Предотвращайте заражение бродильной среды без использования антибиотиков или хмелевых кислот
Большинство заводов по производству этанола уже знакомы с последствиями бактериального загрязнения: потери этанола, дополнительная очистка CIP, образование биопленки, вспенивание, а также время, затрачиваемое на борьбу с инфекцией вместо эксплуатации завода. Антибиотики, хмелевые кислоты и промывка кислотными дрожжами помогают лишь до определенной степени. Кроме того, они приводят к увеличению затрат, возникают вопросы об остаточных веществах и возрастает нагрузка на систему очистки.
Существует более простой способ. Подавайте карбамид партиями в качестве единственного источника азота во время ферментации и поддерживайте уровень выщелачивания никеля на очень низком уровне. Дрожжи могут использовать этот карбамид вместе с биотином. Молочнокислые бактерии нуждаются в никеле в качестве кофактора для роста на карбамиде; когда содержание никеля остается ниже этого порогового значения, они не могут закрепиться. На предприятиях, применяющих этот метод, как правило, наблюдается более высокая производительность этанола, меньшее образование биопленки и облегченная программа CIP. Требования к оборудованию невысоки: обычно требуется установка для дозирования карбамида и подтверждение того, что в пластинчатых теплообменниках используются пластины из нержавеющей стали марки 316L.
Это дополнение к уже запущенной вами установке. Речь не идет о полной перестройке.
Что меняется, а что остается прежним
Типичные изменения:
Перейти с использования в качестве источника азота для ферментации аммония, ДАП или FAN, полученного с помощью протеазы, на мочевину в режиме fed-batch
Убедитесь, что в пластинчатых теплообменниках используются пластины из нержавеющей стали марки 316L, чтобы содержание никеля оставалось низким
При производстве этанола из сахарного тростника следует отказаться от промывки дрожжей серной кислотой
Сократить время, затрачиваемое на очистку на месте (CIP) с использованием щелочей и кислот
Следуйте проверенной схеме внесения мочевины и придерживайтесь установленных предельных значений содержания никеля и мочевины, а не придумывайте их на ходу
Большинство существующих предприятий по сухой переработке и заводов по переработке сахарного тростника могут внедрить эту технологию без значительных простоев.
Как обстоят дела с экономикой
На бумаге типичный американский завод по производству кукурузы мощностью 100 миллионов галлонов в год приносит дополнительную маржу в размере 12–16 миллионов долларов в год; типичный бразильский завод по переработке сахарного тростника — около 10 миллионов долларов. Это расчетные цифры, а не гарантия. Они зависят от текущего уровня зараженности, программы использования ферментов, степени извлечения масла и процедур CIP.
Сами по себе меры по контролю загрязнения обычно приводят к повышению содержания этанола, снижению числа случаев заражения, сокращению расхода химикатов для CIP и времени простоя, а на заводах по переработке сахарного тростника — к отказу от кислотной промывки, уменьшению отложений гипса и сокращению продолжительности циклов. Мы предпочитаем составлять баланс массы на основе ваших данных, а не просить вас согласиться со средним значением.
Основные капитальные затраты связаны с установкой для производства карбамида и, при необходимости, с модификацией пластинчатых теплообменников с целью использования пластин из нержавеющей стали марки 316L.
Зачем нужна лицензия, если идея кажется простой?
Патенты охватывают следующий принцип: регулировать содержание никеля и использовать карбамид в качестве единственного источника азота, чтобы дрожжи росли, а бактерии — нет. На самом деле стабильный результат обеспечивает комплекс технологических решений — кривая подачи мочевины, условия запуска и пределы регулирования, специфичные для конкретного завода. Этот комплекс технологических решений также объединяет подачу мочевины с подачей глюкоамилазы для заводов по переработке кукурузы. Данный комплекс, а также программное обеспечение для управления технологическим процессом, которое его реализует, входят в состав лицензии. Ежегодные обновления учитывают опыт, накопленный на других объектах, поэтому каждому заводу не приходится заново находить те же оптимальные параметры.
Дело не в том, что ваши операторы не умеют управлять бродильным чаном. Дело в том, что разработка рабочего графика обходится дешевле, чем год проб и ошибок на вашем заводе.
Следующий шаг, прежде чем приступить к обсуждению вопросов лицензирования
Если описанная выше проблема соответствует ситуации на вашем предприятии, целесообразным следующим шагом станет анализ, с учетом конкретных условий вашего предприятия, таких факторов, как заражение, потребление азота, нагрузка по CIP и материалы, из которых изготовлены теплообменники. На основе этого мы сможем составить массовый баланс и подготовить небольшой комплект технической документации для установки по производству карбамида. Этот разговор может состояться ещё до того, как кто-либо заговорит о лицензии.
Повышение прибыли от производства этанола из кукурузы
Увеличение прибыли от производства этанола из сахарного тростника
Увеличение прибыли от производства пищевых дрожжей
Увеличение прибыли от производства этанола из кукурузы
Наша технология может быть внедрена на существующих заводах по производству этанола из кукурузы в США с минимальными изменениями в технологическом процессе и умеренными капитальными затратами (модуль периодической подачи мочевины). В среднем рентабельность типичного завода по производству этанола из кукурузы в США мощностью 100 MMGY может быть увеличена примерно на 14 млн долларов в год (т. е. удвоена). См. разбивку прибыли в следующем разделе.
Благодаря устранению бактериального загрязнения с помощью метода регулирования азотного баланса на основе мочевины и целенаправленному применению ферментов предприятия могут добиться более высокой урожайности, снижения затрат и значительного сокращения объема работ по очистке и техническому обслуживанию — и все это без использования антибиотиков и хмелевых кислот.
Изменения в типичном существующем процессе
При необходимости следует модернизировать пластинчатые теплообменники, заменив пластины на пластины из нержавеющей стали марки 316L, чтобы исключить вымывание никеля (на большинстве предприятий уже используется сталь марки 316L).
Отказ от использования протеазных ферментов, которые являются дорогостоящими и приводят к образованию свободного аминоазота (FAN), служащего питательной средой для бактерий в процессе ферментации. В настоящее время около 90 % заводов по производству этанола из кукурузы в США используют протеазные ферменты.
Исключите добавление кальция в ферментеры за счет использования новейших альфа-амилаз, не требующих добавления кальция, таких как Liquozyme X/Supra, Termamyl SC, Spezyme ALPHA, Spezyme XTRA, Spezyme ETHYL и др. Эти ферменты были специально разработаны с учетом значительно более низкой зависимости от кальция (часто всего 5–15 ppm, что, как правило, уже содержится в кукурузе и технологической воде). Это позволяет сократить количество кислотного очищения на месте (CIP).
Добавьте смеси ферментов целлюлазы и ксиланазы (OPTIMASH BOOST/AX или Novonesis Fiberex) для увеличения выхода как этанола, так и кукурузного масла.
Добавьте ферменты фитазы для улучшения питания дрожжей, уменьшения образования фитатного налёта, снижения содержания фосфора, связанного с фитатами, в DDGS, а также для увеличения доли масла в тонком дистилляционном остатке.
Дать дрожжам размножиться за счет исходных сахаров и истощить запасы FAN в процессе наполнения и на начальном этапе аэробного роста.
Заменить все добавки азота в процессе ферментации мочевиной, вводимой методом fed-batch (без аммония или DAP), чтобы исключить бактериальное загрязнение и образование биопленки.
Применять периодическую подачу фермента глюкоамилазы по заранее установленному графику для снижения образования глицерина и, таким образом, увеличения выхода этанола.
Почему это работает
Бактериям необходим никель в качестве кофактора для роста на мочевине в процессе ферментации. Без него они не могут размножаться.
Дрожжам для усвоения мочевины требуется лишь биотин (витамин B7), поэтому они растут нормально.
Это создает естественное преимущество для дрожжей, одновременно лишая бактерии питательных веществ, что приводит к увеличению количества производимого этанола за счет меньшего отвода сахара на рост бактерий.
Глицерин вырабатывается дрожжами, когда высокие концентрации глюкозы и мальтозы вызывают осмотический стресс. Мы снижаем этот осмотический стресс, добавляя фермент глюкоамилазу по заранее установленному графику, что позволяет увеличить количество производимого этанола за счет уменьшения оттока сахара на синтез глицерина.
Сокращение объема очистки на месте (CIP)
Сочетание трёх факторов способствует сокращению объёма CIP: отсутствие бактериального загрязнения (инфекции), отсутствие добавления кальция и снижение содержания фитиновой кислоты под действием фитазы. Сокращение времени и затрат на CIP значительно повышает рентабельность предприятия.
В ферментаторах для производства этанола методом сухого измельчения кукурузы сочетание этих трёх условий снижает потребность как в щелочной, так и в кислотной CIP-очистке, причём относительное снижение расхода кислоты оказывается более значительным. Щелочь в первую очередь удаляет органические вещества, белки, остатки дрожжей и биоплёнки; кислота удаляет минеральные отложения (фитаты металлов, фосфаты кальция и магния, «пивной камень»/оксалат кальция, а также смешанные органическо-неорганические отложения). Эти изменения воздействуют на различные виды отложений и действуют синергически, поскольку смешанные отложения встречаются довольно часто.
Обычно применяется цикл горячей каустической обработки (часто с использованием 2–5 % NaOH, иногда с заданным значением 5–8 %) после завершения каждой партии или по краткосрочному графику, за которым следует цикл кислотной обработки (0,5–2 % азотной, фосфорной кислоты или их смеси) — реже или при появлении накипи. Кислотная обработка часто проводится через несколько циклов каустической обработки или по мере необходимости. Точное количество зависит от жёсткости заводской воды, объёма рециркулирующей обратной воды, содержания твердых веществ в заторной смеси и программы CIP.
1) Отсутствие бактериального заражения (отсутствие инфекции)
В первую очередь это позволяет сократить расход каустика. Биопленки, образованные лактобактериями, и связанные с ними слои органической слизи и белка являются одной из основных причин необходимости применения агрессивных или дополнительных циклов очистки с использованием каустика; кроме того, они создают укрытия, для очистки которых требуется более тщательная обработка.
Без них:
Снижается накопление органических отложений на стенках ферментера, конусах, мешалках и сопутствующих охладителях/коллекторах.
Реже возникают дополнительные циклы CIP, вызванные инфицированием, или увеличивается время контакта.
Снижается концентрация каустика или время/частота цикла.
Реальное сокращение потребления щелочи в бродильных чанах составляет порядка 20–40 % (более умеренные заданные значения, сокращение продолжительности циклов или увеличение интервалов между циклами), что согласуется с оптимизированными программами CIP, которые уже обеспечивают экономию щелочи на уровне ~25 % за счет применения более эффективных добавок и улучшенного контроля. Остаточная щелочь по-прежнему необходима для дрожжей и органических веществ затора. Потребность в кислоте снижается лишь незначительно (меньше смешанных органическо-минеральных отложений и меньше осаждения молочной кислоты под действием pH).
2) Без добавления кальция
Кукуруза и технологическая вода уже являются источником некоторого количества кальция; на предприятиях обычно добавляют небольшие количества (например, CaCl₂) для стабилизации α-амилазы и могут рециркулировать дополнительный кальций через обратную подачу. Отказ от добавок в сочетании с регулированием жесткости воды и рециркуляцией снижает количество доступного кальция, необходимого для осаждения. Это в первую очередь снижает потребность в кислоте за счет уменьшения:
Налет из фитатов кальция
Накипь из фосфата кальция
Берстоун (оксалат кальция)
На каустик это влияет менее непосредственно (объем некоторых смешанных отложений сокращается). В сочетании с двумя другими факторами циклы воздействия кислоты становятся менее частыми или менее интенсивными.
3) Фитаза, расщепляющая фитиновую кислоту
Фитиновая кислота (IP6), выделяющаяся из кукурузы, образует нерастворимые соли металлов с фитатом (особенно фитаты магния и кальция), которые оседают в виде стойких отложений на ферментерах и последующем оборудовании. Фитаза гидролизует IP6 до растворимого неорганического фосфата и инозитола, преобразуя нерастворимые соли в удаляемые растворимые соединения и предотвращая образование новых отложений. Фитатные соли составляют основную часть отложений, напоминающих «пивной камень», в пивных колоннах и сопутствующем оборудовании.
Это самый эффективный способ снижения кислотного CIP. При использовании эффективной дозы фитазы и соблюдении времени контакта (во время разжижения, SSF или после ферментации) количество отложений, связанных с фитатами, снижается на 70 % и более (что соответствует снижению уровня фитатов в DDGS). Таким образом, частота, концентрация или продолжительность кислотной обработки существенно снижаются — на 40–70 % и более на этапе кислотной обработки в ферментере — поскольку в значительной степени уменьшается основной минеральный осадок, обусловленный фитатами. Остаточное использование кислоты направлено на удаление остаточных фосфатов, оксалатов и пассивацию. Использование щелочи приносит меньшую вторичную выгоду за счет уменьшения смешанных органическо-неорганических отложений.
Комплексное воздействие на процесс CIP в ферментере
Эти три изменения одновременно затрагивают два основных класса почв:
Отсутствие инфекции → меньший объем биопленки/органической нагрузки → меньшая концентрация щелочи.
Без добавления кальция + фитаза → значительно меньшее образование минеральных отложений, связанных с фитатами и кальцием → снижение интенсивности и частоты кислотных реакций.
Ожидаемые показатели для ферментаторов кукурузного этанола (порядка величины, с учетом особенностей конкретного завода):
Каустик: снижение расхода на 25–40 % или аналогичное сокращение интенсивности/частоты использования.
Кислота: снижение на 40–70 % (наибольший прирост, обусловленный одним фактором — фитазой).
Общее потребление химикатов для CIP, времени, воды и времени простоя ферментеров: возможно сокращение на 30–50 %, а также уменьшение количества операций гидроочистки и повышение стабильности теплообмена.
