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技術 水生種の加工のための方法およびシステム

出願人 パラベルリミテッド
発明者 ローランオリヴィエグレッグハブマンポールアンタリックブランディアルダーソン
出願日 2015年2月5日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2015-020932
公開日 2015年6月18日 (6年0ヶ月経過) 公開番号 2015-109859
状態 特許登録済
技術分野 特定動物用飼料 飼料(2)(一般)
主要キーワード 操作スケジュール アルキメデススクリュー グーズネック 凝固ステップ 冷水ジャケット 低振幅振動 ヒートジャケット プログラマブル論理制御装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年6月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

水生種の加工のための方法およびシステムの提供。

解決手段

水生種のバイオマス工業規模製造から複数の生成物回収する方法およびシステムが、本明細書に開示されている。この方法は、例えば、該バイオマスを提供するステップと、該バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するステップと、該溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび第1の固相を生成するステップと、該ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するステップと、該湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップと、該第1の固相を使用して湿ったバイオクルード生産するステップと、該湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するステップとを含む。

概要

背景

背景
海洋タンパク質源は、必須アミノ酸脂肪酸ビタミン、およびミネラルの優れた供給源であり、一般に嗜好性を高めるので、飼料中に利用されることが多い。魚粉の代わりに代替の成分を飼料産業において使用することができる。この理由のために、低費用成分を有する、高価な海洋タンパク質代替品に対して多くの研究が行われている。植物タンパク質を含む、魚粉の代替品に相当な関心が注がれている。天然タンパク質源としてのアオウキクサ類(lemnae)は、ほとんどの他の野菜タンパク質より良好な一連の必須アミノ酸を有し、動物タンパク質により密接に類似する。新しく収穫されるアオウキクサ類は、乾燥重量で最大43%のタンパク質を含有し、のための完全な飼料として、さらに処理することなく使用することができる。ほとんどの他の植物と比較して、アオウキクサ類の葉は、繊維をほとんど含有せず(栽培植物について、乾燥物質中5%)、単胃動物にとってさえ、難消化性物質をほとんど、ないし本質的にまったく含有しない。これは、そのバイオマスの約50%が、繊維が多く、消化率の低い残留物を含む、ダイズ、イネ、およびトウモロコシなどの多くの作物組成対照をなす。

アオウキクサ属は、ウキクサ科(Lemnaceae科)としても公知である、ウキクサ科に由来する浮遊性水生植物の1つの属である。見出されたこれらの急速に成長する植物は、基本植物生物学、環境毒物学生物薬剤生産における研究のモデル系として、ならびに農業および水産養殖のための動物飼料の供給源として使用する。

アオウキクサ属の種は、水面上または水面直下に単純な浮遊性葉状体として成長する。ほとんどは小さく、長くて分岐構造を有するLemna trisulcaを除いて、長さで5mmを超えない。アオウキクサ属の葉状体は、1本の根を有する。植物は主に栄養生殖によって成長する。この形態の成長は、新しい水からの非常に急速なコロニー形成を可能にすることができる。

ウキクサの成長が急速であるため、汚染水バイオレメディエーションにおいて、および環境研究のための試験生物として用途が見出されている。ウキクサは、複雑な生物薬剤を経済的に生産するための発現系としても使用されている。

乾燥ウキクサは、良好なウシの飼料となり得る。これは、乾燥重量で測定して、25〜45%のタンパク質(成長条件に応じて)、4.4%の脂肪、および8〜10%の繊維を含有する場合がある。

ウキクサは、様々な供給源、例えば、ウシのブタ排泄物バイオガス工場スラリー、またはスラリー形態での他の有機物質から栄養分を供給して、有機栽培栽培することができる。

概要

水生種の加工のための方法およびシステムの提供。水生種のバイオマスの工業規模製造から複数の生成物回収する方法およびシステムが、本明細書に開示されている。この方法は、例えば、該バイオマスを提供するステップと、該バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するステップと、該溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび第1の固相を生成するステップと、該ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するステップと、該湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップと、該第1の固相を使用して湿ったバイオクルードを生産するステップと、該湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するステップとを含む。B

目的

本発明の実施形態は、水生種のバイオマスから複数の生成物を回収する方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

明細書に記載された発明。

技術分野

0001

関連出願の引用
本願は、その全体が本明細書中に参考として援用される、2010年3月17日に出願した米国仮出願第61/314,736号に対する米国特許法第119条(e)項の下での優先権を主張する。

背景技術

0002

背景
海洋タンパク質源は、必須アミノ酸脂肪酸ビタミン、およびミネラルの優れた供給源であり、一般に嗜好性を高めるので、飼料中に利用されることが多い。魚粉の代わりに代替の成分を飼料産業において使用することができる。この理由のために、低費用成分を有する、高価な海洋タンパク質代替品に対して多くの研究が行われている。植物タンパク質を含む、魚粉の代替品に相当な関心が注がれている。天然タンパク質源としてのアオウキクサ類(lemnae)は、ほとんどの他の野菜タンパク質より良好な一連の必須アミノ酸を有し、動物タンパク質により密接に類似する。新しく収穫されるアオウキクサ類は、乾燥重量で最大43%のタンパク質を含有し、のための完全な飼料として、さらに処理することなく使用することができる。ほとんどの他の植物と比較して、アオウキクサ類の葉は、繊維をほとんど含有せず(栽培植物について、乾燥物質中5%)、単胃動物にとってさえ、難消化性物質をほとんど、ないし本質的にまったく含有しない。これは、そのバイオマスの約50%が、繊維が多く、消化率の低い残留物を含む、ダイズ、イネ、およびトウモロコシなどの多くの作物組成対照をなす。

0003

アオウキクサ属は、ウキクサ科(Lemnaceae科)としても公知である、ウキクサ科に由来する浮遊性水生植物の1つの属である。見出されたこれらの急速に成長する植物は、基本植物生物学、環境毒物学生物薬剤生産における研究のモデル系として、ならびに農業および水産養殖のための動物飼料の供給源として使用する。

0004

アオウキクサ属の種は、水面上または水面直下に単純な浮遊性葉状体として成長する。ほとんどは小さく、長くて分岐構造を有するLemna trisulcaを除いて、長さで5mmを超えない。アオウキクサ属の葉状体は、1本の根を有する。植物は主に栄養生殖によって成長する。この形態の成長は、新しい水からの非常に急速なコロニー形成を可能にすることができる。

