干燥生物质的方法
【专利说明】干燥生物质的方法
[0001]本发明涉及一种在温和条件下干燥生物质的方法，还涉及通过此方法获得的生物质，特别地，生物质包含有价值的氧化敏感材料。
[0002]对本领域技术人员而言，用于生产有价值材料的微生物细胞的重要性是众所周知的。此类有价值材料的实例为食品组分，特别是脂质，例如多不饱和脂肪酸。不仅细菌和酵母菌而且特别是其它真菌和藻类在此类有价值材料的生产中扮演特殊角色。
[0003]某些有价值材料，特别是多不饱和脂肪酸(PUFA)，是人类和动物营养的重要组分。最初用于ω-3脂肪酸的来源主要是鱼类。后来，人们发现，某些微生物是大批量ω-3脂肪酸的异养生产者，通过选择特定的反应参数，可以以有利的方式影响脂肪酸生产。此后，ω-3脂肪酸可从细胞获得，或者细胞可以生物质形式直接用于饲料或食品中。
[0004]当使用和加工大量有价值材料特别是多不饱和脂肪酸时，问题是它们对氧化降解不稳定的事实:一旦有价值材料从细胞中分离，由于失去了周围细胞膜提供的保护，氧化降解的风险就大大增加。
[0005]然而，根据本发明，已经发现，通过在温和条件下干燥包含有价值材料的生物质，可明显改善存在的有价值材料的性能，并且气体以循环气体模式经过生物质的干燥方法已经成为特别有利的。
[0006]因此，本发明的目的可认为是提供一种干燥包含有价值的氧化敏感材料的生物质的温和方法。
[0007]通过干燥包含有价值的氧化敏感材料的生物质的方法，根据本发明的目的得以实现，特征在于所述方法包含气体以循环气体模式经过生物质的干燥步骤。
[0008]“循环气体模式”意思是用于干燥的气体以循环的方式经过生物质。
[0009]在包括以循环气体模式使气体经过生物质的方法步骤中，所述方法优选为加热法(thermal method)。这意味着所用气体的温度优选高于待蒸发溶剂的饱和温度。
[0010]所用气体优选为具有减少的氧含量的空气。
[0011]以循环气体模式运行的气体优选具有小于20重量％，优选小于15重量％，特别地5-13重量％的氧含量。
[0012]优选，使空气通过燃烧器并以此方式加热空气而产生所述气体。同时空气的氧含量降至小于20重量％，优选小于15重量％，特别地5-13重量％。以相同的方式不断地调整气体，以产生具有减少的氧含量的恒定气流。
[0013]在干燥步骤中，其中循环气体模式的气体用于干燥生物质，所述干燥优选在流化床工艺中进行。在此干燥步骤中，生物质特别优选直接转化为颗粒，这样所述步骤为喷雾造粒工艺。
[0014]本方法的特别优势在于，存在于发酵液中的生物质可在一个步骤中干燥并造粒，因此从包含生物质的发酵液到成品仅需一个步骤。
[0015]本方法的进一步优势在于，流化床工艺可以连续模式和静态模式操作:包含生物质的发酵液可被连续喷入，且成品可被连续排出。优选地，没有添加添加剂的合规产品的制备在本文中也是可能的。
[0016]在本文中，在根据本发明的方法中，流化床优选具有45-95°C的温度，特别地45-750C，特别优选45-60°C，特别地50-60°C。相应地，剧烈加热空气，从而使流化床中的温度达到45-95°C，特别地45-75°C，特别优选45-60°C，特别地50-60°C。
[0017]作为上述喷雾造粒方法的替换选择，例如也可进行作为流化床工艺的流化床造粒。然而，在这种情况下，通常需要包含生物质的发酵液通过例如喷雾干燥首先转化为固体
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[0018]可用于根据本发明的方法中的流化床系统可从例如德国的GlattGmbH获得。