Остаточная CIP по-прежнему необходима для удаления органических веществ, не содержащих фитатов, остаточных минералов из кукурузы и воды, а также для проведения плановой санитарной обработки. Наибольший эффект достигается на предприятиях, где в настоящее время наблюдается сильное образование фитатов или смешанных отложений, а также хронические инфекции. Результаты зависят от дозы и сроков введения фитазы, остаточной жесткости воды, управления уровнем обратной подачи и мониторинга CIP (титрования фактической концентрации гидроксильных ион и проводимости). Оптимизированные комплексы добавок или методы импульсного дозирования, уже применяемые в отрасли, позволяют ещё больше увеличить эту экономию.
Анализ рентабельности производства этанола из кукурузы
В приведенном ниже расчете использованы текущие среднеотраслевые показатели (данные по переработке сырья за конец 2025–2026 годов, коэффициенты пересчета farmdoc, цены на продукцию с завода по данным Министерства сельского хозяйства США (USDA) и опубликованные результаты испытаний ферментов), а также стехиометрия, основанная на первоначальных принципах.
Растительная основа
Номинальная производительность — 100 миллионов галлонов в год (MMGY) денатурированного этанола.
Пересчёт исходных данных ≈ 2,92 галлона/бушель → ~34,25 млн. бушелей перерабатываемой продукции в год.
Цена этанола на выходе с завода ≈ 1,94 долл./гал. (диапазон цен FOB в штате Айова в начале сентября 2026 г.).
Кукурузное масло для дистилляции ≈ 0,74 долл./фунт.
D3 RIN ≈ 2,25 доллара за целлюлозный галлон (по последним оценкам на 2026 год — ~2,15–2,41 доллара).
1. Дополнительный этанол + витамин D3 из клетчатки кукурузных зерен
Смеси целлюлазы и ксиланазы (OPTIMASH BOOST/AX или Fiberex) обеспечивают высвобождение глюкозы из волокон околоплодника и эндосперма. Согласно коммерческим данным по технологии CKF и методам, утвержденным Агентством по охране окружающей среды (EPA), дополнительный выход этанола обычно составляет 0,07–0,12 галлона/бушель. Ожидаемый средний показатель для неоптимизированного завода, использующего только эти ферменты: 0,09 галлона/бушель.
Дополнительный объём = 3,08 млн галлонов.
Выручка от продажи этанола = 3,08 млн × 1,94 долл. = 6,0 млн долл.
Кредиты D3 = 3,08 млн × 2,25 долл. = 6,9 млн долл.
(Фитаза вносит лишь незначительный вклад в содержание сахара, но необходима для обеспечения эффектов, связанных с питанием дрожжей и масличных культур, описанных ниже.)
2. Дополнительный этанол из глицерина низкой концентрации
Глюкоамилаза, вводимая периодически, предотвращает скачки уровня глюкозы и мальтозы, снижая осмотический стресс. Типичное содержание глицерина в пиве составляет 10–14 г/л; целевой показатель для данного процесса — 5–10 г/л. Реальное снижение на 4 г/л при концентрации пива 14,5–15,5 % об. эквивалентно ~2 г/л дополнительного этанола (1 г глицерина ≈ 0,5 г этанола с учётом углеродного и окислительно-восстановительного баланса).
Дополнительный объём ≈ 1,65 млн галлонов.
Выручка = 3,2 млн долларов.
Мочевина по сравнению с аммонием/DAP независимо снижает уровень глицерина ещё на небольшую величину; это снижение учтено в линии контроля загрязнения.
3. Дополнительное кукурузное масло
Те же ферменты, расщепляющие клетчатку, в сочетании с фитазой способствуют увеличению доли масла в тонкой отгонке. Результаты коммерческих испытаний указанных продуктов показывают повышение выхода масла на 15–30 %; предприятие, которое уже приблизилось к среднеотраслевому показателю на 2025 год (~0,93 фунта/бушель), может рассчитывать на дополнительный прирост урожайности в размере 0,12 фунта/бушель.
Дополнительная нефть = 4,11 млн фунтов.
Выручка = 4,11 млн × 0,74 долл. = 3,0 млн долл.
Компенсация за счет слегка более низкого веса DDGS незначительна, поскольку цена на масло примерно в 8 раз превышает стоимость DDGS за фунт.
4. Контроль загрязнения, управление вентиляторами и замена азота
Устранение FAN, образующегося под действием протеаз, удаление остаточного FAN во время наполнения и использование в качестве сырья исключительно мочевины с низким содержанием никеля приводит к истощению лактобактерий. В среднем заводы теряют 0,5–1,5 % крахмала из-за заражения, а также тратят 0,005–0,015 долл. за галлон на антибиотики, хмелевые кислоты или дополнительную CIP-очистку. Совокупная экономия за счет восстановления выхода продукции и сокращения затрат на химикаты/CIP-очистку: 2,2 млн долл.
5. Чистые затраты на ферменты и незначительные операционные расходы
Устранение протеазы позволяет сэкономить примерно 0,8–1,2 млн долларов.
Дополнительные затраты на целлюлазу/ксиланазу и фитазу (с учетом льготы на протеазу) для данного масштаба производства обычно составляют 1,6–2,2 млн долларов.
Фитаза также способствует уменьшению образования накипи в испарителе и снижению содержания фитатного фосфора в DDGS (снижение затрат на техническое обслуживание и возможная небольшая надбавка к цене на DDGS): +0,4 млн долларов.
Чистая нагрузка по расходам на ферменты и операционные расходы: –1,5 млн долларов.
Модернизация пластинчатых теплообменников с переходом на пластины из нержавеющей стали марки 316L представляет собой разовые капитальные затраты (на большинстве заводов уже используется сталь марки 316L) и не влияет на годовую прибыль.
Общий ожидаемый рост годовой прибыли
Этанол из целлюлозы — 6,0 млн долл.
RIN-коды D3 — 6,9 млн долл.
Этанол из глицерина — 3,2 млн долл.
Дополнительное кукурузное масло — 3,0 млн долл.
Инфекция / FAN / мочевина — 2,2 млн долл.
Накипь / DDGS / CIP — 0,4 млн долл.
Чистая сумма дополнительных ферментов — (1,5) млн долл.
Ожидаемая общая сумма ≈ 20 млн долларов
Даже при использовании более консервативных допущений (0,07 галлона/бушель клетчатки, +0,09 фунта/бушель масла, 3 г/л глицерина, 2,00 доллара за D3) доход по-прежнему составляет 13–15 млн долларов. Поскольку многие «среднестатистические» заводы уже добавляют определенное количество ферментов для переработки клетчатки и извлекают около 0,9 фунта масла на бушель, реалистичный прогноз, основанный на первоочередных принципах, при реализации только перечисленных мер составляет 12–16 млн долларов в год, при этом средняя оценка равна 14 млн долларов.
Основными факторами являются задокументированная комбинация технологий «из волокна в этанол» и D3, а также прирост объема нефти; снижение содержания глицерина и борьба с инфекциями являются второстепенными, но имеют аддитивный эффект и не требуют дополнительных капиталовложений, помимо установки дозирующих модулей. Колебания цен на D3 (±0,40 долл.) и цен на нефть (±0,10 долл./фунт) могут привести к изменению общей суммы на ±2,5 млн долл. в течение любого года.
Результирующий запас хода для всего автопарка США
Заводы с низким уровнем удаления протеаз (90 % производственных мощностей в США), незначительным использованием волокнистых ферментов и традиционным (не в режиме fed-batch) добавлением глюкоамилазы: дополнительная прибыль, приближающаяся к общей сумме в 18–20 млн долларов, рассчитанной по первым принципам.
«Средние» заводы, которые уже используют некоторые ферменты для переработки клетчатки и извлекают ~0,9 фунта масла на бушель (базовый сценарий CelloFuel): 12–16 млн долларов, среднее значение — 14 млн долларов.
Заводы, на которых уже сочетаются использование ферментов для переработки клетчатки, высокая степень извлечения масла, сокращение или полный отказ от применения протеаз, а также добавление глюкоамилазы методом fed-batch: дополнительная прибыль в нижней части диапазона 10–13 млн долларов (или, по консервативной оценке, 13–15 млн долларов после реализации оставшихся менее значительных мер).
Таким образом, с учетом примерно 191–198 действующих заводов в США (средняя мощность — около 93 миллионов галлонов в год) потенциальный прирост прибыли по всей отрасли составляет несколько миллиардов долларов в год, однако фактическая рентабельность на уровне отдельных заводов будет по-прежнему зависеть от цен на RIN категории D3, цен на нефть, а также от того, насколько далеко каждый завод продвинулся по шкале «протеаза — фибро-фермент — плановая глюкоамилаза». Пакет CelloFuel разработан как надстройка с низкими капитальными затратами (в основном, модуль периодического брожения с подачей мочевины), которую можно добавить к существующим сухим заводам с лишь незначительными изменениями в технологическом процессе.
Повышение прибыльности производства этанола из сахарного тростника
Наша технология может быть внедрена на существующих заводах по производству этанола из сахарного тростника с минимальными изменениями в технологическом процессе и умеренными капитальными затратами (модуль периодической подачи карбамида). В среднем рентабельность типичного бразильского завода по производству этанола из сахарного тростника может быть увеличена примерно на 10 млн долларов в год (т. е. примерно на 50 %).
Мы разработали практические технологии, которые позволяют повысить как эффективность, так и рентабельность заводов по производству этанола из сахарного тростника в Бразилии и Индии. Данная система обеспечивает эффективный контроль бактериального загрязнения без использования антибиотиков или традиционной промывки рециркулируемых дрожжей серной кислотой по методу Мелле-Буано.
Как это работает
Вместо добавления антибактериальных химических веществ в ферментатор или использования серной кислоты для уничтожения бактерий при повторном использовании дрожжей мы применяем простой биологический подход:
Мы переключаем источник азота на мочевину (подаваемую партиями).
Мы предотвращаем вымывание никеля из оборудования.
Бактериям никель необходим в качестве кофактора для роста на мочевине в процессе ферментации. Без него они не могут размножаться. Дрожжам же требуется лишь небольшое количество биотина (витамина B7), чтобы использовать мочевину в качестве источника азота. Это естественное различие позволяет сдерживать рост бактерий без применения химических веществ.
Инвестиции и сбережения
Для типичного крупного бразильского завода по производству этанола из сахарного тростника общие капитальные затраты на модернизацию составляют примерно 0,5–1,5 млн долларов США (в среднем около 1 млн долларов). Большая часть этих затрат приходится на простые системы дозирования карбамида и активированного кремнезема.
Экономический эффект весьма значителен. По нашим оценкам, ежегодная экономия на каждом заводе составит около 10 миллионов долларов.
Необходимые изменения на действующих предприятиях
Необходимо внести следующие изменения:
Заменить используемые в настоящее время азотные добавки на карбамид и вводить его контролируемым способом с периодической подачей.
В пластинчатых теплообменниках следует использовать только пластины из нержавеющей стали марки 316L, чтобы предотвратить вымывание никеля в технологический процесс.
Используйте имеющуюся центрифугу для извлечения дрожжей из сброженного сусла (вина). Это избавляет от необходимости использовать генетически модифицированные флокулирующие дрожжи.
Очищайте бродильный чан между циклами с помощью горячей воды под давлением вместо едких химикатов.
Прекратите промывку переработанных дрожжей серной кислотой — дрожжи можно сразу же возвращать обратно в бродильный чан.
Исключить добавление кальция для нейтрализации серной кислоты и осветления мелассы.
Исключение использования серной кислоты избавляет от необходимости очищать верхнюю часть дистилляционных колонн от отложений гипса (сульфата кальция).
Добавьте активированный диоксид кремния (по бразильской технологии) для поддержания высокой жизнеспособности дрожжей — выше 80 % даже при концентрации этанола 19 %. Это также позволяет снизить выработку глицерина на 10 % и увеличить выработку этанола.
Результаты
Благодаря этим изменениям продолжительность циклов ферментации сокращается на 2–4 часа по сравнению со стандартным процессом Мелле-Буано. Поскольку система не требует стерильных (асептических) условий, она проще, дешевле и значительно производительнее, чем традиционные методы.
Сокращение объема очистки на месте (CIP)
Одним из важных факторов, способствующих сокращению циклов ферментации, является снижение показателя CIP. На показатель CIP влияют три фактора: отсутствие бактериального загрязнения, повторное использование дрожжей без промывки серной кислотой и отсутствие добавления кальция.
1) Отсутствие бактериального загрязнения
Биопленка и связанные с ней органические наслоения сводятся к минимуму. Частота и интенсивность CIP с использованием щелочи могут резко снизиться — зачастую с еженедельных или проводимых по мере необходимости циклов химической очистки до редких промывок водой в сочетании с эпизодическим применением слабой щелочи. Аналогичные улучшения, достигнутые за счет более эффективной механической промывки, уже позволяют сократить использование кислот и антибиотиков, а также снизить перенос загрязнений между партиями. В сочетании с другими факторами потребление щелочи при CIP ферментера снижается на 50–80 %. Также сокращаются простои и потребление воды и пара.
2) Рециркуляция дрожжей без промывки серной кислотой
Исключается попадание сульфатов в бродильные чаны, благодаря чему предотвращается образование гипсового налёта. Снижается потребность в кислотном CIP. Этот эффект дополняет снижение содержания кальция.
3) Без добавления кальция
Это наиболее эффективный способ кислотной CIP. Содержание остаточного кальция в сусле резко снижается, благодаря чему оксалат кальция, гипс и связанные с ними отложения образуются гораздо медленнее или вовсе не образуются. Частота проведения кислотной CIP может измениться с регулярной (еженедельной или в рамках технологической кампании) до редкой или вовсе не потребуется; для большинства операций очистки может хватить простой воды или слабого щелочного раствора. Параллельный опыт, полученный на сахарных выпарных установках с осветлением с использованием средств с пониженным содержанием кальция или доломитовой извести, показал сокращение расхода химикатов для очистки на 40–60 %, сокращение времени очистки примерно на 50 % и увеличение интервалов между очистками на 80–120 %. Бродильные чаны работают при более низкой температуре и без концентрации за счет испарения, поэтому относительная выгода должна быть как минимум такой же значительной (обоснованно ожидать сокращения расхода химикатов для кислотной CIP на 70–90 %). Производительность дрожжей также может немного повыситься, поскольку высокое содержание кальция оказывает ингибирующее действие.