0005

ウキクサの成長が急速であるため、汚染水バイオレメディエーションにおいて、および環境研究のための試験生物として用途が見出されている。ウキクサは、複雑な生物薬剤を経済的に生産するための発現系としても使用されている。

0006

乾燥ウキクサは、良好なウシの飼料となり得る。これは、乾燥重量で測定して、25〜45%のタンパク質(成長条件に応じて)、4.4%の脂肪、および8〜10%の繊維を含有する場合がある。

0007

ウキクサは、様々な供給源、例えば、ウシのブタ排泄物バイオガス工場スラリー、またはスラリー形態での他の有機物質から栄養分を供給して、有機栽培栽培することができる。

課題を解決するための手段

0008

本発明の実施形態は、水生種のバイオマスから複数の生成物回収する方法を提供する。本方法は、バイオマスを提供するステップと、バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するステップと、溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび第1の固相を生成するステップと、ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するステップと、湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップと、第1の固相を使用して湿ったバイオクルード(bio−crude)を生産するステップと、湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するステップと含み、複数の生成物は、乾燥タンパク質濃縮物、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される生成物を含むことができ、複数の生成物中のタンパク質の少なくとも50%は、乾燥タンパク質濃縮物(concentration)中にある。いくつかの実施形態では、提供ステップは、工業規模で水生種のバイオマスを生産することと、バイオマスを収穫することとを含むことができる。いくつかの実施形態では、分離ステップは、溶解したバイオマスを圧搾するステップを含むことができる。同様に、いくつかの実施形態では、本方法は、ジュースを濾過することによって、濾過されたジュース、および第2の固相を生成するステップと、濾過されたジュースを清澄にすることによって、清澄化されたジュースおよび第3の固相を生成するステップと、清澄化されたジュースからタンパク質を凝固させることによって、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成するステップと、ブロスから湿ったタンパク質濃縮物を分離ステップとを含むことができる。

0009

いくつかの実施形態では、第1の固相、第2の固相、第3の固相、およびブロスのうちの少なくとも1つを、バイオクルードおよび/または高炭水化物ミールを回収するのに使用することができる。水生種として、例えば、アオウキクサ属の種を挙げることができる。溶解ステップは、ボールミルコロイドミルナイフミルハンマーミル粉砕ミルピューレマシン、およびフィルタープレスのうちの少なくとも1つを使用することを含むことができる。圧搾ステップは、ベルトプレスファンプレスロータリープレススクリュープレス、フィルタープレス、および仕上げプレス(finisher press)のうちの少なくとも1つを使用することを含むことができる。ジュースは、可溶性タンパク質を含むことができる。本方法は、第1の固相、第2の固相、または第3の固相のうちの少なくとも1つを圧搾することによって、第2のジュース、およびバイオクルードを生成するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、第2のジュースは、ジュースと合わせることができる。同様に、いくつかの実施形態では、スクリュープレスを使用して、さらなる圧搾ステップを実施することができる。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、バイオクルードを乾燥させるステップを含むことができる。乾燥させるステップは、スピンフラッシュ乾燥機スプレー乾燥機ドラム乾燥機、フラッシュ乾燥機、流動床乾燥機ダブルドラム乾燥機、およびロータリー乾燥機のうちの少なくとも1つを使用して実施することができる。濾過ステップは、振動分離器、振動スクリーンフィルター円振動分離器(circular vibratory separator)、直線運動シェーカー/斜め運動シェーカー(inclined motion shaker)、デカンター遠心分離機、およびフィルタープレスのうちの少なくとも1つを使用して実施することができる。振動分離器は、少なくとも1つの振動スクリーンフィルターを含むことができる。清澄ステップは、濾過されたジュースの遠心分離および/またはさらなる濾過、例えば、高速マルチディスクスタック遠心分離(high−speed multi disc stack centrifuge)、マイクロ濾過限外濾過などのうちの少なくとも1つを含むことができる。

0010

いくつかの実施形態では、清澄化されたジュースは、貯蔵タンク、例えば、冷蔵貯蔵タンクなどに貯蔵することができる。凝固ステップは、清澄化されたジュースのpHを、例えば、約6未満、もしくは約5未満、もしくは約4.5未満、またはそれ以下に下げることを含むことができる。pHを下げることは、塩酸硝酸硫酸などから選択される少なくとも1つの酸を使用することを含むことができる。凝固ステップは、少なくとも1つの熱交換器、例えば、少なくとも1つのプレート熱交換器、またはチューブ熱交換器、または蒸気注入熱交換器(steam injection heat exchanger)などを含む沈降分離装置を使用して実施することができる。凝固ステップは、清澄化されたジュースを第1の温度に加熱することによって、ブロスを生成することと、ブロスを第2の温度に冷却することとを含むことができる。いくつかの実施形態では、例えば、第1の温度を約40℃〜約100℃とすることができ、同様に、第2の温度を約40℃未満、または約30℃未満とすることができる。分離ステップは、高速マルチディスクスタック遠心分離機を使用することを含むことができる。いくつかの実施形態では、湿ったタンパク質濃縮物は、貯蔵タンク、例えば、冷蔵貯蔵タンクなどに貯蔵することができる。本方法はさらに、湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップを含むことができる。乾燥ステップは、例えば、スプレー乾燥機、ドラム乾燥機、スピンフラッシュ乾燥機、フラッシュ乾燥機、流動床乾燥機、ダブルドラム乾燥機、ロータリー乾燥機などを使用して実施することができる。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、第3の固相、および清澄化されたジュースからなる群から選択される材料を、例えば、アルコール溶媒、水などのうちの少なくとも1つと接触させ、この材料を酸触媒とさらに接触させることによって混合物を形成するステップと、この混合物を液体固体に分離し、それによってこの材料中の脂質および灰分形成成分が液体中に分けられるステップとを含むことができる。本方法はさらに、溶解ステップの前または直後に、水性溶媒などを使用してバイオマスを洗浄することを含むことができる。