[0019]根据本发明使用的生物质包含细胞，但还包含其它组分。生物质优选采用发酵培养工艺的产品形式。因此，生物质不仅可包含细胞，还包含发酵培养基的组分。这些组分可特别是盐、消泡剂和未反应的碳源和/或氮源的形式。此生物质的细胞含量总计为优选至少70重量％，优选至少75重量％。任选地，在进行干燥工艺之前，通过合适的洗涤步骤，可将生物质中的细胞含量增加至例如至少80重量%或至少90重量% ο然而，获自发酵工艺的生物质也可在干燥工艺中直接使用。
[0020]存在于生物质中的细胞可以是已经自然生产有价值材料，优选脂质，特别是PUFA，的细胞形式，但也可以是通过合适的基因工程方法使得有能力生产脂质，特别是PUFA，的细胞形式。在本文中，所述生产可以为自养的、兼养的或异养的。
[0021]生物质优选包含异养方式生产脂质，特别是PUFA，的细胞。根据本发明，细胞优选为藻类、真菌，特别是酵母菌，或原生生物;然而，例如来自产油植物的细胞也是合适的。细胞尤其优选为微生物藻类或真菌。
[0022]特别合适的产油植物的细胞为大豆种子、亚麻种子、油菜籽种子、玉米种子、棉花种子、红花种子和向日葵种子。
[0023]合适的产油酵母菌细胞特别为耶氏酵母(Yarrowia)、假丝酵母(Candida)、红酵母(Rhodotorula)、红冬抱酵母(Rhodosporidium)、隐球酵母(Cryptococcus)、丝抱酵母(Trichosporon)和油脂酵母(Lipomyces)的菌株。
[0024]根据本发明的生物质优选包含来自分类学的网粘菌纲(Labyrinthulomycetes)(盘條目，网粘菌)的细胞，特别是来自破囊壶菌科(Thraustochytriaceae)的细胞。破囊壶菌科包括Al thomia属、Aplanochytr ium属、E Ini a属、Japonochy trium属、裂殖壶菌属(Schizochytrium)、破囊壶菌属(thraustochytrium)和吾肯氏壶菌属(Ulkenia)。生物质特别优选包含来自破囊壶菌属或裂殖壶菌属的细胞，尤其是来自裂殖壶菌属的细胞。
[0025]根据本发明的术语“裂殖壶菌属”还包括通过对裂殖壶菌属重新分类而新近出现的新Aurant1chytrium属和Oblongichytrium属。根据本发明使用的特别优选的裂殖壶菌种为裂殖壶菌(Schizochytrium Iimacinum)(现为:Aurant1chytrium Iimacinum)，特另Ij来自裂殖壶菌SR21菌株。
[0026]有价值的氧化敏感材料优选为氧化敏感脂质，特别是不饱和脂肪酸，特别优选多不饱和脂肪酸(PUFA)或高度不饱和脂肪酸(HUFA)。
[0027]优选，存在于生物质中的细胞的突出特点在于以下事实:所述细胞包含至少20重量％，优选至少30重量％，特别地至少40重量％的有价值材料，优选为脂质，尤其优选为PUFA，这些情况均基于细胞干物质。
[0028]在优选的实施方案中，在这种情况下，大部分脂质以甘油三酯的形式存在，优选至少50重量％，特别地至少75重量％，以及在尤其优选的实施方案中，至少90重量％的脂质在细胞中以甘油三酯的形式存在。
[0029]而且，存在于细胞中的脂质优选包含多不饱和脂肪酸(PUFA)，优选至少10重量％，特别地至少20重量％，尤其优选20-60重量％，特别地20-40重量％的存在于细胞中的脂肪酸为HJFA。
[0030]根据本发明，多不饱和脂肪酸(PUFA)应理解为表示具有至少两个，尤其是至少三个C-C双键的脂肪酸。根据本发明，在HJFA中，优选高度不饱和脂肪酸(HUFA)。根据本发明，HUFA应理解为意指具有至少四个C-C双键的脂肪酸。
[0031 ] PUFA可以以自由形式或键合形式存在于细胞中。键合形式存在的实例为PUFA的磷脂和酯，特别是单酰、二酰和三酰甘油酯。在优选的实施方案中，大部分的PUF