Сопутствующие и вторичные эффекты
Эти три фактора взаимосвязаны: меньший объем биопленки означает меньшее количество органического «клея» для минеральных отложений, а меньший объем минеральных отложений — меньшее количество защищенных ниш для микроорганизмов. Общее потребление химикатов для CIP (щелочь + кислота), воды, энергии для нагрева растворов CIP, а также время простоя ферментера сокращается более чем наполовину. Заводам по-прежнему требуются периодические промывки и осмотры, а также качественное механическое покрытие (вращающиеся распылительные устройства, охватывающие крыши и затененные участки). Остаточные загрязнения, связанные с примесями в сахарном тростнике или пеногасителями, будут сохраняться, поэтому CIP не исчезнет полностью.
Количественные показатели зависят от конкретного завода (соотношение сока и мелассы, жесткость воды, точная доза извести, геометрия бродильного чана, действующий график CIP). В типичной бразильской практике серная кислота уже используется в основном для обработки дрожжевого осадка, а не для CIP бродильного чана; поэтому наибольшая дополнительная экономия достигается за счет устранения кальция, происходящего из извести, и биопленок. Мониторинг (проводимость, визуальный осмотр, анализ АТФ или подсчет микроорганизмов, эффективность теплообмена) позволит безопасно увеличить интервалы между операциями. Для реализации сценария «без добавления кальция» в промышленных масштабах требуются альтернативные методы осветления или обработка сока, минимизирующая содержание кальция.
- Активированный диоксид кремния: специальная добавка (по бразильской технологии), которая помогает сохранить клетки дрожжей здоровыми и жизнеспособными даже при высоких концентрациях этанола. Кроме того, она позволяет сократить количество глицерина в отходах и повысить выход этанола.
- Антибиотики: лекарственные препараты, которые убивают бактерии или препятствуют их размножению (этот метод позволяет полностью обойтись без них).
- Асептические (стерильные) условия: Полностью стерильная обстановка, в которой не допускается присутствие бактерий (для этого более простого метода это не требуется).
- Бактериальное загрязнение: попадание нежелательных бактерий в бродильные чаны, что приводит к конкуренции с дрожжами или снижению выхода этанола.
- Биотин (витамин B7): витамин группы B, который необходим дрожжам в небольших количествах для нормального роста при использовании мочевины в качестве источника азота.
- Едкие химические вещества: сильные, агрессивные чистящие средства (такие как щелок), традиционно используемые для очистки резервуаров (в данном случае заменённые горячей водой).
- Центрифуга: устройство, вращающееся с высокой скоростью, которое в ходе процесса отделяет твердые частицы (в том числе дрожжи) от жидкости.
- Дистилляционные колонны: высокие башни, в которых происходит очистка этанола путем его отделения от воды и других жидкостей.
- Системы дозирования: оборудование, которое в нужный момент точно дозирует небольшие количества веществ (например, мочевины).
- Концентрация этанола: процентное содержание спирта в бродильной смеси (чем выше концентрация, тем больше получается продукта).
- Циклы ферментации: полные циклы, включающие преобразование сахара из сахарного тростника в этанол, сбор урожая и повторение этого процесса.
- Флокулирующие дрожжи: специальные дрожжи, которые образуют скопления для облегчения отделения (в данном методе не требуются).
- Генетически модифицированный: изменен на уровне ДНК в лабораторных условиях (этот метод позволяет обойтись без использования модифицированных дрожжей).
- Глицерин: густой/липкий побочный продукт, который дрожжи естественным образом вырабатывают в процессе брожения. Уменьшение его количества позволяет вместо этого получить больше этанола.
- Гипс (отложения сульфата кальция): мелоподобные отложения, которые могут привести к засорению дистилляционного оборудования; часто возникают в результате использования кислот.
- Процесс Мелле-Буано: широко распространенный в Бразилии метод производства этанола из сахарного тростника с использованием ферментации по методу «fed-batch» и рециркуляции дрожжей, при котором традиционно осуществляется дозирование серной кислоты в рециркулируемые дрожжи для подавления роста бактерий.
- Выщелачивание никеля: никель из металлического оборудования растворяется в жидкости (бактериям он необходим для роста на мочевине, поэтому предотвращение этого процесса останавливает их рост).
- Источник азота: химическое вещество, обеспечивающее дрожжи или бактерии азотом (ключевым строительным блоком для роста) — в данном случае использована мочевина.
- Пластинчатые теплообменники: устройства с металлическими пластинами, используемые для эффективного нагрева или охлаждения технологических жидкостей.
- Горячая вода под давлением: горячая вода, распыляемая под давлением для очистки резервуаров без использования агрессивных химикатов.
- Повторно используемые дрожжи: дрожжи, сохраненные после одной партии брожения и повторно используемые в следующей.
- Нержавеющая сталь 316L: высококачественный металл, используемый в деталях оборудования для предотвращения растворения никеля в жидкости.
- Промывка серной кислотой: использование концентрированной кислоты для очистки и дезинфекции повторно используемых дрожжей (в данном методе этот этап исключен).
- Мочевина: распространённый и недорогой источник азота (также используемый в удобрениях), который добавляют в среду для дрожжей. Её вводят постепенно в сочетании с очень низким содержанием никеля, чтобы стимулировать рост дрожжей в ущерб бактериям.
- Жизнеспособность дрожжей: процент дрожжевых клеток, остающихся живыми и здоровыми. Более высокая жизнеспособность способствует улучшению процесса рециркуляции и повышению производительности даже при высоких концентрациях этанола.
Улучшения без бактериального загрязнения и без дрожжевой стирки
Теперь рассмотрим модифицированный процесс, при котором во время ферментации не происходит бактериального заражения, а центрифугированные дрожжи не промываются кислотой или водой. Вместо этого 95 % дрожжей перерабатываются непосредственно без промывки. Вот как это изменяет и потенциально улучшает процесс:
Операционные улучшения
Устранение восстановления этанола из кислотной промывки:
В стандартном процессе кислотная промывка дрожжей может разбавить остаточный этанол, прилипший к биомассе дрожжей. Этот этанол необходимо регенерировать (например, путем дистилляции), что требует дополнительных энергозатрат. Пропуская промывку, этанол не теряется в промывочном растворе, что исключает этот процесс восстановления и экономит энергию.
Нет нейтрализации кислот:
Кислотная промывка требует нейтрализации кислой дрожжевой суспензии (например, с помощью основания, такого как известь) перед переработкой, чтобы не навредить дрожжам и не изменить pH брожения. Пропуск промывки устраняет необходимость в нейтрализации, что сокращает расход химикатов, переработку отходов и сопутствующие расходы.
Упрощенный процесс:
Устранение этапа промывки упрощает работу за счет сокращения количества технологических операций, уменьшения трудозатрат, обслуживания оборудования и расхода воды.
Эти изменения повышают эффективность предприятия, снижая затраты на электроэнергию, химикаты и эксплуатационные расходы.
Равновесная концентрация метаболитов и мертвых клеток
Без промывки переработанные дрожжи переносят метаболиты брожения (например, органические кислоты, такие как уксусная кислота, глицерин и высшие спирты) и слабые или мертвые дрожжевые клетки в каждый новый цикл. Вот как это стабилизируется:
Накопление: Первоначально концентрация этих компонентов увеличивается с каждым циклом, поскольку 95% дрожжей, включая их метаболиты и мертвые клетки, используются повторно.
Удаление и разбавление:
5 % потерь дрожжей: 5 % дрожжей, не подвергающихся вторичной переработке (продаются в качестве корма для животных), удаляют из системы небольшую долю этих компонентов.
Добавление свежего субстрата: В каждом цикле вносят свежий сок сахарного тростника или мелассу, разбавляя концентрацию метаболитов в ферментационном бульоне.
Равновесие: в течение нескольких циклов достигается равновесная концентрация, при которой скорость образования метаболитов и накопления мертвых клеток равна скорости их удаления (за счет 5-процентной потери дрожжей) и разбавления (за счет свежего субстрата). Этот уровень равновесия выше, чем в системе с промыванием дрожжей, где при каждом цикле промывка удаляет часть метаболитов и мертвых клеток. Однако, поскольку Saccharomyces cerevisiae толерантна ко многим собственным побочным продуктам (до определённых пороговых значений) и отсутствует конкуренция со стороны бактерий, с этой более высокой концентрацией можно справиться без значительного снижения эффективности ферментации.
Количественно это равновесие зависит от условий ферментации (например, концентрации сахара, продолжительности цикла), но качественно оно стабилизируется на уровне, отражающем баланс производства, потерь и разбавления.
Улучшение времени цикла при использовании чанов с водяной промывкой
Наконец, подумайте о том, как отказ от мытья дрожжей улучшает общее время цикла, когда бродильные чаны очищаются водой, а не каустиком:
Компоненты стандартного времени цикла:
Брожение: 6-12 часов.
Сбор урожая (центрифугирование): ~1-2 часа.
Промывка дрожжей: В стандартном процессе промывка кислотой или водой, нейтрализация и ополаскивание занимают 1-2 часа (в зависимости от масштаба и метода).
Очистка чана: Каустическая очистка, часто с нагревом и последующим ополаскиванием, занимает 2-3 часа и более.
Модифицированный процесс:
Отсутствие промывки дрожжей: отказ от промывки позволяет сэкономить 1-2 часа за цикл. После центрифугирования дрожжи сразу же утилизируются, что сокращает значительный этап подготовки.
Чаны с водяной промывкой: Очистка чанов водой вместо каустика происходит быстрее - потенциально время очистки может сократиться до 1-2 часов, поскольку она позволяет избежать нагрева, длительного воздействия химикатов и тщательного ополаскивания. Воды здесь достаточно, поскольку бактериальное загрязнение отсутствует, а цель - просто удалить физические остатки (дрожжи, сахар), а не провести глубокую дезинфекцию.
Совокупный эффект: без промывки дрожжей время между циклами ферментации сокращается напрямую. В сочетании с более быстрой очисткой чанов с использованием воды это еще больше сокращает время простоя, позволяя быстрее возобновлять циклы. Например, цикл, который ранее занимал 12–15 часов (ферментация + сбор урожая + промывка + очистка щелочью), сокращается до 10–12 часов, что повышает пропускную способность.
Отсутствие бактериального загрязнения позволяет упростить процесс ферментации без риска для его эффективности, поскольку бактерии, с которыми обычно борются с помощью промывки кислотой и очистки каустиком, не являются фактором.
Заключение
При производстве этанола из сахарного тростника в Бразилии стандартный цикл ферментации методом «fed-batch» включает в себя ферментацию сока сахарного тростника или мелассы с использованием дрожжей Saccharomyces cerevisiae, после чего следует центрифугирование, промывка дрожжей и очистка бродильных чанов щелочью. Если бактериальное загрязнение отсутствует и 95 % центрифугированных дрожжей рециркулируются без промывки:
Благодаря отказу от регенерации этанола и нейтрализации кислоты улучшается работа завода, что позволяет экономить энергию, химикаты и время.
Концентрация метаболитов и мертвых клеток достигает более высокого, но стабильного равновесия, уравновешенного потерей дрожжей и разбавлением субстрата, допустимого благодаря отсутствию бактериального вмешательства.
Время цикла сокращается за счет исключения этапа промывки дрожжей (экономия 1-2 часа), а при промывке чанов водой вместо очистки каустиком время очистки еще больше сокращается (1-2 часа против 2-3 с лишним часов), что повышает общую эффективность.
Этот оптимизированный процесс использует отсутствие загрязнений для упрощения и ускорения производства этанола.
Сокращает время ферментации:
В усовершенствованном процессе время брожения сокращается, поскольку дрожжи больше не подвергаются стрессу от кислотного омыления. Вот как это работает:
Кислотная промывка в традиционных процессах
При традиционном производстве этанола дрожжи часто используются повторно между циклами ферментации для достижения максимальной эффективности. Для борьбы с бактериальным загрязнением во время такой переработки дрожжи промывают серной кислотой. Однако такое воздействие кислоты вызывает стресс у дрожжевых клеток. Стресс может повредить их клеточные мембраны, снизить жизнеспособность и замедлить метаболическую активность. Когда дрожжевые клетки, подвергшиеся стрессу, используются повторно, им необходимо время для восстановления, чтобы эффективно сбраживать сахара. Этот период восстановления, или лаг-фаза, увеличивает общее время брожения.
Устранение кислотной промывки в улучшенном процессе
В усовершенствованном процессе этап промывки кислотой полностью пропущен. После ферментации 95 % дрожжей отделяются с помощью центрифугирования и непосредственно используются в следующем цикле без воздействия кислоты. Поскольку кислотная промывка отсутствует, дрожжи избегают этого стресса. В результате:
Повышенная жизнеспособность: Клетки дрожжей остаются более здоровыми, с неповрежденными мембранами и улучшенной метаболической функцией.
Отсутствие времени на восстановление: дрожжам не нужно восстанавливаться после кислотного стресса, они могут сразу же начать сбраживать новую порцию сока сахарного тростника или мелассы.
Как это сокращает время брожения
Ключ к сокращению времени брожения лежит в улучшении состояния дрожжей:
Более быстрый старт: В традиционном процессе омыленные кислотой дрожжи могут вступить в лаг-фазу, когда они восстанавливаются после стресса, что задерживает начало активного брожения. В усовершенствованном процессе эта лаг-фаза сведена к минимуму или вовсе отсутствует, поскольку дрожжи не испытывают стресса и сразу же готовы к работе.