0011

本発明の実施形態では、水生種のバイオマスから複数の生成物を回収するシステムも提供する。そのようなシステムは、例えば、バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するための溶解ユニットと、溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび固相を生成するための分離ユニットと、ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するためのユニットと、湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するためのタンパク質乾燥ユニットと、湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するためのユニットであって、湿ったバイオクルードは固相を含むことができるユニットとを含むことができ、複数の生成物は、例えば、乾燥タンパク質濃縮物、乾燥バイオクルード、高炭水化物ミールなどから選択される生成物を含むことができ、複数の生成物中のタンパク質の少なくとも約50%は、乾燥タンパク質濃縮物中にある。溶解ユニットは、コロイドミル、ナイフミル、ボールミル、ハンマーミル、粉砕ミル、ピューレマシン、およびフィルタープレスから選択される少なくとも1つの装置を含むことができる。分離ユニットは、ベルトプレス、デカンター遠心分離機、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、および仕上げプレスから選択される少なくとも1つの装置を含むことができる。ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するためのユニットは、例えば、濾過ユニット、清澄化ユニット、タンパク質凝固ユニット、およびタンパク質収集ユニットから選択される少なくとも1つのユニットを含むことができる。いくつかの実施形態では、濾過ユニットは、例えば、振動分離器、振動スクリーンフィルター、円振動分離器、直線運動シェーカー/斜め運動シェーカー、デカンター遠心分離機、フィルタープレスなどから選択される少なくとも1つの装置を含むことができる。清澄化ユニットは、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機、マイクロ濾過、限外濾過などから選択される少なくとも1つの装置またはプロセスを含むことができる。いくつかの実施形態では、タンパク質凝固ユニットは、例えば、加熱沈降分離装置、酸沈殿装置などから選択される少なくとも1つの装置を含むことができる。タンパク質収集ユニットは、例えば、高速マルチディスクスタック遠心分離機、沈殿槽浄化器、デカンター遠心分離機などから選択される少なくとも1つの装置を含むことができる。タンパク質乾燥ユニットは、例えば、スプレー乾燥機、ダブルドラム乾燥機、フラッシュ乾燥機などから選択される少なくとも1つの装置を含むことができる。バイオクルードを乾燥させるためのユニットは、例えば、流動床乾燥機、スピンフラッシュ乾燥機、フラッシュ乾燥機、ドラム乾燥機、ロータリー乾燥機などから選択される少なくとも1つの装置を含むことができる。同様に、いくつかの実施形態では、このシステムは、衛生化ユニットをさらに含むことができる。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
水生種のバイオマスから複数の生成物を回収する方法であって、
該バイオマスを提供するステップと、
該バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するステップと、
該溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび第1の固相を生成するステップと、
該ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するステップと、
該湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップと、
該第1の固相を使用して湿ったバイオクルードを生産するステップと、
該湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するステップと
を含み、
該複数の生成物は、該乾燥タンパク質濃縮物、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される生成物を含み、
該複数の生成物中のタンパク質の少なくとも50%は、該乾燥タンパク質濃縮物中にある方法。
(項目2)
前記提供するステップが、
工業規模で水生種の前記バイオマスを生産することと、
該バイオマスを収穫することと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記分離するステップが、前記溶解したバイオマスを圧搾するステップを含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記ジュースを濾過することによって、濾過されたジュースおよび第2の固相を生成するステップと、
該濾過されたジュースを清澄にすることによって、清澄化されたジュースおよび第3の固相を生成するステップと、
該清澄化されたジュースからタンパク質を凝固させることによって、前記湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成するステップと、
該ブロスから該湿ったタンパク質濃縮物を分離するステップと
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記第1の固相、前記第2の固相、前記第3の固相、および前記ブロスのうちの少なくとも1つが、前記バイオクルードおよび前記高炭水化物ミールを回収するのに使用される、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記水生種がアオウキクサ属の種を含む、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記溶解するステップが、ボールミル、コロイドミル、ナイフミル、ハンマーミル、粉砕ミル、ピューレマシン、およびフィルタープレスのうちの少なくとも1つを使用することを含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記圧搾するステップが、ベルトプレス、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、および仕上げプレスのうちの少なくとも1つを使用することを含む、項目3に記載の方法。
(項目9)
前記ジュースが可溶性タンパク質を含む、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記第1の固相、前記第2の固相、または前記第3の固相のうちの少なくとも1つを圧搾することによって、第2のジュースおよびバイオクルードを生成するステップを含む、項目4に記載の方法。
(項目11)
前記第2のジュースが、前記ジュースと合わされる、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記さらなる圧搾ステップが、スクリュープレスを使用して実施される、項目10に記載の方法。
(項目13)
前記バイオクルードを乾燥させるステップをさらに含む、項目10に記載の方法。
(項目14)
前記乾燥するステップが、スピンフラッシュ乾燥機、スプレー乾燥機、ドラム乾燥機、フラッシュ乾燥機、流動床乾燥機、ダブルドラム乾燥機、およびロータリー乾燥機のうちの少なくとも1つを使用して実施される、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記濾過するステップが、振動分離器、振動スクリーンフィルター、円振動分離器、直線運動シェーカー/斜め運動シェーカー、デカンター遠心分離機、およびフィルタープレスのうちの少なくとも1つを使用して実施される、項目4に記載の方法。
(項目16)
前記振動分離器が少なくとも1つの振動スクリーンフィルターを含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記清澄化するステップが、前記濾過されたジュースの遠心分離および/またはさらなる濾過を含む、項目4に記載の方法。
(項目18)
前記清澄化するステップが、高速マルチディスクスタック遠心分離機、マイクロ濾過、および限外濾過のうちの少なくとも1つの使用を含む、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記清澄化されたジュースが、冷蔵貯蔵タンクに貯蔵される、項目4に記載の方法。
(項目20)
前記凝固させるステップが、前記清澄化されたジュースのpHを下げることを含む、項目4に記載の方法。
(項目21)
前記pHが約6未満に下げられる、項目20に記載の方法。
(項目22)
前記pHが約5未満に下げられる、項目20に記載の方法。
(項目23)
前記pHが約4.5に下げられる、項目20に記載の方法。
(項目24)
前記pHを下げることが、塩酸、硝酸、および硫酸から選択される少なくとも1つの酸を使用することを含む、項目20に記載の方法。
(項目25)
前記凝固させるステップが、少なくとも1つの熱交換器を備える沈降分離装置を使用して実施される、項目4に記載の方法。
(項目26)
前記少なくとも1つの熱交換器が、少なくとも1つのプレート熱交換器、またはチューブ熱交換器、または蒸気注入熱交換器を備える、項目25に記載の方法。
(項目27)
前記凝固させるステップが、
前記清澄化されたジュースを第1の温度に加熱することによって、ブロスを生成することと、
前記ブロスを第2の温度に冷却することと
を含む、項目4に記載の方法。
(項目28)
前記第1の温度が約40℃〜約100℃である、項目27に記載の方法。
(項目29)
前記第2の温度が約40℃未満である、項目27に記載の方法。
(項目30)
前記第2の温度が約30℃未満である、項目27に記載の方法。
(項目31)
前記分離ステップが、高速マルチディスクスタック遠心分離機を使用することを含む、項目1に記載の方法。
(項目32)
前記湿ったタンパク質濃縮物が冷蔵貯蔵タンクに貯蔵される、項目1に記載の方法。
(項目33)
前記湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目34)
前記乾燥するステップが、スプレー乾燥機、ドラム乾燥機、スピンフラッシュ乾燥機、フラッシュ乾燥機、流動床乾燥機、ダブルドラム乾燥機、およびロータリー乾燥機を使用して実施される、項目33に記載の方法。
(項目35)
前記第3の固相および前記清澄化されたジュースからなる群から選択される材料を、アルコール、溶媒、または水のうちの少なくとも1つと接触させ、酸触媒と接触させることによって混合物を形成するステップと、該混合物を液体と固体に分離し、それによって該材料中の脂質および灰分形成成分が該液体中に分けられるステップとをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目36)
前記溶解ステップの前または直後に、水性溶媒を使用して前記バイオマスを洗浄するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目37)
水生種のバイオマスから複数の生成物を回収するシステムであって、
該バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するための溶解ユニットと、
該溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび固相を生成するための分離ユニットと、
該ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するためのユニットと、
該湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するためのタンパク質乾燥ユニットと、
湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するためのユニットであって、該湿ったバイオクルードは該固相を含むユニットと
を備え、
該複数の生成物は、該乾燥タンパク質濃縮物、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される生成物を含み、
該複数の生成物中の該タンパク質の少なくとも50%は、該乾燥タンパク質濃縮物中にあるシステム。

