på 5 mellem ca. 24 og ca. 44 timer, samt at temperaturen af udblødningsvandet falder fra silo til silo mellem på den ene side den, hvori det indføres, og på den anden side den, ved hvis udløb majsstøbevandet, dvs. vandet, som har passeret 10 gennem hele rækken af siloer, udvindes, nemlig fra højst 58°C i indgangssiloen til ikke under 32°C i afgangssiloen, og at cirkulationsforholdet ligger mellem 0,8 3 og.1,2 m pr. ton kommerciel majs, fortrinsvis 3 15 mellem 0,9 og 1,1 m .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at temperaturen af udblødningsvandet falder fra en værdi på mellem 52 og 56°C, navnlig på 55°C, i indgangssiloen og til en værdi på mellem 33 og 37°C, 20 navnlig på 35°C, i afgangssiloen.

3. Majsstøbevand,kendetegnet ved, at det er opnået ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller 2 og har et indhold af frit lysin-ornithin på under 25 200 mg/100 g tørstof i majsstøbevandet, et indhold af reducerende sukkerarter på under 0,2 g (udtrykt som glucose) pr. 100 g tørstof i majsstøbevandet , og et tørstofindhold før koncentrering på over 8%.

4. Majsstøbevand ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det har et indhold af: arginin < 50 mg/100 g tørt produkt histidin < 100 mg/100 g tørt produkt tyrosin <150 mg/100 g tørt produkt 35 asparagirsyre < 150 mg/100 g tørt produkt.

5. Anvendelse af majsstøbevand ifølge krav 3 eller 4 ved fremstillingen af penicillin.