Более эффективное брожение: Здоровые дрожжи быстрее превращают сахара в этанол и углекислый газ. Без необходимости восстанавливать повреждения, вызванные кислотой, дрожжи сбраживают быстрее, быстрее завершая цикл.
Сколько времени экономится?
Точное сокращение времени брожения зависит от таких факторов, как штамм дрожжей, концентрация сахара и условия брожения. Однако, избегая кислотного стресса, можно сократить время брожения примерно на 10-20 %. Для типичного 8-12-часового цикла брожения это означает экономию 1-2 часов на партию.
Дополнительные преимущества
Помимо сокращения времени ферментации, отказ от кислотной промывки упрощает процесс. Отпадает необходимость в кислоте, нейтрализующих агентах и дополнительных этапах, таких как обработка промывки, что также экономит время и ресурсы. Благодаря более быстрому циклу ферментации завод может обрабатывать больше партий за то же время, что повышает общую производительность.
Заключение
Благодаря отсутствию кислотного омыления улучшенный процесс сохраняет дрожжи более здоровыми и активными, избегая стресса, который замедляет брожение при традиционном методе. Это приводит к более быстрому началу процесса и более эффективному преобразованию сахара, что в конечном итоге сокращает время брожения и одновременно повышает простоту и эффективность процесса.
- Нейтрализация кислоты: добавление основания (например, извести) для нейтрализации кислоты после промывки дрожжей, чтобы она не повредила следующую партию.
- Промывка кислотой: обработка вторичных дрожжей серной кислотой с целью уничтожения бактерий и очистки (в данном случае этот этап пропускается).
- Мертвые дрожжевые клетки: дрожжевые клетки, погибшие в процессе брожения и которые обычно удаляются при промывке.
- Равновесная концентрация: стабильный уровень, которого достигают продукты обмена веществ и отмершие клетки после множества циклов, при котором образование новых клеток уравновешивается их удалением и разбавлением.
- Высшие спирты: побочные спирты, образующиеся в процессе брожения, которые могут накапливаться, если дрожжи не промываются.
- Метаболиты: вещества (такие как органические кислоты, глицерин и спирты), образующиеся в процессе ферментации дрожжами.
- Органические кислоты (например, уксусная кислота): природные побочные продукты брожения, которые могут повлиять на процесс, если их скопится слишком много.
- Чан с промывкой водой: очистка бродильных чанов исключительно с помощью горячей воды под давлением вместо агрессивных химикатов (возможно благодаря контролю за ростом бактерий).
- Промывка дрожжей: очистка повторно используемых дрожжей с помощью кислоты или воды с целью удаления примесей и восстановления их активности (в данном случае этот этап исключен для экономии времени, энергии и химикатов).
Анализ рентабельности производства этанола из сахарного тростника в Бразилии
Эта технология может быть использована на заводах по производству этанола из сахарного тростника в Бразилии для повышения эффективности, производства большего количества этанола, снижения пенообразования и уменьшения сильного запаха от винассы. Изменения, внесенные с помощью этого метода контроля загрязнения, позволяют использовать рециркуляцию дрожжей без кислотной промывки для ускорения времени ферментации на заводах по производству гибких материалов.
Необходимые изменения: Для интеграции нашего метода контроля загрязнения требуются минимальные изменения:
Используйте мочевину в качестве единственного источника азота, заменяя ею сульфат аммония
Использование порционной подачи мочевины
Убедитесь, что в пластинчатых теплообменниках используются пластины из нержавеющей стали марки 316L (а не 304 или 316)
Не используйте кислотную промывку, перерабатывайте дрожжевые сливки прямо из центрифуги.
Очистка чанов с помощью распыления воды под высоким давлением, без использования каустика
Преимущества:
Уменьшает загрязнение дикими дрожжами: При использовании быстрорастущего штамма S. cerevisiae, такого как PE-2, не происходит бактериального заражения, загрязнения D. bruxellensis и другими дикими дрожжами.
Уменьшает пенообразование: Пенообразование снижается, так как устраняется внеклеточный белок лактобацилл.
Уменьшение сильных запахов: Исключение серы из промывки и замена сульфата аммония на мочевину приводит к значительному снижению содержания серы в винассе, что уменьшает сильный запах от бактерий, вырабатывающих сероводород из винассы. Отказ от использования диоксида серы при осветлении сока сахарного тростника может еще больше снизить сильный запах от винассы.
Уменьшает загрязнение дистилляционных колонн: Отказ от промывки серной кислотой исключает добавление растворимого сульфата кальция в дистилляционные колонны при восстановлении этанола из этой промывки. Сульфат кальция из промывки также выпадает в осадок в дистилляционной колонне, вызывая ее засорение и требуя дополнительной очистки.
Повышает эффективность дистилляции: Сернокислотная промывочная вода разбавляет дистиллируемое сусло, что увеличивает затраты энергии и времени на дистилляцию. Более эффективно переносить этанол вместе с переработанными дрожжами в следующий цикл брожения.
Увеличивает прибыль: Экономия затрат значительна благодаря сокращению времени на изготовление одной партии на 2-4 часа и повышению эффективности процесса. Увеличение дохода типичного бразильского завода по производству этанола из сахарного тростника, производящего на 6 % больше этанола (12 миллионов литров) за счет устранения бактериального загрязнения в ферментерах, составляет примерно 6 000 000 долларов в год при цене этанола 0,50 доллара за литр. Эта цифра может варьироваться от 3,6 до 8,4 миллиона долларов в зависимости от цен на этанол или размера завода. Экономия средств за счет отказа от промывки серной кислотой составляет около 500 000 долларов в год. Экономия средств за счет исключения сульфата кальция из дистилляционных колонн составляет около 1,3 миллиона долларов в год. Экономия средств за счет сокращения времени цикла обработки партии с 12-15 часов до 10-12 часов составляет около 1,3 миллиона долларов в год. Общая экономия затрат составляет около 10 000 000 долларов в год для крупного завода по производству этанола из сахарного тростника.
- Сульфат аммония: химическое вещество, которое иногда используется для обеспечения дрожжей азотом (в данном случае заменено мочевиной).
- Сульфат кальция: минеральное отложение (также называемое гипсом), которое может привести к загрязнению дистилляционного оборудования при использовании кислотных промывок.
- D. bruxellensis (Dekkera bruxellensis): вид диких дрожжей, которые могут загрязнять бродильные процессы и снижать их эффективность или качество.
- Внеклеточный белок: белки, выделяемые бактериями-загрязнителями (например, Lactobacillus), которые вызывают чрезмерное пенообразование.
- Гибкие заводы: заводы по производству этанола, способные производить либо сахар, либо этанол, в зависимости от того, что более выгодно.
- Пенообразование: Чрезмерное образование пузырьков в резервуарах, часто вызываемое бактериальными белками, что приводит к утечкам или эксплуатационным проблемам.
- Сероводород: газ с запахом тухлых яиц, образующийся в результате жизнедеятельности некоторых бактерий из соединений серы.
- Lactobacillus: распространённые бактерии, которые загрязняют процесс производства этанола, конкурируют с дрожжами и приводят к образованию нежелательных побочных продуктов.
- Соединения серы: химические вещества, содержащие серу, которые при наличии бактерий могут вызывать появление неприятных запахов в потоках отходов.
- Винасса: водянистая отходная жидкость, остающаяся после дистилляции этанола; часто используется в качестве удобрения, но может иметь сильный запах, вызванный бактериями.
- Дикие дрожжи: любые дрожжи, кроме целевых Saccharomyces cerevisiae, которые могут проникнуть в культуру и снизить урожайность.
Повышение прибыли от продажи пищевых дрожжей
Мы разработали технологии по расширению существующих заводов по производству биоэтанола, позволяющие получать доступный и полезный для здоровья белок (TorulaFeed™) из риса, кукурузы и пшеницы.
Существует обширный рынок здорового белка для кормления животных и питания людей. Основными странами-производителями TorulaFeed из зерна являются США, Китай, Россия и Индия, поскольку в этих странах имеются значительные запасы недорогого зерна, недорогая энергия для производства пара и недорогая мочевина.
Torula (Candida utilis) уже более века используются в качестве корма для рыб, животных и людей.
TorulaFeed изготавливается из молотого зерна (риса, кукурузы или пшеницы) и мочевины (для получения азота в белке) методом ферментации.
Около 70% зерна составляет крахмал, который с помощью ферментов гидролизуется до сахара (мальтозы). Этот сахар используется для выращивания дрожжей Torula для производства 50-процентного белкового продуктаTorulaFeed) для рыб, животных и людей.
Ценная часть зерна - 10% белка, который содержится в нем, и этот белок входит в состав TorulaFeed.
Менее ценные части зерна - клетчатка (арабиноксилан) и масла (Омега-6) - используются вместе с сахаром для выращивания дрожжей Torula .
TorulaFeed по стоимости сопоставим с соевым шротом, но гораздо полезнее.
Патент на данное изобретение выдан в России и Бразилии, находится на рассмотрении в США и ожидает начала экспертизы в Китае и Индии.
(CelloFuel™, TorulaFeed™ и TorulaBurger™ являются товарными знаками компании Hamrick Engineering.)
- Арабиноксилан: вид клетчатки, содержащейся в зернах, который под действием ферментов расщепляется на сахара (ксилозу и арабинозу), которые затем дрожжи могут использовать в качестве пищи для роста и синтеза белка.
- Candida utilis: научное название Torula — особого микроорганизма, который уже более 100 лет используется для производства полезного белка для рыб, животных и людей.
- Брожение: естественный процесс, при котором дрожжи расщепляют сахара, содержащиеся в зерне, и преобразуют их в белки и другие полезные вещества.
- Гидролиз крахмала (или гидролиз крахмала): расщепление основного источника энергии зерна (крахмала) на простые сахара с помощью ферментов, чтобы дрожжи могли их усваивать.
- Омега-6: полезные масла, содержащиеся в зерне, которые дрожжи используют вместе с другими компонентами зерна для роста и выработки большего количества белка.
- Включение белка: процесс, при котором природный белок, уже содержащийся в зерне, смешивается с новым белком, синтезируемым дрожжами, с целью получения конечного продукта более высокого качества.
- Одноклеточный белок (SCP): белок, получаемый путем культивирования микроорганизмов, таких как дрожжи, вместо того, чтобы извлекать его из сои или животных.
- Крахмал: основная составляющая зерна (около 70 %), которая в процессе производства превращается в сахар, служащий источником питания для дрожжей.
- TorulaFeed: Торговая марка конечного продукта с высоким содержанием белка (около 50 %), полученного из Torula , выращенных на зерновых культурах.
- Torula : питательный вид дрожжей, специально выращиваемый на недорогих зерновых культурах для получения доступного и полезного белка, используемого в качестве корма или пищевого продукта.
Технические характеристики TorulaFeed
Обзор
В последнее время многие компании, работающие на рынке растительных заменителей мяса, столкнулись с проблемой падения доходов. В чем причина этих проблем? В первую очередь, это противоречия в отношении питания, связанные с растительными продуктами, и их более высокая цена - зачастую они стоят значительно дороже, чем белки животного происхождения.
Параллельно с рынком растительных заменителей мяса существует гораздо более широкая возможность: источники белка для рыбы и кормов для животных, более полезные, чем соевая мука. Тем не менее соевая мука остается самым дешевым вариантом белка для корма животных.
TorulaFeed предназначен для обоих рынков. Эта инновационная смесь дрожжей Torula и зернового белка обеспечивает высококачественное питание по низкой цене. Она дешевле, лучше усваивается и более питательна, чем соевая мука или другие белки растительного и животного происхождения.
Дрожжи не поддаются традиционным категориям: они не относятся ни к растительной, ни к животной пище, но при этом полезнее и того, и другого, подходят для рыб, животных и людей (в том числе веганов). В конце концов, большинство людей ежедневно употребляют дрожжи в хлебе. Дрожжи не только питательны и безопасны, но мы также решили самую сложную проблему - производство дрожжевого белка по более доступной цене, чем растительные или животные альтернативы, - благодаря прорыву в экономически эффективном производстве.
Новые исследования показывают, почему это важно: белок поддерживает ваше здоровье, в то время как избыток углеводов и семенных масел (богатых жирными кислотами омега-6) может нанести вред вашему здоровью. Такие злаки, как рис, кукуруза и пшеница, обычно содержат всего 10 % белка, 70 % углеводов (в основном крахмал), 1-4 % арабиноксилана (тип клетчатки) и 0,5-3 % масел омега-6. Наши запатентованные технологии эффективно восстанавливают белок из этих зерен, преобразуя менее полезные компоненты (крахмал, арабиноксилан и омега-6 масла) в дрожжи Torula .
Потенциальный размер рынка TorulaFeed белка TorulaFeed
Протеин TorulaFeed конкурирует на рынке растительных заменителей мяса, который оценивается в 20-24 миллиарда долларов США с ежегодными темпами роста (CAGR) в 7-9%.
Протеин TorulaFeed также конкурирует на рынке белковых ингредиентов для кормов для животных, который оценивается примерно в $230-250 млрд в 2023-2024 годах и, по прогнозам, достигнет $410 млрд к 2032 году при темпах роста 6-9%, что обусловлено расширением производства кормов для животных и аквакультуры.
В частности, для аквакультуры (ключевая цель благодаря безвредности TorulaFeed для рыб) мировой рынок аквакормов составляет 67-72 млрд долларов в 2024-2025 годах и, как ожидается, вырастет до 100-112 млрд долларов к 2030-2032 годам при темпе роста 4-7,5%.
Сбалансированный белок
Белок более ценен, когда входящие в его состав аминокислоты являются сбалансированным источником пищи для рыб, животных и людей. Белок риса, кукурузы, пшеницы и отрубей содержит мало лизина и много метионина, в то время как дрожжевой белок богат лизином и не содержит метионина. Поэтому смесь этих двух видов белка более сбалансирована (и, следовательно, более ценна), чем белок риса, кукурузы, пшеницы и отрубей. Именно благодаря такому балансу и возникла современная тенденция веганского питания из сейтана (жизненно важной пшеничной клейковины), смешанного с пищевыми дрожжами.
