干燥生物質(zhì)的方法
【專利說明】干燥生物質(zhì)的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種在溫和條件下干燥生物質(zhì)的方法，還涉及通過此方法獲得的生物質(zhì)，特別地，生物質(zhì)包含有價值的氧化敏感材料。
[0002]對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，用于生產(chǎn)有價值材料的微生物細(xì)胞的重要性是眾所周知的。此類有價值材料的實(shí)例為食品組分，特別是脂質(zhì)，例如多不飽和脂肪酸。不僅細(xì)菌和酵母菌而且特別是其它真菌和藻類在此類有價值材料的生產(chǎn)中扮演特殊角色。
[0003]某些有價值材料，特別是多不飽和脂肪酸(PUFA)，是人類和動物營養(yǎng)的重要組分。最初用于ω-3脂肪酸的來源主要是魚類。后來，人們發(fā)現(xiàn)，某些微生物是大批量ω-3脂肪酸的異養(yǎng)生產(chǎn)者，通過選擇特定的反應(yīng)參數(shù)，可以以有利的方式影響脂肪酸生產(chǎn)。此后，ω-3脂肪酸可從細(xì)胞獲得，或者細(xì)胞可以生物質(zhì)形式直接用于飼料或食品中。
[0004]當(dāng)使用和加工大量有價值材料特別是多不飽和脂肪酸時，問題是它們對氧化降解不穩(wěn)定的事實(shí):一旦有價值材料從細(xì)胞中分離，由于失去了周圍細(xì)胞膜提供的保護(hù)，氧化降解的風(fēng)險就大大增加。
[0005]然而，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在溫和條件下干燥包含有價值材料的生物質(zhì)，可明顯改善存在的有價值材料的性能，并且氣體以循環(huán)氣體模式經(jīng)過生物質(zhì)的干燥方法已經(jīng)成為特別有利的。
[0006]因此，本發(fā)明的目的可認(rèn)為是提供一種干燥包含有價值的氧化敏感材料的生物質(zhì)的溫和方法。
[0007]通過干燥包含有價值的氧化敏感材料的生物質(zhì)的方法，根據(jù)本發(fā)明的目的得以實(shí)現(xiàn)，特征在于所述方法包含氣體以循環(huán)氣體模式經(jīng)過生物質(zhì)的干燥步驟。
[0008]“循環(huán)氣體模式”意思是用于干燥的氣體以循環(huán)的方式經(jīng)過生物質(zhì)。
[0009]在包括以循環(huán)氣體模式使氣體經(jīng)過生物質(zhì)的方法步驟中，所述方法優(yōu)選為加熱法(thermal method)。這意味著所用氣體的溫度優(yōu)選高于待蒸發(fā)溶劑的飽和溫度。
[0010]所用氣體優(yōu)選為具有減少的氧含量的空氣。
[0011]以循環(huán)氣體模式運(yùn)行的氣體優(yōu)選具有小于20重量％，優(yōu)選小于15重量％，特別地5-13重量％的氧含量。
[0012]優(yōu)選，使空氣通過燃燒器并以此方式加熱空氣而產(chǎn)生所述氣體。同時空氣的氧含量降至小于20重量％，優(yōu)選小于15重量％，特別地5-13重量％。以相同的方式不斷地調(diào)整氣體，以產(chǎn)生具有減少的氧含量的恒定氣流。
[0013]在干燥步驟中，其中循環(huán)氣體模式的氣體用于干燥生物質(zhì)，所述干燥優(yōu)選在流化床工藝中進(jìn)行。在此干燥步驟中，生物質(zhì)特別優(yōu)選直接轉(zhuǎn)化為顆粒，這樣所述步驟為噴霧造粒工藝。
[0014]本方法的特別優(yōu)勢在于，存在于發(fā)酵液中的生物質(zhì)可在一個步驟中干燥并造粒，因此從包含生物質(zhì)的發(fā)酵液到成品僅需一個步驟。
[0015]本方法的進(jìn)一步優(yōu)勢在于，流化床工藝可以連續(xù)模式和靜態(tài)模式操作:包含生物質(zhì)的發(fā)酵液可被連續(xù)噴入，且成品可被連續(xù)排出。優(yōu)選地，沒有添加添加劑的合規(guī)產(chǎn)品的制備在本文中也是可能的。
[0016]在本文中，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，流化床優(yōu)選具有45-95°C的溫度，特別地45-750C，特別優(yōu)選45-60°C，特別地50-60°C。相應(yīng)地，劇烈加熱空氣，從而使流化床中的溫度達(dá)到45-95°C，特別地45-75°C，特別優(yōu)選45-60°C，特別地50-60°C。
[0017]作為上述噴霧造粒方法的替換選擇，例如也可進(jìn)行作為流化床工藝的流化床造粒。然而，在這種情況下，通常需要包含生物質(zhì)的發(fā)酵液通過例如噴霧干燥首先轉(zhuǎn)化為固體
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[0018]可用于根據(jù)本發(fā)明的方法中的流化床系統(tǒng)可從例如德國的GlattGmbH獲得。