図面の簡単な説明

0012

図1Aは、生物燃料供給原料およびタンパク質濃縮物のための例示的なウキクサ科の生産を例示しているフロー図である。
図1Bは、マイクロクロップ(micro−crop)の成長、収穫および加工の例示的な工程を例示しているブロック図である。
図2は、新鮮なアオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図3は、乾燥させたタンパク質(乾燥タンパク質濃縮物)の相対的な収率およびスクリュープレスからのバイオクルードの相対的な収率を示す棒グラフである。
図4は、図2に示されている工程において生成された湿ったタンパク質濃縮物の水分含量の例を示す棒グラフである。
図5は、図2に示されている工程において生成されたロットごとのタンパク質の純度を示す棒グラフである。
図6は、図2に示されている工程において生成された湿ったバイオクルードの水分含量を示す棒グラフである。
図7は、図2に示されている工程において生成された乾燥バイオクルードのロットごとの組成を示す棒グラフである。
図8は、種々のエピソードに対するパイロットファームの相対的な性能を示す棒グラフである。
図9は、図2に記載の通り、新鮮なアオウキクサを溶解し、圧搾した後の固体の分割の例を示す棒グラフである。
図10は、図2に示されている通り、合わせた生のジュースを振動分離器に通した後の固体の分割の例を示す棒グラフである。
図11は、図10および図11に示されている結果を用いた材料の分割の算出の例を示す。
図12は、図2に示されている通り、濾過されたジュースを遠心分離機によって清澄にした後の固体の分割の試験例を示す棒グラフである。
図13は、タンパク質を凝固させるためにスピン濾過されたジュースを沈降分離処理した後の固体の分割の試料試験を示す棒グラフである。
図14は、図2に示されているスプレー乾燥機の生成物捕捉効率の例を示す棒グラフである。
図15は、各ユニット操作後の固体の分割の例を示す棒グラフである。
図16は、タンパク質の収率(乾燥タンパク質濃縮物)を、ユニット操作を通じた固体のマスフローに基づいてどのように算出するかを例示している図である。
図17は、アオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図18は、図17に示されている、アオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を例示しているフロー図のより詳細なフロー図である。
図19は、図17および図18に示されている工程におけるユニット操作による相対的な固体の分割を示す棒グラフである。
図20は、材料の分割を、図19に示されている抽出・脱水#1および抽出・脱水#2に従ってどのように算出するかの例を示す図である。
図21は、収率(乾燥タンパク質濃縮物)を、ユニット操作を通じた固体のマスフローに基づいてどのように算出するかの例を示す図である。
図22は、図17および図18に示されている工程におけるユニット操作による相対的なタンパク質の回収を示す棒グラフである。
図23は、タンパク質の収率を、ユニット操作を通じたタンパク質のマスフローに基づいてどのように算出するかの例を示す図である。
図24は、生のジュース/処理されたジュース(E1&E2)を遠心分離機によって清澄にした後の固体の分割を示す棒グラフである。
図25は、清澄化されたジュースを、タンパク質を凝固させるために低温殺菌した後の固体の分割を示す棒グラフである。
図26は、タンパク質が凝固する間に生成したブロスを、タンパク質を分離するために遠心分離機に通した後の相対的な固体の分割を示す棒グラフである。
図27は、湿ったタンパク質濃縮物を噴霧乾燥によって乾燥させた後の相対的な固体の分割を示す棒グラフである。
図28は、試験プロトコール筋書きを、図24図27に示されている固体のマスフローの例と共に示す図である。
図29は、新鮮なアオウキクサからタンパク質および他の生成物を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図30は、新鮮なアオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図31は、新鮮なアオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図32は、必要に応じたpHの調整および湿ったタンパク質の洗浄を伴う、新鮮なアオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を示しているフロー図である。
図33は、逆混合、および任意選択でタンパク質の洗浄ならびに他の生成物(例えば、バイオクルード)の生産を伴う、新鮮なアオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図34は、逆混合および混合タンクへの水の添加を伴う、新鮮なアオウキクサからタンパク質を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図35は、新鮮なアオウキクサから、ボールミルおよびデカンターを用いてタンパク質および他の生成物を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図36は、新鮮なアオウキクサを成長させ、収穫する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図37は、新鮮なアオウキクサからタンパク質および他の生成物を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。
図38は、新鮮なアオウキクサからタンパク質および他の生成物を単離する例示的な工程を例示しているフロー図である。