Улучшение здоровья
Наша миссия - производить TorulaFeed , который дешевле и полезнее, чем белок из бобовых, таких как соя, горох и конские бобы. Эти бобовые содержат множество антипитательных факторов (ANFs), которые делают их менее чем идеальными для корма животных и питания людей. К ним относятся ингибиторы трипсина, лектины, олигосахариды, фитиновая кислота, сапонины, антигены, изофлавоны, танины - все они вредны в кормах. Плотоядные рыбы (лососевые/креветки) страдают энтеритом/проблемами роста при содержании более 30% сои. Молодые животные (поросята/цыплята/телята) сталкиваются с проблемами пищеварения; домашняя птица страдает от диареи и снижения роста. TorulaFeed не содержит ANFs, что позволяет получить более здоровую рыбу/курицу/свиней и более здоровый растительный белок для людей.
Снижение стоимости
Высокая стоимость производства дрожжевого белка по сравнению с соевым - одна из основных причин, по которой он не использовался ранее в качестве замены соевого белка, поэтому мы сосредоточились на запатентованных технологиях, позволяющих сделать производство недорогим.
Наш процесс позволяет снизить капитальные затраты (CAPEX) и операционные расходы (OPEX). Мы используем ферменты для преобразования крахмала и ксилана в молотом рисе, кукурузе, пшенице и отрубях в мальтозу, ксилозу и арабинозу, одновременно выращивая дрожжи Torula (Candida utilis) на этих сахарах в биореакторе с вращающимся барабаном (RDB). Воздух, продуваемый через барабан, обеспечивает испарительное охлаждение, и мы добавляем воду для поддержания влажности без избыточного увлажнения. Мы собираем частичные партии дрожжей, а оставшуюся часть вместе с ферментами перерабатываем для ускорения последующих циклов.
В зависимости от страны, рис, кукуруза, пшеница и отруби являются наименее затратными источниками сахаров, получаемых из крахмала, и позволяют не только получать одноклеточный белок (SCP), но и преобразовывать масло в белок, а также включать в корм белок, калий и фосфор, содержащиеся в зерне.
Дизайн системы
Наша портативная конструкция помещается в 20-футовые транспортные контейнеры и использует гофрированные барабаны из полиэтилена высокой плотности (HDPE) с двойными стенками (DWC) диаметром 1,5 м и длиной 5 м. Эти барабаны изготовлены из пищевого полиэтилена высокой плотности и не выделяют никель, как нержавеющая сталь. Эти контейнеры собираются на заводе, транспортируются грузовиками/поездами и поддерживают быструю крупномасштабную установку.
Мощность и стоимость производства
Объем вращающегося барабана составляет 8,8 м3. Он может быть заполнен до 1/3 этого объема, что позволяет вместить 0,85 метрической тонны (МТ) измельченного зерна и 1,7 МТ воды. Вращающийся барабан производит около 0,55 МТ TorulaFeed 12-часовой цикл. Один контейнер перерабатывает 620 МТ/год зерна и производит 401 МТ/год TorulaFeed.
Площадка со 100 контейнерами может перерабатывать 62 000 MT/г зерна и производить 40 100 MT/г TorulaFeed. Площадка TorulaFeed с 700 контейнерами может перерабатывать столько же зерна, сколько крупный американский завод по производству кукурузного этанола, с капитальными затратами в $14 млн и годовой прибылью в $36 млн. Капитальные затраты американского завода по производству кукурузного этанола такого же размера составляют около $88 млн, что примерно в 6 раз дороже, чем у завода TorulaFeed .
Принимая во внимание, что стоимость зерна составляет 200 долларов за тонну, мочевины — 20 долларов за тонну, ферментов — 20 долларов за тонну, инактивации и сушки — 20 долларов за тонну, а также 2 кВт энергии для вращения барабана и питания вентиляторов, себестоимость производства TorulaFeed около 369 долларов за тонну.
Современным показателем качества белка является показатель усвояемости незаменимых аминокислот (DIAAS). Показатель DIAAS соевого шрота составляет около 90, а показатель DIAAS TorulaFeed - около 120.
Цена соевого шрота на мировом рынке составляет около $350/МТ. Поскольку показатель DIAAS у TorulaFeed на 30% выше, чем у соевого шрота, в нем меньше антипитательных факторов (ANF) и он более питателен, TorulaFeed можно выгодно продавать по цене выше $500/МТ с нормой прибыли выше 30%. Срок окупаемости составляет менее 6 месяцев.
Если предположить, что капитальные затраты на один контейнер составляют $10 000, то один контейнер может принести прибыль в размере (500-369) * 401 = $52 531/год. Если предположить, что инвестиции в 100 контейнеров составят $1 млн, а еще $1 млн будет вложено в оборудование для обработки зерна, молотковый помол, бункеры для муки, емкости для дрожжей и пневмотранспортное оборудование, то капитальные инвестиции в размере $2 млн могут принести прибыль в размере $5,1 млн в год.
Технологии
Этот процесс стал возможен благодаря использованию нашей технологии контроля бактериального загрязнения. Это позволяет проводить твердофазную ферментацию в RDB с рециркуляцией дрожжей/ферментов и испарительным охлаждением - без дорогостоящих погружных ферментеров, теплообменников, центрифуг и сушилок.
Мы специализируемся на экономически эффективных технологиях SCP для производства кормов, более полезных для животных, чем соя. Мы предоставляем лицензии на патенты, технологии и конструкции клиентам, располагающим недорогими запасами риса, кукурузы и пшеницы и имеющим доступ к рынкам кормов, ориентируясь на США, Бразилию, Россию, Индию, Китай, Аргентину и Мексику.
Наш основной патент блокирует рост бактерий, ограничивая количество никеля (менее 1 мг/кг) и используя мочевину в качестве единственного источника азота - дрожжи процветают без никеля, а бактерии - нет. Использование этого патента позволяет осуществлять испарительное охлаждение и рециркуляцию дрожжей.
Управление процессом
Для оптимального роста дрожжей Torula необходимо поддерживать оптимальную температуру субстрата в барабане. Количество доступного охлаждения ограничено влажностью воздуха, поэтому мы контролируем температуру субстрата, изменяя два параметра - количество воздуха, продуваемого через барабан (испарительное охлаждение), и скорость вращения барабана (насыщение кислородом).
Ключевым элементом процесса контроля является запатентованная технология изменения условий культивирования, позволяющая получать штамм Candida utilis с пониженным содержанием рибонуклеиновой кислоты (РНК) и гликогена (углевода, схожего с крахмалом).
Мы предоставляем программное обеспечение для управления процессом в рамках лицензирования. Основным входным сигналом является температура суспензии через каждый метр внутри барабана с помощью Bluetooth-LE датчиков между внешней и внутренней стенками, питающихся от радиочастотных фильтров.
Наш базовый цикл производства занимает 12 часов, из которых около 8 часов уходит на ферментацию, а еще 4 часа — на пневматическую загрузку, гидролиз крахмала, инактивацию дрожжей, сушку продукта и разгрузку. Такое короткое время ферментации стало возможным благодаря повторному использованию дрожжей.
Вкус
Белок риса, кукурузы, пшеницы и отрубей имеет относительно мягкий вкус, а дрожжи Torula придают интенсивный вкус умами (мясной), придавая смеси мясной аромат, который очень нравится рыбам, животным и людям.
Образцы рецептов
Мы подготовили несколько рецептов с использованием TorulaFeed, чтобы показать, как с его помощью можно приготовить полезные и вкусные гамбургеры с идеальным балансом омега-6 и омега-3 жирных кислот. TorulaFeed можно использовать и в других рецептах приготовления фрикаделек и говяжьего фарша. Производители продуктов питания могут выпускать котлеты TorulaBurger на продажу по аналогичным рецептам, предварительно подготовленным к приготовлению.
- Аминокислотный баланс: Наличие правильного сочетания строительных блоков белка (дрожжи богаты одним типом, а зерно — другим), благодаря чему белок становится более питательным и ценным.
- Антипитательные факторы (ANF): вредные вещества, содержащиеся в некоторых растительных белках, таких как соя, которые могут вызывать проблемы с пищеварением; TorulaFeed таких веществ TorulaFeed .
- Корма для водных животных: специальные корма, предназначенные для рыб и других водных животных.
- Сбалансированный белок: белок, содержащий оптимальное сочетание всех строительных блоков, необходимых для здорового роста рыб, животных или людей.
- CAPEX (капитальные затраты): средства, затрачиваемые на начальном этапе на приобретение оборудования и создание производственной системы.
- Показатель DIAAS: показатель, характеризующий эффективность усвоения и использования белков организмом (чем выше, тем лучше). TorulaFeed 116–123, что является отличным результатом.
- Испарительное охлаждение: использование воздушного потока, проходящего через бродильные чаны, для охлаждения бродильной смеси за счет испарения влаги. Это также обеспечивает поступление кислорода к дрожжам и позволяет сократить затраты на энергию и оборудование.
- Выщелачивание никеля: никель из металлического оборудования постепенно растворяется в продукте; в данном случае этого удается избежать за счет использования специальных пластиковых бочек.
- OPEX (операционные расходы): расходы на повседневное функционирование, такие как затраты на энергию, сырье и оплату труда.
- Биореактор с вращающимся барабаном (RDB): вращающаяся емкость (барабан), в которой дрожжи эффективно культивируются на зерне с использованием воздушного потока для охлаждения и перемешивания.
- Твердофазное брожение: выращивание дрожжей на влажном зерне (а не в большом резервуаре с жидкостью), что проще, дешевле и требует меньших затрат энергии.
- Повторное использование дрожжей: повторное использование жизнеспособных дрожжей из одной партии брожения в следующей с целью снижения затрат и ускорения процесса.
TorulaFeed завод перерабатывает 400 000 тонн зерна в год
Крупный американский завод по производству биоэтанола может перерабатывать 400 000 метрических тонн кукурузы в год при капитальных затратах в 88 млн долларов. Это пример завода TorulaFeed , перерабатывающего такое же количество зерна при капитальных затратах в 14 млн долларов и производящего 260 000 метрических тонн TorulaFeed в год.
Он состоит из 700 20-футовых транспортных контейнеров, каждый из которых содержит биореактор с вращающимся барабаном размером 1,5 м x 5 м. Зерно хранится в зерновых силосах (желтого цвета), измельчается в молотках (в здании рядом с зерновыми силосами), а мука хранится в мучных силосах (белого цвета). Мука загружается в каждый транспортный контейнер с помощью пневматической транспортировки, каждый контейнер преобразует 0,85 т муки в 0,55 т TorulaFeed 12 часов, TorulaFeed и сушится в каждом контейнере, а полученный TorulaFeed пневматически TorulaFeed в силосы для продукции (оранжевые), упаковывается и загружается в грузовики для отправки. Сточные воды не образуются.
Резервуары для воды (синие) подаются по магистрали вдоль дороги рядом с силосными ямами и ответвляются к каждому составу из 50 контейнеров. Аналогичным образом растворы ферментов, мочевины и дрожжевой подкормки распределяются по магистрали и ответвлениям. Пар вырабатывается рядом с молотковой мельницей и распределяется аналогичным образом - магистраль вдоль дороги и ответвления к каждому контейнеру. Электроэнергия аналогично распределяется по контейнерам. В каждой емкости используется 3-ходовой шаровой клапан для перекачки жидкостей из каждой ветки.
Дороги между поездами из 50 контейнеров предназначены для тяжелого обслуживания барабанов, установленных на салазках. Влажный воздух вытягивается из задней части каждого контейнера и поднимается вверх. Более холодный и сухой воздух поступает от входа в каждый контейнер, проходит через воздушные фильтры в каждом контейнере и через вращающийся ферментационный жмых внутри барабана, который охлаждается за счет испарения этим воздушным потоком.
Масштабирование этой установки не сопряжено с риском, поскольку после того, как будет доказана эффективность работы одного контейнера, остальная часть установки будет состоять из хорошо известных технологий, применяемых при строительстве заводов по производству биоэтанола.
Большая часть производства будет осуществляться на заводах, строящих контейнеры в разных странах, что должно значительно сократить время на строительство завода. Оптимальное расположение заводов - вблизи мест выращивания зерна. Рынок США, Индии, Китая и России - это не менее 100 заводов в каждой стране.
- Испарительное охлаждение: использование воздушного потока, проходящего через бродильные чаны, для охлаждения бродильной смеси за счет испарения влаги. Это также обеспечивает поступление кислорода к дрожжам и позволяет сократить затраты на энергию и оборудование.
- Измельчение на молотковой мельнице: измельчение цельного зерна в мелкую муку с помощью молотковой мельницы.
- Метрическая тонна (MT): единица веса, равная 1 000 килограммам (около 2 200 фунтов).
- Пневматическая транспортировка: перемещение муки или готовой продукции по трубам с помощью давления воздуха или всасывания, например, с помощью вакуумной системы.
- На салазках: Оборудование, смонтированное на подвижной раме (салазках), что позволяет легко устанавливать или перемещать его.
- Силосы: высокие резервуары или здания для хранения зерна, муки или готового TorulaFeed.
- Контейнерные поезда: группы из 50 транспортных контейнеров, выстроенных в ряд для облегчения доступа при техническом обслуживании.
- Водоактивность: показатель, характеризующий количество свободной воды в смеси, доступной для роста дрожжей (поддерживается на необходимом уровне для обеспечения нормального брожения).