[0019]根據(jù)本發(fā)明使用的生物質(zhì)包含細(xì)胞，但還包含其它組分。生物質(zhì)優(yōu)選采用發(fā)酵培養(yǎng)工藝的產(chǎn)品形式。因此，生物質(zhì)不僅可包含細(xì)胞，還包含發(fā)酵培養(yǎng)基的組分。這些組分可特別是鹽、消泡劑和未反應(yīng)的碳源和/或氮源的形式。此生物質(zhì)的細(xì)胞含量總計為優(yōu)選至少70重量％，優(yōu)選至少75重量％。任選地，在進(jìn)行干燥工藝之前，通過合適的洗滌步驟，可將生物質(zhì)中的細(xì)胞含量增加至例如至少80重量%或至少90重量% ο然而，獲自發(fā)酵工藝的生物質(zhì)也可在干燥工藝中直接使用。
[0020]存在于生物質(zhì)中的細(xì)胞可以是已經(jīng)自然生產(chǎn)有價值材料，優(yōu)選脂質(zhì)，特別是PUFA，的細(xì)胞形式，但也可以是通過合適的基因工程方法使得有能力生產(chǎn)脂質(zhì)，特別是PUFA，的細(xì)胞形式。在本文中，所述生產(chǎn)可以為自養(yǎng)的、兼養(yǎng)的或異養(yǎng)的。
[0021]生物質(zhì)優(yōu)選包含異養(yǎng)方式生產(chǎn)脂質(zhì)，特別是PUFA，的細(xì)胞。根據(jù)本發(fā)明，細(xì)胞優(yōu)選為藻類、真菌，特別是酵母菌，或原生生物;然而，例如來自產(chǎn)油植物的細(xì)胞也是合適的。細(xì)胞尤其優(yōu)選為微生物藻類或真菌。
[0022]特別合適的產(chǎn)油植物的細(xì)胞為大豆種子、亞麻種子、油菜籽種子、玉米種子、棉花種子、紅花種子和向日葵種子。
[0023]合適的產(chǎn)油酵母菌細(xì)胞特別為耶氏酵母(Yarrowia)、假絲酵母(Candida)、紅酵母(Rhodotorula)、紅冬抱酵母(Rhodosporidium)、隱球酵母(Cryptococcus)、絲抱酵母(Trichosporon)和油脂酵母(Lipomyces)的菌株。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)優(yōu)選包含來自分類學(xué)的網(wǎng)粘菌綱(Labyrinthulomycetes)(盤條目，網(wǎng)粘菌)的細(xì)胞，特別是來自破囊壺菌科(Thraustochytriaceae)的細(xì)胞。破囊壺菌科包括Al thomia屬、Aplanochytr ium屬、E Ini a屬、Japonochy trium屬、裂殖壺菌屬(Schizochytrium)、破囊壺菌屬(thraustochytrium)和吾肯氏壺菌屬(Ulkenia)。生物質(zhì)特別優(yōu)選包含來自破囊壺菌屬或裂殖壺菌屬的細(xì)胞，尤其是來自裂殖壺菌屬的細(xì)胞。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語“裂殖壺菌屬”還包括通過對裂殖壺菌屬重新分類而新近出現(xiàn)的新Aurant1chytrium屬和Oblongichytrium屬。根據(jù)本發(fā)明使用的特別優(yōu)選的裂殖壺菌種為裂殖壺菌(Schizochytrium Iimacinum)(現(xiàn)為:Aurant1chytrium Iimacinum)，特另Ij來自裂殖壺菌SR21菌株。
[0026]有價值的氧化敏感材料優(yōu)選為氧化敏感脂質(zhì)，特別是不飽和脂肪酸，特別優(yōu)選多不飽和脂肪酸(PUFA)或高度不飽和脂肪酸(HUFA)。
[0027]優(yōu)選，存在于生物質(zhì)中的細(xì)胞的突出特點(diǎn)在于以下事實(shí):所述細(xì)胞包含至少20重量％，優(yōu)選至少30重量％，特別地至少40重量％的有價值材料，優(yōu)選為脂質(zhì)，尤其優(yōu)選為PUFA，這些情況均基于細(xì)胞干物質(zhì)。
[0028]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在這種情況下，大部分脂質(zhì)以甘油三酯的形式存在，優(yōu)選至少50重量％，特別地至少75重量％，以及在尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少90重量％的脂質(zhì)在細(xì)胞中以甘油三酯的形式存在。
[0029]而且，存在于細(xì)胞中的脂質(zhì)優(yōu)選包含多不飽和脂肪酸(PUFA)，優(yōu)選至少10重量％，特別地至少20重量％，尤其優(yōu)選20-60重量％，特別地20-40重量％的存在于細(xì)胞中的脂肪酸為HJFA。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，多不飽和脂肪酸(PUFA)應(yīng)理解為表示具有至少兩個，尤其是至少三個C-C雙鍵的脂肪酸。根據(jù)本發(fā)明，在HJFA中，優(yōu)選高度不飽和脂肪酸(HUFA)。根據(jù)本發(fā)明，HUFA應(yīng)理解為意指具有至少四個C-C雙鍵的脂肪酸。
[0031 ] PUFA可以以自由形式或鍵合形式存在于細(xì)胞中。鍵合形式存在的實(shí)例為PUFA的磷脂和酯，特別是單酰、二酰和三酰甘油酯。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，大部分的PUF