0013

いくつかの実施形態では、本願のある特定の実施形態を説明および主張するのに使用される、成分の量、分子量などの特性、反応条件などを表す数値は、用語「約」によって、場合によっては修飾されていると理解されるべきである。したがって、いくつかの実施形態では、本明細書および添付の特許請求の範囲において示される数値パラメータは、特定の実施形態によって得ようとされる所望の特性に応じて変化し得る近似である。いくつかの実施形態では、数値パラメータは、報告された有意な桁の数値を踏まえ、通常の丸める技法を適用することによって解釈されるべきである。本願のいくつかの実施形態の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似であるにもかかわらず、具体例において示される数値は、実行可能な限り正確に報告されている。

0014

本明細書全体にわたる先行技術のいずれの考察も、そのような先行技術が、その分野において広く公知であり、または共通の一般的な知見の一部を形成することを承認するものと決してみなされるべきでない。

0015

別段の明言のない限り、本説明および特許請求の範囲全体にわたって、「含む(comprise(s))」、「含むこと(comprising)」、「含む(include(s))」、「含むこと(including)」などの単語は、排他的または網羅的な意味とは対照的に包括的な意味において、すなわち、「〜を含むが、それだけに限定されない」の意味において解釈されるべきである。

0016

ウキクサ科(別名ウキクサ)における植物種は、世界の多くの領域で実り豊かに成長し、したがって、飼料用途を含めた潜在的な工業用途のために広範に研究されている。この科における種は、約15〜43%(乾燥重量に基づく)の範囲の高レベルのタンパク質を含有し、濃縮タンパク質源を必要とする飼料用途に潜在的な価値をもたらしている。この決定的な特徴を考慮すると、この種は、水酸養殖飼料、動物飼料、ならびに他の用途の代替タンパク質源として適当となり得る。

0017

気候変動包含する現在の環境、および枯渇することなく利用できる資源により、生物燃料産業およびタンパク質濃縮物の供給原料としてウキクサ科に由来する材料を商業化するための開発が駆り立てられている。図1Aは、生物燃料供給原料およびタンパク質濃縮物のための例示的なウキクサ科生産の流れ図を示す。炭水化物を、生物燃料用途のために、基質材料から分離することができる一方で、タンパク質画分(相当量の脂肪も含有する)を、飼料用途に利用することができる。特に、生物燃料産業の規模を考慮すると、これらのプロセスの商業化により、この枯渇することなく利用できるタンパク質源の大規模な利用可能性をもたらすことができる。さらに、最大65%〜70%のタンパク質(乾燥重量に基づく)、またはそれ以上を含有するタンパク質濃縮物を得ることができる。表1は、アオウキクサの典型的な組成の必須アミノ酸、および予備消化率データを示し、これらは、水産養殖飼料用途のためのこのタンパク質源の潜在的な効力を例示することができる。

0018

0019

図1Aに例示したように、水生種、例えば、アオウキクサ類などのマイクロクロップ種は、成長システムで成長させることができる。この成長システムは、1つまたは複数のバイオリアクターを備えることができる。バイオリアクター(複数可)は、大規模、中規模、もしくは小規模、またはこれらの組合せのものとすることができる。バイオリアクター(複数可)の規模は、例えば、成長システムおよび/または処理施設構築するのに利用可能な空間、水(またはマイクロクロップ種用の他の成長培地)の供給源などを含めた考慮事項に基づいて選択することができる。バイオリアクター(複数可)は、開放型バイオリアクター、閉鎖型バイオリアクター、もしくは半開放型バイオリアクター、またはこれらの組合せであってもよい。成長システムは、モニタリングシステムを備えることができる。バイオリアクター(複数可)は、内臓式モニタリングシステムを備えることができる。モニタリングシステムは、例えば、バイオリアクター(複数可)への栄養分および/もしくはCO2の流量、光の曝露、収穫の時間および/もしくは割合など、またはこれらの組合せを含めた稼働条件を調整することができる。そのような調整は、リアルタイムで行っても、定期的に行ってもよい。そのような調整により、水生種の成長速度および/または収率を最適化することができる。単に例として、マイクロクロップ種は、光への最適な曝露、および成長速度を最適にするための栄養分のブレンド保証するための内臓式モニタリングシステムを有する大規模開放型バイオリアクターで成長させられる。

0020

水生種が成熟した後、これを成長システムから収穫することができる。いくつかの実施形態では、図1Aに例示したように、水生種、例えば、マイクロクロップは、バイオリアクターから真空すくい取り固定スクリーンフィルターを通して収穫することができる。いくつかの実施形態では、水または任意の他の成長培地の大部分を含む収穫した水生種を含むバイオマススラリー傾斜振動ふるいに搬送することができ、ここで水または成長培地を、ふるいを通って流れるままにすることによって、水または成長培地から水生種を含むバイオマスを分離することができる。真空によって収集される水または成長培地の少なくとも40%、または少なくとも50%、または少なくとも60%、または少なくとも70%、または少なくとも80%、または少なくとも90%、または少なくとも95%を、将来使用するために再循環することができる。単に例として、再循環された水または成長培地をバイオリアクターに送り戻し、再使用することができる。

0021

水生種を含む収穫されたバイオマスを処理して2つの成分、すなわち、高炭水化物固相、およびジュースとも呼ばれるタンパク質に富む液体にすることができる。この手順は、スクリュープレス、ベルトプレス、ナイフミル、ボールミルなど、またはこれらの組合せを使用して実現することができる。単に例として、収穫されたバイオマスは、ナイフミルで溶解させることができる。本明細書において、バイオマスを「溶解させること」は、バイオマス生物中に存在する炭水化物、タンパク質、および微量栄養素を、精製タンパク質炭水化物含有材料、または微量栄養素含有流体へと下流で処理するのに、より有効にするように、個々の細胞またはた多細胞構造のレベルで生物の組織をかき乱す機械的または化学的手順を包含する。溶解させることとして、例えば、たたき切り細断粉砕、圧搾、断裂浸透圧による溶解、または生物学的構造を分解させる化学的処理を挙げることができる。溶解したバイオマスは、ベルトプレスで圧搾することによって、ジュース、および第1の固相を生成することができる。第1の固相は、スクリュープレスで圧搾することによって、さらなるジュース、および湿った「バイオクルード」と呼ばれる湿った材料を生成することができる。湿ったバイオクルードは、高炭水化物固相を含む場合があり、さらに処理することができる。さらに処理するために、異なる圧搾手順で生成されたジュースを合わせることができる。