Ферменты, используемые для производства TorulaFeed
Мальтогенная амилаза Sunson, 0,1 - 1 кг/тонна муки, 20-80°C
для гидролиза амилозы в крахмале до мальтозы
Sunson pullulanase, 1-2 л/тонну муки, 40-65°C
для гидролиза амилопектина в крахмале до амилозы
Ксиланаза Sunson, 5-10 г/тонну муки, 30-70°C
для гидролиза клетчатки (арабиноксилан) в зерне до ксилозы и арабинозы
Sunson Nutrizyme PHY (фитаза), 100 г/тонна, 30-85°C
для гидролиза фитиновой кислоты и получения свободных неорганических фосфатов и минералов
Для пшеницы:
Sunson Acid Protease APRS, 0,01-0,5 кг/тонна, 30-70°C
для гидролиза глютенообразующих белков до пептидов без образования свободного аминоазота.
Эти ферменты обладают значительной активностью при pH 4-6. Эти ферменты также обладают значительной активностью при одновременном осахаривании и ферментации (SSF) при 35°C и не денатурируются при частичной желатинизации крахмала при 70°C.
- Амилоза: одна из прямоцепочечных составляющих крахмала в зерне, которую ферменты расщепляют до сахара — мальтозы.
- Амилопектин: разветвленная часть крахмала в зерне, которую ферменты преобразуют в простые сахара.
- Арабиноксилан: вид клетчатки, содержащейся в зернах, который под действием ферментов расщепляется на сахара (ксилозу и арабинозу), которые затем дрожжи могут использовать в качестве пищи для роста и синтеза белка.
- Желатинизация: нагревание крахмала в зерне с целью его набухания, что облегчает его расщепление ферментами.
- Гидролиз: процесс расщепления крупных молекул (таких как крахмал или клетчатка) с помощью ферментов и воды на более мелкие, усваиваемые сахара.
- Фитиновая кислота: природное соединение, содержащееся в зерновых культурах, которое может связывать минералы и затруднять их усвоение животными или людьми; фитаза высвобождает эти минералы.
- pH: показатель, характеризующий степень кислотности или щелочности вещества (эти ферменты наиболее эффективно работают в слабокислом диапазоне pH 4–6).
- Фитаза: фермент, расщепляющий фитиновую кислоту в зерне с целью высвобождения важных минералов, таких как фосфор.
- Пуллуланаза: фермент, способствующий расщеплению разветвленного крахмала, содержащегося в зерне, на более простые формы.
- Одновременное осахаривание и брожение (SSF): одновременное выполнение двух этапов — ферменты расщепляют крахмал на сахар, а дрожжи превращают сахар в белок.
- Ксиланаза: фермент, расщепляющий клетчатку (арабиноксилан) в зерне на сахара, которые могут усваиваться дрожжами.
Детали контейнера TorulaFeed
Каждый TorulaFeed состоит из 20-футового транспортного контейнера, содержащего биореактор с вращающимся барабаном размером 1,5 м x 5 м. Барабан представляет собой гофрированный барабан из полиэтилена высокой плотности (DWC) с гладкой внутренней поверхностью и гофрированной внешней поверхностью. Центральная ось содержит трубу из нержавеющей стали DN50 для распределения жидкостей и пара. Барабан содержит 4 подъемника длиной 4,5 м (не показаны). Барабан вращается со скоростью 10 об/мин в течение 12 часов во время следующих этапов обработки:
Добавляется вода, ферменты и дрожжевая подкормка, перемешивается.
Мука пневматически подается в барабан и хорошо перемешивается при комнатной температуре, активность воды 0,95 (влажность 36% wb)
Добавление пара для повышения температуры до 70°C в течение 30 минут для стерилизации и частичного желатинирования муки
Температура постепенно снижается до 35°C при гидролизе амилозы, выщелоченной из муки.
Переработанные дрожжи получают с помощью перистальтического насоса из контейнера партнера (разница в цикле 12 часов)
Быстрое брожение в течение 6 часов, испарительное охлаждение для поддержания температуры на уровне 35 °C.
Переработанные дрожжи перекачиваются перистальтическим насосом в партнерский контейнер
Выращивание в течение 2 часов с пониженным содержанием мочевины и фосфора для снижения содержания РНК и гликогена
Инактивация Candida utilis и стерилизация TorulaFeed паром
Сушка с использованием нагретого паром воздуха и испарительного охлаждения, (влажность 13% wb)
Извлечение TorulaFeed с помощью пневматической транспортировки
Обратите внимание, что эти контейнеры работают без присмотра в течение нескольких месяцев, самоочищаются, не производят сточных вод, каждые 12 часов требуется около 1200 кг санитарного пара, который затем рециркулируется, а для вращения барабана со скоростью 10 об/мин и работы вентилятора со скоростью 8000 м3/ч требуется около 2 кВт энергии. Связь осуществляется по WiFi с центральной станцией технического обслуживания.
| Элементы экономии | Воздействие | Пререквизит |
|---|---|---|
| Твердофазная ферментация с катящимся барабаном | Отсутствие центрифуги или распылительной сушилки, низкая мощность, отсутствие пены, высокий уровень переноса кислорода | |
| Частичная желатинизация при 70°C | Отсутствие струйной варки позволяет ускорить ферментативный гидролиз при 35°C | |
| Одновременное осахаривание и ферментация (SSF) | Более быстрое производство дрожжей | |
| Испарительное охлаждение | Отсутствие пластинчатого теплообменника или водяного охладителя | Контроль бактериального загрязнения |
| Гофрированный барабан для прокатки ПНД | 1/10 стоимости нержавеющей стали | Испарительное охлаждение |
| Композитные недорогие ролики | 1/10 стоимости стандартных роликов | |
| Лифтеры, использующие металлическую решетку для насыщения кислородом падающих комков | Более быстрое производство дрожжей | |
| Переработка дрожжей | Более быстрое производство дрожжей | Контроль бактериального загрязнения |
| Выращивание дрожжей Torula | Использует масло и арабиноксилан из риса, кукурузы и пшеницы для производства белка | |
| Стерилизация после каждого цикла | Повышает температуру до 80°C при влажности 100% | |
| Недорогие ферменты | Ферменты Sunson отличаются высоким качеством и низкой ценой | |
| Непрерывная очистка на месте | Использует стерилизацию и абразивную обработку для CIP | |
| Контейнеры | Массовое производство, простая установка |
- Candida utilis: вид дрожжей, культивируемый внутри барабана для производства богатого белком корма TorulaFeed.
- Двухстенная гофрированная бочка из полиэтилена высокой плотности (DWC): прочная пластиковая бочка, пригодная для пищевых продуктов, с ребрами жесткости и гладкой внутренней поверхностью; в отличие от металла, она не выделяет никель.
- Испарительное охлаждение: использование воздушного потока, проходящего через бродильные чаны, для охлаждения бродильной смеси за счет испарения влаги. Это также обеспечивает поступление кислорода к дрожжам и позволяет сократить затраты на энергию и оборудование.
- Гликоген: форма накопления сахара в клетках дрожжей; в ходе этого процесса его количество уменьшается, что способствует улучшению питательной ценности конечного продукта.
- Подъемники: длинные лопасти или ребра внутри вращающегося барабана, которые способствуют перемешиванию и переворачиванию зерна и дрожжей.
- Перистальтический насос: щадящий насос, который сжимает трубки для перемещения дрожжей или жидкостей из одной емкости в другую, не повреждая их.
- РНК (рибонуклеиновая кислота): молекула, содержащаяся в клетках дрожжей; в ходе этого процесса её количество уменьшается, что позволяет получить более полезный конечный продукт.
- Твердофазное брожение: выращивание дрожжей на влажном твердом зерне внутри барабана, а не в жидкости.
- Водяная активность: количество доступной влаги в смеси (во время замеса поддерживается на уровне около 0,95 для обеспечения хорошего роста дрожжей).
Биореактор с вращающимся барабаном, очищаемый на месте (CIP)
В начале каждого цикла ферментации молотое зерно обрабатывается паром с относительной влажностью 100%. Это убивает все бактерии, дрожжи и грибки в зерне.
При выращивании Candida utilis в биореакторе с вращающимся барабаном с использованием некрахмальных частей риса, кукурузы и пшеницы (т. е. отрубей) в качестве подложки, частичная природа увлажненных отрубей в сочетании с вращением барабана со скоростью 10 об/мин и наличием 8 подъемников (высотой 150 мм) способствует постоянному перемешиванию и каскадированию субстрата. Это механическое воздействие вызывает истирание между частицами отрубей и стенками барабана, которые изготовлены из полиэтилена высокой плотности (HDPE) — гладкого, антипригарного материала с низкой поверхностной энергией, который по своей природе противостоит адгезии.
Абразивное воздействие от вращающегося субстрата эффективно очищает внутреннюю поверхность барабана, предотвращая накопление материала на стенках. В литературе, посвященной использованию РБД для SSF (в том числе с пшеничными отрубями), подчеркиваются такие проблемы, как теплопередача, перемешивание и загрязнение, но не сообщается о загрязнении стенок или сгущении биопленки, даже при длительной эксплуатации.
Candida utilis в основном растет на частицах отрубей, а не образует обширные биопленки на поверхности барабана, особенно в сухих, аэрируемых условиях с испарительным охлаждением и пневматической транспортировкой. Непрерывное добавление и удаление отрубей поддерживает динамический поток, уменьшая возможность образования статического электричества.
Таким образом, истирание отрубей обеспечивает чистоту барабана в течение нескольких месяцев, при этом не наблюдается прогрессирующего образования биопленки.
Кроме того, мы используем подачу пара для инактивации, стерилизации и сушки TorulaFeed, чтобы его можно было упаковать для отправки прямо из биореактора с катящимся барабаном. Для этого мы поднимаем температуру TorulaFeed до 80°C при относительной влажности 100%, при этом пар не попадает на полиэтилен высокой плотности в барабане. Это полностью инактивирует дрожжи и любые бактерии, которые могут находиться в TorulaFeed. Затем мы используем испарительное охлаждение для подготовки TorulaFeed к упаковке и продаже.
- Абразивное воздействие: Мягкое скребущее действие, создаваемое перемешивающимися частицами зерна и вращающимся барабаном, способствует очистке внутренних поверхностей.
- Биопленки: липкие слои бактерий или других микроорганизмов, которые могут образовываться на оборудовании; их появлению здесь предотвращают путем регулярной очистки.
- Очистка на месте (CIP): автоматическая очистка оборудования без его разборки, которая здесь осуществляется с помощью пара и естественного движения технологического потока.
- Относительная влажность: количество влаги в воздухе (для эффективной стерилизации всего используют 100-процентную влажность с паром).
- Паровая обработка / Паровая стерилизация: использование горячего пара с высокой влажностью для уничтожения всех бактерий, дрожжей и грибков в начале и в конце каждого цикла.
- Стерилизация: уничтожение всех нежелательных микроорганизмов, чтобы размножались только нужные Torula .
Состав TorulaFeed
Качество белка
Обогащенная белком сухая смесь, которую мы производим, TorulaFeed, содержит около 50 % белка и имеет высокий балл DIAAS по качеству белка - от 116 до 123. Дрожжи Torula и зерновой белок уже несколько десятилетий используются для замены сои в кормах для рыб и животных, и их богатая белком смесь хорошо подходит для замены сои. Соя, горох и белок конских бобов также часто используются в кормах в качестве заменителей мяса, но в TorulaFeed меньше антипитательных факторов (ANF).
Дрожжи Torula содержат в два раза больше лизина, чем зерновой протеин, а зерновой протеин содержит в два раза больше метионина, чем дрожжи Torula , поэтому вместе они имеют хорошо сбалансированный аминокислотный состав. Нет никакой существенной пользы от добавления в TorulaFeed лизина или метионина.
Самым современным показателем качества белка является показатель усвояемости незаменимых аминокислот (DIAAS). Ниже приведены значения DIAAS для TorulaFeed из коричневого риса, кукурузы и пшеницы.
Витамины
Дрожжи Torula обогащены всеми витаминами группы В, кроме витамина В12, включая тиамин, рибофлавин и ниацин. Дрожжи Torula также обогащены эргостеролом, который может быть преобразован в витамин D2 (эргокальциферол) с помощью ультрафиолетового облучения.
Жирные кислоты
TorulaFeed содержит очень низкий уровень жирных кислот, поскольку дрожжи Torula метаболизируют масла риса, кукурузы, пшеницы и отрубей до белка. На рисунке 3 в Babij (1969) показано, что по мере истощения запасов глюкозы и перехода дрожжей Torula в стационарное состояние, количество жирных кислот в дрожжах Torula становится очень низким.
Поскольку в нашем процессе масло из риса, кукурузы и пшеницы преобразуется в белок перед высокотемпературной сушкой, поскольку в дрожжах Torula очень низкий уровень жирных кислот, способных окисляться, и поскольку дрожжи Torula содержат значительное количество трегалозы (антиоксиданта), прогорклые запахи при сушке и хранении TorulaFeed отсутствуют. Поскольку срок хранения инактивированных сушеных дрожжей Torula составляет 1-2 года, срок хранения TorulaFeed также составляет 1-2 года.
Мы производим как корма для животных, так и котлеты для гамбургеров с использованием технологии « TorulaFeed », добавляя смесь рапсового и льняного масел в соотношении 80:20 для обогащения продукта TorulaFeed равными количествами жирных кислот омега-6 и омега-3.