0022

「バイオクルード(bio−crude)」および「バイオクルード(biocrude)」は、互換的に使用される。湿ったバイオクルードは、例えば、さらなる用途についての適性などの考慮事項に基づいて処理することができる。単に例として、バイオクルードを乾燥させることによって、発電所の供給原料として使用することができる。他の実施形態では、バイオクルードは、石炭などの他の炭化水素系燃料混焼するために、ペレット化などを介して最適化することができる。他の実施形態では、バイオクルードは、生物燃料変換用の供給原料として使用される。他の実施形態では、バイオクルードは、タンパク質内容物をさらに抽出するために、物理的または化学的方法を使用してさらに処理される。さらなる実施形態では、バイオクルードは、ユーザー規格のために、例えばペレット化を介して処理することができる。

0023

図1Aに例示したように、いくつかの実施形態では、タンパク質に富む液相を含むジュースは、タンパク質を凝固および/または沈殿させるために処理されることによって、高タンパク質固体が生成され、これは、いくつかの実施形態では、さらに処理されることによって、より高い純度のタンパク質が生成される。高タンパク質固体は、動物飼料に適している。

0024

図1Bは、マイクロクロップを成長させ、収穫し、処理する例示的な方法のブロック図を示す。この例示的な方法は、原材料として大量の「マイクロクロップ」例えば、アオウキクサを採用し、タンパク質濃縮物、燃料供給原料(「バイオクルード」と呼ばれる)、および高炭水化物動物飼料(「アオウキクサミール」と呼ばれる)を含めたいくつかの生成物を産出するように設計されている。生成物産出の量、収率、および分布は、変更することができ、特定のプロトコールを実行することによって指示することができる。図1Bは、基本ブロック図においてそれを例示している。最適化することができる他の要因には、意図された結果に基づいて拡大縮小できるユニット操作を、本方法の一部として特定および利用することが含まれる。この分析は、本方法が、バッチモードで実行されるか、または連続モードで実行されるかどうかを含み、生産される最終生成物および/または収率に対して効果を有することができる。

0025

この例示的な方法は、屋外パートおよび屋内のパートを含む。例示的な方法は、表面のマイクロクロップを生産するのに最適な成長条件をもたらすように設計された生産用池であるバイオリアクターから始まる。自動システムが、栄養分レベルモニターし、池の中の栄養分の指定されたレシピを管理する。収穫の間、自動スキマーシステムが、池内の指示された範囲から指定量のマイクロクロップを引き出し、ポンプシステムを介してバイオマスを傾斜振動ふるいに移して、水および残骸から湿ったバイオマスを分離する。水の99%超が戻りマニホールドを介して池の中に戻されて、池全体にわたって均一な混合をもたらす。湿ったバイオマスが収集され、処理センター(屋内処理施設)に搬送される。処理施設に入ると、湿ったバイオマスは、内部の水を放出するために溶解される(ボールミル、ハンマーミル、または他の同様の粉砕技術によって)。生じるジュースストリームは、タンパク質に富み、タンパク質を抽出するためにさらに処理され、動物飼料および潜在的に人間の食物の成分として適したタンパク質濃縮物をもたらす。ジュース中の可溶性タンパク質は、加熱沈降分離装置、酸沈殿、または同様のタイプの技術を使用して凝固される。次いでタンパク質沈殿物は、高速マルチディスクスタック遠心分離機を使用して分離される。上澄液体は、池に戻される一方で、湿ったタンパク質濃縮物は、最終生成物を最適化するために特に選択された乾燥機(スプレー乾燥機、ドラム乾燥機などを含む)を使用して乾燥される。次いで乾燥した生成物は梱包される。ジュースを抽出した後に残っている材料は、高炭水化物スラリーである。このスラリーは、さらに処理されることによって、以下のうちのいずれか1つ、すなわち、燃焼用に使用されるバイオクルード、コークス器供給原料として使用されるバイオクルード(精錬所用)、または動物用ミールとして使用されるアオウキクサミールをもたらす。各用途は、許容可能な品質を決定する指定された(かつ異なる)最終生成物特性を有する。これらには、粒径、水分含量、灰分含量などが含まれる。乾燥機構は様々であり、最終生成物に基づいて、これらの特性を改善または最適化するように選択される。場合によっては、灰分含量を低減するためにさらなる処理を施すことができる。灰分除去の手順(利用される場合)は、本願において他でさらに記載されている。

0026

いくつかの実施形態では、表面マイクロクロップの選択において、地元の環境条件の中で歴史的に進化してきた、選択された組成および成長特性を有する支配的な地元の種が選択される。支配的な地元の種は、開放された池、またはバイオリアクター内で(時に閉じた環境またはバイオリアクターでさえ)他の種を打ち負かすことができる。選択手順は、地元の池およびからいくつかの種を選択し、これらの成長の潜在性および生成物の潜在性(すなわち、組成)を調査することから始まる。支配的な種の混合は、季節によって変化させることができる。それにより、異なる季節および気候において成長する潜在的なマイクロクロップが同定される。2〜3の地元の種が選択される。より大きい規模での屋外生産に使用するために、所望のコロニーが、選択したものから生成される。

0027

いくつかの実施形態では、バイオリアクター(例えば、池)は、バイオリアクターの内側の底から取り出された緻密な土でできた堤防を有する、土で作った盆地である。アオウキクサが成長するための最適な条件(栄養の有用性水質などを含む)をもたらすように、複数のバイオリアクターが並べられ、設計される。バイオリアクターは、回収される最高量の材料を生産するために、資本経費および運営費を最適にするように選択された寸法を有する。表面積は、特定の範囲について典型的な降雨順応するように設計される。過剰水は、雨水貯蔵容器(例えば、雨水貯蔵池)に流れ込むように設計されている。