Поскольку масло канолы также содержит антиоксиданты токоферол (витамин Е), омега-3 жирные кислоты из льняного масла не окисляются при использовании этого масла для жарки или выпечки, что делает его идеальным маслом для добавления в котлеты для гамбургеров с идеальным балансом омега-6 и омега-3 жирных кислот. Это масло также приятно на вкус. Смесь омега-6 и омега-3 жирных кислот в соотношении 1:1 также хорошо подходит для кормления рыбы, кур и свиней.
| Корм | Балл DIAAS | Белок / 100 г корма | Линолевая кислота (LA) / 100 г корма | Альфа-линоленовая кислота (ALA) / 100 г корма | Соотношение LA : ALA |
|---|---|---|---|---|---|
| Коричневый рис | 89 | 8.5 g | 0.90 g | 0.04 g | 22.5 |
| Кукуруза с желтыми зубчиками | 62 | 8.8 g | 2.12 g | .05 g | 42.4 |
| Пшеница | 60 | 14.8 g | 0.67 g | .07 g | 9.6 |
| Бобы фаба | 55 | 26 g | 0.58 g | 0.05 g | 11.6 |
| Концентрат горохового белка | 82 | 80 g | 1.69 g | 0.32 g | 5.3 |
| Соевая мука | 91 | 49 g | 0.82 g | 0.11 g | 7.5 |
| Torula дрожжи | 95 | 50 g | 0.5 g | 0.125 g | 4 |
| TorulaFeed (рис) | 116 | 54 g | .25 g | 0.0625 g | 4 |
| TorulaFeed (кукуруза) | 123 | 56 g | .25 g | 0.0625 g | 4 |
| TorulaFeed (пшеница) | 116 | 54 g | .25 g | 0.0625 g | 4 |
| Еда | Балл DIAAS | Белок / 100 г пищи | Линолевая кислота (LA) / 100 г продукта | Альфа-линоленовая кислота (ALA) / 100 г продукта | Соотношение LA : ALA |
| Атлантический лосось (дикий) | 100 | 20 g | 0.17 g | 0.14 g | 1.2 |
| Атлантический лосось (выращенный) | 100 | 20 g | 1.67 g | 0.11 g | 15 |
| Курица (выращенная на пастбище) | 108 | 21 g | 1.50 g | 0.15 g | 10 |
| Курица (зерновое питание) | 108 | 21 g | 2.20 g | 0.05 g | 44 |
| Яйца (выращенные на пастбище) | 112 | 13 g | 1.00 g | 0.15 g | 6.7 |
| Яйца (зерновое питание) | 112 | 13 g | 1.83 g | 0.06 g | 30.5 |
| Свинина (откормленная зерном) | 113 | 21 g | 0.50 g | 0.02 g | 25 |
| Говядина (откормленная травой) | 109 | 21 g | 0.20 g | 0.08 g | 2.5 |
| Говядина (зерновое откармливание) | 109 | 21 g | 0.40 g | 0.02 g | 20 |
| Молоко (вскормленное травой) | 114 | 3.3 g | 0.08 g | 0.05 g | 1.6 |
| Молоко (зерновое питание) | 114 | 3.3 g | 0.10 g | 0.02 g | 5 |
- АНФ (антипитательные факторы): вредные вещества, которые иногда содержатся в растительных белках; TorulaFeed , что делает этот продукт более полезным для здоровья.
- Показатель DIAAS: показатель, характеризующий эффективность усвоения и использования белков организмом (чем выше, тем лучше). TorulaFeed 116–123, что является отличным результатом.
- Эргостерол: природное соединение, содержащееся в дрожжах, которое организм может преобразовывать в витамин D2.
- Жирные кислоты: строительные блоки жиров; TorulaFeed содержание низкое, поскольку дрожжи потребляют большую часть масел, содержащихся в зерне.
- Соотношение LA:ALA: баланс между двумя типами жиров (омега-6 к омега-3); в корме TorulaFeed это соотношение TorulaFeed около 4.
- Липиды: жиры и масла; TorulaFeed содержание очень низкое, что позволяет продукту дольше сохранять свежесть и не прогоркать.
- Содержание белка: Около 50 % состава TorulaFeed высококачественный белок с оптимальным соотношением аминокислот.
- Срок годности: период, в течение которого продукт сохраняет свои качества и остается безопасным для употребления (1–2 года при правильном хранении благодаря низкому содержанию жира).
- Витамины (витамины группы B): TorulaFeed по своей природе TorulaFeed большинством витаминов группы B, которые способствуют поддержанию энергии и здоровья.
TorulaFeed в кормах для рыб и животных и в продуктах питания
Приятность (вкус) TorulaFeed
Белок зерна и белок отрубей содержат очень мало свободной глутаминовой кислоты и имеют относительно нейтральный вкус.
Сухие дрожжи Torula богаты глютаминовой кислотой, что придает смеси приятный мясной вкус, но при этом подходит для вегетарианцев и веганов.
Цвет TorulaFeed
Зерновой белок из риса и пшеницы имеет нейтральный цвет, а зерновой белок из кукурузы - желтоватый, поскольку содержит каротиноиды.
Эти каротиноиды могут стать проблемой в аквакультуре, особенно для лососевых видов рыб, таких как радужная форель и лосось. Высокие уровни включения в рацион рыбы были связаны с неоптимальной пигментацией мышц, когда желтые каротиноиды откладываются в мясе, что приводит к нежелательному желтоватому оттенку, а не к предпочтительному розовому или оранжевому оттенку от добавленного астаксантина. У нелососевых рыб (например, сома или тилапии) может наблюдаться аналогичное пожелтение филе.
При скармливании птице эти каротиноиды часто ценятся за усиление желтой окраски желтков и кожи, что является желательным на многих рынках.
При употреблении каротиноидов животными и людьми не отмечено никаких существенных недостатков, и они часто оказывают антиоксидантное действие и полезны для здоровья глаз.
Сушеные дрожжи Torula имеют загорелый или светло-коричневый цвет и не придают существенного оттенка при употреблении в пищу рыбой, животными или людьми.
Содержание РНК в дрожжах Torula
Людям требуется около 0,8 г белка в день на килограмм массы тела. Средний человек весит около 62 кг (137 фунтов), поэтому ему требуется около 50 г белка в день. Если половина суточной потребности в белке обеспечивается за счет TorulaFeed, то это потребует 25 г белка из TorulaFeed - около 61 г TorulaFeed в день, из которых около 34 г дрожжей Candida utilis в день. При нормальных условиях роста содержание рибонуклеиновой кислоты (РНК) в Candida utilis составляет около 10% от сухого вещества, поэтому 34 г Candida utilis содержат около 3,4 г РНК. Рекомендуемое максимальное суточное потребление РНК составляет менее 2 г/день, поэтому необходимо снизить содержание РНК в Candida utilis для потребления рыбой, животными и людьми.
У нас есть запатентованный метод снижения содержания РНК и гликогена в Candida utilis путем изменения условий роста. Это позволяет снизить среднесуточное потребление РНК до уровня менее 1 г/день при одновременном снижении содержания гликогена.
Высокотемпературная сушка TorulaFeed преследует две цели: инактивирует дрожжевые клетки, делая их нежизнеспособными и безопасными для употребления, а также улучшает усвояемость за счет разрушения прочных компонентов клеточной стенки. TorulaFeed содержит мало липидов (жиров), поэтому высокотемпературная сушка не вызывает прогорклого привкуса масла, содержащегося в рисе, кукурузе и пшенице. Отсутствие липидов в TorulaFeed также позволяет хранить TorulaFeed в сухом виде в течение длительного времени (жиры могут прогоркнуть под воздействием кислорода). Кроме того, он обогащен витаминами группы В. Мы производим корма для животных и котлеты для гамбургеров с TorulaFeed , добавляя 80/20% смеси масла канолы и льняного масла, чтобы обогатить TorulaFeed равным количеством омега-6 и омега-3 жирных кислот.
Поскольку масло канолы содержит антиоксиданты токоферол (витамин Е), омега-3 жирные кислоты из льняного масла не окисляются при использовании этого масла для жарки или выпечки, что делает его идеальным маслом для добавления в котлеты для гамбургеров с идеальным балансом омега-6 и омега-3 жирных кислот. Это масло также приятно на вкус. Смесь омега-6 и омега-3 жирных кислот в соотношении 1:1 также хорошо подходит для кормления рыбы, кур и свиней.
Медицинские аспекты TorulaFeed при употреблении рыбами, животными и людьми
TorulaFeed полезен для рыб, кур, свиней и людей. Коэффициент конверсии корма (кг корма/кг прироста веса) составляет 1,0-2,0 для рыбы, 1,7-2,0 для курицы, 2,5-3,5 для свиней и 6,0-10,0 для крупного рогатого скота (наименее эффективно). Кормовая ценность дрожжей Torula датируется 1940-ми годами в Германии. Мировое производство: ~140 млн тонн птицы, 110 млн тонн свиней, 90 млн тонн аквакультуры в год.
Незаменимые жирные кислоты
Люди не могут вырабатывать эти жирные кислоты, а без них они не могут жить:
Альфа-линоленовая кислота (ALA, омега-3): Здоровье сердца/мозга, противовоспалительное действие (в семенах льна, чиа, грецких орехах).
Линолевая кислота (LA, омега-6): Кожа/волосы, рост, мембраны (в растительных маслах, орехах).
При избыточном потреблении омега-6 жирных кислот возникают нарушения обмена веществ, а TorulaFeed, наряду с 80/20% смесью масла канолы и льняного масла, производит корм, содержащий равное количество ALA и LA. Человеческий организм преобразует их в EPA/DHA, а баланс ALA и LA в рационе предотвращает воспаления, вызванные избытком LA.
Соя, горох и конские бобы содержат избыток омега-6 и не содержат омега-3/EPA/DHA, что прямо или косвенно приводит к ухудшению здоровья людей. Дрожжи полезнее для здоровья.
Антипитательные факторы (АПФ) в бобовых культурах
Бобовые, такие как соя, горох и конские бобы, содержат множество антипитательных факторов, которые делают их менее чем идеальными для кормления рыб, животных и людей. К ним относятся ингибиторы трипсина, лектины, олигосахариды, фитиновая кислота, сапонины, антигены, изофлавоны, танины - все они вредны в кормах. Плотоядные рыбы (лососевые/креветки) страдают энтеритом/проблемами роста при содержании более 30% сои. Молодые животные (поросята/цыплята/телята) страдают от проблем с пищеварением; домашняя птица - от диареи и снижения роста. Дрожжи не содержат ANFs, что делает рыбу/курицу/свиней более здоровыми.
Повышение усвояемости TorulaFeed
В дрожжах и зерновых остатках нет ANF, но фитаты и некрахмальный полисахарид (NSP) арабиноксилан могут снизить переваримость TorulaFeed.
Злаки содержат фитат, который связывает фосфаты и вызывает хелатирование многих важных минералов. Несмотря на то, что Candida utilis выделяет фитазу для освобождения фосфатов, содержащихся в фитатах, добавление фитазы во время выращивания TorulaFeed может быть полезным.
Арабиноксилан из зерна не переваривается рыбой, курами, свиньями и людьми. Несмотря на то, что Candida utilis выделяет ксиланазу, добавление ксиланазы во время ферментации может повысить урожайность Candida utilis (которая растет на ксилозе и арабинозе) и улучшить усвояемость TorulaFeed.
| Животные | Рекомендуемый уровень включения TorulaFeed | Ключевые основания для рекомендаций |
|---|---|---|
| Лосось | 20% (до 25% в некоторых испытаниях) | Не оказывает негативного влияния на рост и здоровье; потенциально полезен для кишечника; при смешанном питании может нарушить микробиом. |
| Курица | 20% | Поддерживает производительность и выход туши; более высокий уровень ухудшает эффективность кормления. |
| Свинья | 20-26% | Не вызывает отрицательного роста и диареи; повышает эффективность; до 40% замещения белка. |
| Собака | До 20% | Высокая вкусовая привлекательность и усвояемость, противовоспалительные свойства; нормативных ограничений нет, но они соответствуют результатам исследований. |
| Кот | 20% | Высокая вкусовая привлекательность и перевариваемость; ограничена проблемами качества фекалий. |
- Корма для аквакультуры: корма, специально разработанные для разведения рыбы и других водных животных.
- Плотоядные рыбы: рыбы, питающиеся другими животными (например, лосось); при избыточном потреблении сои у них могут возникать проблемы с пищеварением, но корм TorulaFeed им подходит.
- Энтерит: воспаление кишечника, возникающее у некоторых рыб при кормлении рационом с высоким содержанием сои; его можно избежать с помощью TorulaFeed.
- Растительные заменители мяса: продукты, которые по внешнему виду и вкусу напоминают мясо, но при этом изготовлены исключительно из растительных или дрожжевых ингредиентов.
- Сейтан: богатый белком продукт, изготовленный из пшеничного глютена, который часто смешивают с пищевыми дрожжами для приготовления сбалансированных веганских блюд.
- Соевая мука: самый распространённый и дешёвый источник белка в кормах для животных, однако она содержит антипитательные факторы, которых TorulaFeed .
- Веганские блюда: блюда, приготовленные без использования продуктов животного происхождения; TorulaFeed отлично TorulaFeed для них, поскольку изготовлен на основе дрожжей.
Использование TorulaFeed в продуктах питания
TorulaFeed - это сухая смесь переработанных твердых частиц риса, кукурузы и пшеницы и дрожжей Torula , которая по вкусу напоминает мясо. Она не требует охлаждения и может быть быстро восстановлена в качестве здоровой замены мяса для гамбургеров (говяжьего фарша). Он хорошо подходит для любого рынка, где есть потребители, заботящиеся о здоровье, вегетарианцы и веганы. Это вкусный продукт с ореховым, дымным или "умами" вкусом, обусловленным дрожжами, в сочетании с более мягким, похожим на зерно вкусом остатков риса, кукурузы и пшеницы. Дрожжи Torula хорошо зарекомендовали себя в качестве усилителя вкуса в продуктах питания, где они ценятся за свои пикантные качества и способность улучшать общую вкусовую привлекательность различных продуктов. Они подходят для включения в состав продуктов питания, поскольку и молотое зерно, и дрожжи Torula признаны безопасными для употребления (дрожжи Torula имеют статус GRAS от FDA), а также потому, что аналогичные одноклеточные белковые продукты на основе дрожжей или ферментированные субстраты уже включены в состав таких продуктов, как приправы, спреды, супы, соусы, закуски и вегетарианские альтернативы.
TorulaFeed не содержит диетических углеводов, обладает хорошим балансом незаменимых аминокислот и низким содержанием жиров (без липидов), что делает его особенно полезным для здоровья дополнением к нашему рациону.