0028

いくつかの実施形態では、マイクロクロップは急速に成長し、バイオリアクター(例えば、池)の水面上に浮遊マットを形成する。バイオリアクター全体にわたって均一な栄養分レベルおよび所望の温度を維持するために、様々な再循環技法(推進システムパドルホイールなど)が利用および制御されることによって、マット集団の成長条件が改善される。再循環の間、水質をモニターすることができ、必要な場合、マイクロクロップが必要とするバランスのとれた比率のすべてのマクロ栄養素ミクロ栄養素を含む必須栄養分が添加されることによって、設定したレベル内で栄養が保持される。

0029

いくつかの実施形態では、成長培地は水を含む。水は、マイクロクロップ用のバランスのとれた栄養を含む。他の実施形態では、マイクロクロップが必要とする1つまたは複数の栄養分が成長培地に添加される。単に例として、成長培地は、許容可能な水質を有する井戸水、そして適切な量のバランスのとれた栄養素を含む。

0030

いくつかの実施形態では、より小さいバイオリアクター(すなわち、池)が、より大きいバイオリアクターに対する「フィーダー」バイオリアクターとして適切に機能を果たすように設計およびサイズ調整される。より小さいバイオリアクターが最初に接種され、高密度に成長させられ、その時点で、より急速な成長を支持する様式で、これらをより大きいバイオリアクターに最適に蒔くことができる。

0031

いくつかの実施形態では、成長培地(例えば、水)がバイオリアクター(例えば、池)に添加され、ある特定の設定ポイントのレベルで維持される。マイクロクロップ(またはバイオマス)の生産性を最適にするために、水がモニターされることによって、標準的なレベル内に栄養分および組成が維持される。例えば、アンモニア、pH、酸化還元電位(ORP)、および温度など、またはこれらの組合せを含めた、栄養分および組成のレベルをモニターし、記録するために、センサーバイオセンサーの状態で取り付けられる。アンモニアセンサーは、栄養分タンク注入システムを介して、バイオリアクター内の窒素のレベルを制御するためのフィードバックとして使用される。水位が所望の深さ未満に下がらないことを確実にするために、液面トランスミッターがバイオリアクター内に取り付けられる。

0032

いくつかの実施形態では、バイオリアクターには、水質、栄養分、環境条件など、またはこれらの組合せを含めた様々な様相をモニターし、制御するための1つまたは複数のセンサーが備え付けられている。これらのパラメータは、PLCおよびデータ管理システムを備える専用の制御システムを介してモニターおよび制御される。

0033

マイクロクロップ(またはバイオマス)生産性を最適にするために、マイクロクロップマットの厚さがモニターされ、所望の厚さで維持される。収穫は、いくつかの物理的な機構を通じて、年中様々な時期に行うことができる(環境条件、および特定の種の対応する成長に基づいて)。

0034

いくつかの実施形態では、所望の収穫条件が合ったとき、マイクロクロップマットがスキマーで輸送され、ポンプ振動ふるいまで送られ、そこでマイクロクロップが分離され、さらに処理するためにホッパーに収集される。水流出分は、収集され、池の中に戻される。

0035

収穫手順は、プログラマブル論理制御装置(PLC)、およびヒューマンマシンインターフェース(HMI)を介して制御される。

0036

マイクロクロップ種を選択し、これを成長させ、収穫することに関するさらなる考察は、例えば、すべて「SYSTEMS AND METHODS FOR LARGE−SCALEPRODUCTION ANDHARVESTING OF OILRICHALGAE」という表題の、2007年3月15日に出願された米国特許出願公開第20080096267号および2007年3月15日に出願されたPCT出願公開第WO2007109066号;ともに「TUBULARMICROBIAL GROWTH SYSTEM」という表題の、2009年3月12日に出願された米国特許出願公開第20100151558号および2007年9月13日に出願されたPCT出願公開第WO2008033573号;ともに「CULTVATION, HARVESTING AND PROCESSING OFFLOATING AQUATICSPECIES WITH HIGHGROWTH RATES」という表題の、2009年4月20日出願された米国仮出願第61/171,036号および2010年4月20日に出願されたPCT出願公開第WO2010123943号;ならびにともに「VEGETATION INDICES FORMEASURING MULTILAYER
MICROCROP DENSITY AND GROWTH」という表題の、2009年6月11日に出願された米国仮出願第61/186,349号および2010年6月11日に出願されたPCT出願公開第WO2010144877号に見出すことができる。前述の特許出願のすべては、参照により本明細書に組み込まれている。

0037

本明細書に記載されるバイオマスの工業規模生産から複数の生成物を回収する方法およびシステムは、供給物として使用される特定の種/種混合物のマイクロクロップを用いて、所望の生成物基準を作るために個別調整することができる。実例の目的で、これ以降、アオウキクサ(フロリダ原産)を参照する。本願の一部において、アオウキクサは、アオウキクサ属とも呼ばれる。以下に論じられる生成物には、タンパク質濃縮物(例えば、動物飼料に適した)、および処理して「バイオクルード」(例えば、燃料供給原料に適した)、または「アオウキクサミール」と呼ばれる動物飼料サプリメントにすることができる、高炭水化物ストリームが含まれる。これは、実例の目的のためだけであり、本願の範囲を限定することは意図されていない。本明細書に記載される方法および/またはシステムは、他のマイクロクロップまたは種を処理するのにも適していることを、当業者は理解するはずである。単に例として、処理の本方法および/またはシステムは、藻類、ウキクサ、ミジンコウキクサ(watermeal)、シダサンショウモ、ボタンウキクサなど、または工業規模の供給原料の供給物が容易に利用可能な特定の種/種混合物のマイクロクロップを処理するのに適している。

0038

本明細書に記載されるバイオマスの工業規模生産から複数の生成物を回収する方法およびシステムのいくつかの利点には、少なくとも以下のことが含まれる。本方法およびシステムにより、安価な未処理の供給原料から商業的に有益な生成物(例えば、乾燥タンパク質濃縮物、燃料供給原料、動物用ミール、または魚粉などに適した乾燥バイオクルード)を有効に回収することができる。本方法およびシステムは、環境への負担が小さいものとなり得る。未処理の供給原料は、固有のもの、および/または成長が速いものであることができる種または種混合物を含むことができる。さらに、本方法のたくさんの残留物(例えば、水、本方法において生成される液状物など)は、処理をして、または処理をせずに再循環させることができる。単に例として、水生種を含むバイオマスが処理のために収穫されるとき、かなりの量の水(または任意の他の成長培地)を、バイオマスから取り出すことができ、処理をして、または処理をせずに、例えば成長培地として再使用することができる。本方法およびシステムは、工業規模の稼働に適している。