TorulaFeed производится с пониженным содержанием рибонуклеиновой кислоты (РНК), что позволяет решить проблемы, связанные с повышенным уровнем мочевой кислоты, обусловленным высоким содержанием нуклеиновых кислот. В описанном процессе используются пищевые ферменты и штамм дрожжей, широко применяемый в пищевой промышленности, что подтверждает его пригодность.
- Пищевые дрожжи: неактивные (мертвые) Torula , используемые в качестве пищевого ингредиента благодаря своему пикантному вкусу и содержанию белка.
- Растительный белок: белок из неживотных источников, таких как зерновые, соя или дрожжи; TorulaFeed полезный и доступный по цене вариант.
- TorulaFeed пищевой промышленности: использование этого высокобелкового дрожжевого продукта в качестве ингредиента в продуктах питания для людей с целью обогащения их питательной ценности и улучшения вкусовых качеств.
- Вкус «умами»: пикантный, мясной или напоминающий бульон вкус, который TorulaFeed придать блюдам.
- Подходит для веганов: подходит для людей, не употребляющих продукты животного происхождения; TorulaFeed на основе дрожжей и отлично подходит для веганских рецептов.
- Дрожжи в повседневном рационе: большинство людей уже ежедневно употребляют дрожжи в составе хлеба; TorulaFeed аналогичный, безопасный и питательный продукт.
Рецепты с использованием TorulaFeed для веганских бургеров
Общие элементы во всех рецептах
Масло представляет собой смесь 80/20% масла канолы и льняного масла, по желанию дополненную ароматизаторами, например, трюфелем.
В качестве связующего вещества используется либо метилцеллюлоза E461, либо молотое льняное семя. Если это молотое льняное семя, добавьте равное количество масла канолы.
Добавление масла канолы обеспечивает соотношение омега-6 и омега-3 жирных кислот 1:1, а также добавляет антиоксиданты.
Основной рецепт низкоуглеводного веганского бургера
В этом простом рецепте подчеркивается вкус TorulaFeed , а связующее вещество обеспечивает твердую текстуру. Он минимально приправлен, чтобы подчеркнуть умами дрожжей Torula и сохранить низкое содержание углеводов. Получается 4 котлеты (около 100 г каждая после приготовления).
Ингредиенты:
200 г TorulaFeed
15 г связующего вещества; поглощает влагу
5 г смешанных специй (например, луковый порошок, чесночный порошок, копченая паприка)
2 г соли
150-180 мл воды (регулируйте по консистенции)
10 г масла (для смешивания или приготовления пищи; содержит минимальное количество углеводов)
Инструкции:
Смешайте TorulaFeed, связующее, специи и соль в миске.
Постепенно добавляйте воду и масло, перемешивая до образования плотного теста (дайте постоять 10-15 минут, чтобы оно загустело и связалось).
Разделите на 4 порции и сформируйте котлеты.
Обжарьте в сковороде с антипригарным покрытием на среднем огне по 4-5 минут с каждой стороны до хрустящей корочки или запекайте при 190°C (375°F) в течение 15-20 минут.
Подавайте с низкоуглеводными начинками, например, нарезанными помидорами или веганским сыром.
Пищевые заметки:
Около 19,6 г белка на одну лепешку
Без углеводов в каждой котлете
Около 1 г омега-6 и 1 г омега-3 жирных кислот на лепешку
Рецепт низкоуглеводного веганского бургера с добавлением шпината
В этом варианте добавляется мелко нарезанный шпинат для дополнительной влаги и питательных веществ, связующий компонент без яиц и злаков. При этом сохраняется низкое содержание углеводов и свежий, зеленый вкус. Получается 4 котлеты.
Ингредиенты:
200 г TorulaFeed
100 г свежего шпината (нарезанного и подвяленного, чтобы уменьшить объем)
12-граммовый скоросшиватель
5 г трав и специй (например, базилик, кумин, черный перец)
2 г соли
120 мл воды
8 г масла (для поджаривания шпината и скрепления)
Инструкции:
Нарезанный шпинат обжарьте в 4 г масла на среднем огне в течение 2-3 минут, затем остудите.
Соедините TorulaFeed, связующее вещество, травы, специи и соль.
Добавьте завядший шпинат, воду и оставшееся масло; отдохните 10 минут для связывания.
Сформируйте 4 котлеты и обжарьте на гриле или в сковороде по 5 минут с каждой стороны.
Подайте на стол с зеленью, чтобы получить ультранизкоуглеводное блюдо.
Рецепт низкоуглеводного веганского бургера с баклажанами и специями
В состав входят обжаренные баклажаны для придания мясной текстуры с дымком, а связующее вещество используется для получения твердой лепешки, в результате чего на одну лепешку приходится ~8 г чистых углеводов. Баклажан придает объем без значительного количества белка или углеводов. Получается 4 котлеты.
Ингредиенты:
200 г TorulaFeed
80 г баклажанов (нарезанных кубиками и обжаренных)
14-граммовый скоросшиватель
6 г специй (например, порошок чили, кориандр, куркума)
2 г соли
140 мл воды
10 г масла (для обжаривания и перемешивания)
Инструкции:
Нарежьте баклажаны кубиками, обмажьте 5 г масла и обжаривайте при 200°C (400°F) в течение 15 минут до мягкости.
Обжаренные баклажаны слегка разомните в пюре и смешайте с TorulaFeed, связующим, специями и солью.
Добавьте воду и оставшееся масло; дайте смеси увлажниться в течение 15 минут.
Сформируйте 4 котлеты и запекайте при 190°C (375°F) в течение 20 минут, перевернув один раз, или обжарьте на сковороде.
Подавайте с маринованными овощами, чтобы придать им дополнительную остроту.
Использование метилцеллюлозы E461 в качестве связующего вещества
Лидерами рынка веганских мясных котлет являются Impossible Burger, Beyond Burger, Gardein Ultimate Plant-Based Burger, Lightlife Plant-Based Burger и Incogmeato Burger Patties. Все они используют метилцеллюлозу E461 в качестве связующего вещества в своих растительных котлетах для бургеров, что позволяет получить более сочную, похожую на мясо текстуру, которую предпочитают некоторые люди. Она застывает при нагревании, помогая котлетам сохранять форму во время приготовления и обеспечивая сочность при остывании. Метилцеллюлоза производится из растительного целлюлозного волокна, одобрена для использования в пищевых продуктах по всему миру и стоит относительно недорого.
Использование льняного семени в качестве связующего вещества
Молотое льняное семя, смешанное с равным количеством масла канолы, также является полезным связующим веществом. Он не такой твердый при приготовлении, но некоторые потребители считают его более натуральным, чем метилцеллюлоза, что он добавляет равное количество омега-6 и омега-3 жирных кислот и что он довольно вкусный. В сочетании с антиоксидантами масла канолы оно не дает неприятного привкуса из-за перекисного окисления при жарке.
Стоимость белка в продуктах питания
Если сравнивать стоимость килограмма белка в разных продуктах, то доступные в продаже веганские мясные котлеты в 3 раза дороже говяжьего фарша и почти в 50 раз дороже TorulaBurger (см. ниже). Веганские мясные котлеты рассчитаны на состоятельных потребителей, которые не чувствительны к стоимости продуктов питания, в то время как TorulaBurger - это недорогой источник белка, такого же полезного, как лосось, но по цене в 1/30 от стоимости килограмма белка в лососе.
| Источник белка | Розничная стоимость за кг белка |
|---|---|
| Невозможный бургер Патти | $157/кг |
| Патти для бургера Beyond Burger | $124/кг |
| Филе лосося (атлантического, выращенного) | $85/кг |
| Говяжий фарш (85-90% постного мяса) | $51/кг |
| Яйца | $48/кг |
| Свиная вырезка (без костей и кожи) | $31/кг |
| Куриная грудка (без костей и кожи) | $30/кг |
| TorulaBurger | $3/кг |
- Связующее вещество: ингредиент (например, льняное семя), который помогает скрепить веганские котлеты, чтобы они не разваливались при приготовлении.
- Ореховый, дымный или «умами» вкусовой профиль: приятный пикантный, слегка ореховый или дымный вкус, который TorulaFeed гамбургерам и другим блюдам.
- Растительная альтернатива мясу: бургер или котлета, приготовленные без использования настоящего мяса, с использованием таких ингредиентов, как TorulaFeed белок и текстуру.
- Улучшение текстуры: как TorulaFeed придать веганским бургерам более приятную, похожую на мясо, текстуру и ощущение во рту.
- TorulaBurger™: торговая марка веганских бургеров или котлет, изготовленных с использованием TorulaFeed основного белкового ингредиента.
- Веганский бургер: котлета без мяса, подходящая для веганов, которую часто обогащают добавкой TorulaFeed повышения питательной ценности, улучшения вкуса и обеспечения связующего эффекта.
О нас
-
Эдвард Хэмрик
Президент компании «
» Эд с отличием окончил Калифорнийский технологический институт (Caltech), получив степень в области инженерии и прикладных наук. Он три года проработал в НАСА/JPL над проектами «International Ultraviolet Explorer» и «Voyager», а также десять лет проработал в компании «Boeing» в должности старшего системного инженера и руководителя инженерного отдела. Затем Эд пять лет проработал в компании «Convex Computer Corporation» в качестве системного инженера и руководителя отдела системного инжиниринга. Последние 25 лет Эд является успешным предпринимателем.Эд основал компанию «Hamrick Engineering» в 2013 году и с тех пор в основном занимается разработкой патентов для отрасли биотоплива.
-
Алекс Аблаев, MBA, доктор философии
Старший специалист по развитию международного бизнеса.
Ранее Алекс работал в подразделении ферментативного гидролиза компании Genencor; в настоящее время он является президентом Российской ассоциации биотоплива, а также генеральным директором компании «НаноТайга», которая применяет технологии CelloFuel в России.
-
Алан Прайс, CEng
Главный инженер
Алан — опытный профессиональный инженер-механик, дипломированный инженер (CEng) и член Института инженеров-механиков (IMechE), имеющий более 10 лет опыта в области механического проектирования и управления проектами по автоматизации производственных предприятий в Великобритании и других странах Европы. Более 30 лет он занимал должность старшего консультанта по проектированию и руководителя проектов в компании Frazer-Nash Consultancy Ltd, участвуя в реализации множества контрактов на проектирование и строительство в военной, железнодорожной, производственной и атомной отраслях.
-
Беверли Нэш
Директор по маркетингу
Беверли возглавляет компанию «Nash Marketing» уже более 30 лет и обладает обширным опытом в области маркетингового планирования и развития как для новых, так и для уже устоявшихся компаний. Беверли работала со многими международными корпорациями на рынке технических решений и отвечала как за планирование, так и за управление многочисленными программами, охватывающими все аспекты развития компаний и продуктов.
-
Даниэль Кобело
Руководитель отдела продаж — США и Северная и Южная Америка
Дэниел руководит продажами и развитием лицензионного бизнеса в сфере технологий CelloFuel по всему региону. Он обладает обширным опытом в области развития бизнеса, стратегического партнерства, международных продаж и передовых технологий, а также имеет профессиональный опыт работы в США, Латинской Америке, Европе и Азии. Кроме того, Дэниел представлял технологические компании на крупных международных конференциях по биотопливу, этанолу и возобновляемым источникам энергии, налаживая отношения с лидерами отрасли на мировых рынках.
-
Мария Харина, кандидат наук
Старший научный сотрудник по микробиологии
Мария имеет степень доктора наук в области биотехнологии и является научным сотрудником с опытом работы более 10 лет. Она отвечает за проведение микробиологических экспериментов по валидации технологий CelloFuel. В 2016–2017 годах Мария была стипендиатом программы Фулбрайта в США.
-
Д-р Райан П. О’Коннор
Патентный поверенный
Д-р О’Коннор занимается консультированием по вопросам стратегии в области интеллектуальной собственности и сопровождением патентных заявок. Он имеет степень бакалавра в области химической инженерии Университета Нотр-Дам и степень доктора философии в области химической инженерии Университета Миннесоты. Он подал более 1000 заявок в США и по процедуре PCT и является членом Патентной коллегии при Ведомстве по патентам и товарным знакам США.
Контроль загрязнения при выращивании дрожжей
US12297423B2 (США) Статус: Патент выдан
Статус CN118043470A (Китай): Опубликовано
RU2826104 (Россия) статус: Предоставлено
BR112024003499 (Бразилия) статус: Предоставлено
Методы ферментации культур, богатых углеводами
Статус US9499839 (США): Предоставлено
RU2642296 (Россия) статус: Предоставлено
BR112016005352 (Бразилия) статус: Предоставлено
Статус CN107109440B (Китай): Предоставлено
Статус EP3140411 (Европейский Союз): Предоставлено
Статус AR106148A1 (Аргентина): Предоставлено
IN328228 (Индия) статус: Предоставлено
Уведомление о выдаче патента от Патентного ведомства Украины
Метод ферментации стеблей растений семейства Poaceae
Статус US9631209 (США): Предоставлено
RU2650870 (Россия) статус: Предоставлено
Статус EP3277825B1 (ЕС): Предоставлено
MX363750B (Мексика) статус: Предоставлено
Статус CN107849585B (Китай): Предоставлено
BR112017008075 (Бразилия) статус: Предоставлено
Методы и устройства для выделения этанола из ферментированной биомассы
US10087411 (США) статус: Предоставлено
RU2685209 (Россия) статус: Предоставлено
Статус EP3541489A1 (ЕС): Предоставлено
MX371710 (Мексика) статус: Предоставлено
BR112018075838A2 (Бразилия) статус: Предоставлено
IN332722 (Индия) статус: Предоставлено
Статус CA3025016A1 (Канада): Предоставлено
UA119630C2 (Украина) статус: Предоставлено
Методы и системы для получения сахаров из богатых углеводами субстратов
Статус US9194012 (США): Предоставлено
RU2600126 (Россия) статус: Выдано
Статус CA2884907 (Канада): Разрешено
Статус CN105283468 (Китай): Предоставлено
Статус EP3004178 (Европейский Союз): Предоставлено