0039

本明細書において、「工業規模の(industrial−scale)」または「工業規模の(industrial scale)」は、本方法およびシステムが、大量の未処理の供給原料を処理することについて商業的に実現可能または実行可能であることを示す。単に例として、本明細書に記載される方法およびシステムは、1日に少なくとも100kg、または少なくとも500kg、または少なくとも1000kg、または少なくとも1500kg、または少なくとも2000kg、または少なくとも2500kg、または少なくとも3000kg、またはそれ以上の未処理の供給原料を処理する能力を有し、連続モードまたはバッチモードで実行することができる。

0040

本発明の実施形態は、水生種のバイオマスから複数の生成物を回収する方法を提供する。本方法は、バイオマスを提供するステップと、バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するステップと、溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび第1の固相を生成するステップと、ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するステップと、湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップと、第1の固相を使用して湿ったバイオクルードを生産するステップと、湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するステップとを含み得、複数の生成物は、乾燥タンパク質濃縮物、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される生成物を含むことができ、複数の生成物中のタンパク質の少なくとも50%は、乾燥タンパク質濃縮物中にある。

0041

未処理の供給原料を、上述したように、成長システムから収穫することができる。未処理の供給原料は、成長システムからのバイオマス、および水または成長培地を含むことができる。バイオマスは、以下の特性のうちの少なくとも1つを含むことができる:成長が速いこと、培養、収穫、および処理することが安価であること、タンパク質が高濃度であること、環境への負担が小さいことなど。ある特定の実施形態では、バイオマスは、アオウキクサ類、藻類、ウキクサ、ミジンコウキクサ、蚊シダ、サンショウモ、ボタンウキクサなど、またはこれらの組合せを挙げることができる。

0042

未処理の供給原料は、例えば、傾斜震動ふるいを使用して、バイオリアクターから脱水ステーションに輸送することができる。脱水ステーションは、顧客/場所に特定の必要性、または施設のサイズに応じて、メイン処理建物またはメイン処理施設の内部に位置しても、バイオリアクター自体付近に位置してもよい。水は、ふるいを通って流れることができ、一方、湿ったバイオマスは、ふるいの下方に搬送することができる。湿ったバイオマスからの水の分離は、例えば、低振幅振動によって高めることができる。水は、バイオリアクター中にポンプで戻すことができる。任意選択により、水がバイオリアクター中にポンプで戻される前に、その栄養分レベルまたは組成を測定し、かつ/または必要に応じて修正することができる。ふるいは、湿ったバイオマスを収集システム内に届けることができ、そこで、次に湿ったバイオマスは、粉砕ユニット操作へと搬送され、供給される。脱水フェーズは、傾斜振動ふるい以外の脱水方法の複数の工程および/またはタイプを含む場合がある。

0043

いくつかの実施形態では、「脱水する」は、未処理の供給原料から水を除去する手順を指すことができる。いくつかの実施形態では、「脱水する」は、固相からジュース(例えば、タンパク質に富むジュース)を取り出す手順を指す場合がある。

0044

いくつかの実施形態では、溶解ステップは、溶解したバイオマスを生成するために、機械的な方法(粉砕とも呼ばれる)で、例えば、バイオマスを粉砕し(milling)、粉砕し(grinding)、または細断することによって実現される。すなわち、粉砕により、バイオマスおよびバイオマス葉状体を本質的に引き裂き、粉砕し、切り裂くことによって細胞壁を溶解させ、水、タンパク質、および他の成分を露出させ、したがって入手可能にすることができる。互換性のユニット操作には、ボールミル、コロイドミル、ナイフミル、ハンマーミル、粉砕ミル、ピューレマシン、フィルタープレスなど、またはこれらの組合せが含まれる。

0045

ボールミルは、内部に粉砕媒体を含んで、シリンダーの軸上で回転する水平または垂直のシリンダーを有することによって機能することができる。単に例として、回転速度は、1Hz、10Hz、もしくは20Hz、もしくは30Hz、もしくは40Hz、もしくは50Hz、もしくは60Hz、もしくは70Hz、もしくは80Hz、もしくは90Hz、もしくは100Hz、もしくは100Hz超、または1Hz〜10Hz、もしくは10Hz〜30Hz、もしくは30Hz〜50Hz、もしくは50Hz〜70Hz、70Hz〜90Hz、90Hz〜120Hzである。典型的な粉砕媒体として、セラミックステンレス鋼ガラスなど、またはこれらの組合せから構成されるボールを挙げることができる。粉砕媒体は、ボールミルの円運動によって回転させることができる。粉砕媒体が内壁に沿って上昇する場合、次いでこの媒体下降し、アオウキクサを粉砕することができる。互いに逆方向に動くボールの一定運動も、粉砕(grinding)効果をもたらすことができ、この効果は、アオウキクサの粉砕(mill)に役立つ。

0046

コロイドミルは、高い量の摩擦およびせん断力をもたらす一連の回転溝内にアオウキクサを導入することによって機能することができる。次いでこうした力は、アオウキクサをバラバラに切り裂くように作用する。

0047

ナイフミルは、上にブレード据え付けられた水平回転軸を使用することができる。回転子は高速で回転することができ、同時に材料が内部に構築された小さいフィードホッパーを介して供給される。材料を細断し、ミルの底部のふるいを通して放出することができる。このユニットは、アオウキクサ葉状体を本質的に切り裂くことによって、内部の細胞構造を露出し、より多くの水およびタンパク質を取り出すことを可能にすることができる。

0048

ハンマーミルは、ナイフミルと同様に操作することができるが、ブレードの代わりに、大きなとがっていないパドルを使用することができる。パドルは、のこぎり歯状のふるいに対してアオウキクサを押しつけ、高い応力およびせん断力を作り出すことができ、次いでこうした力は、植物の構造をバラバラにするように作用することができる。構造が十分に破壊された後、内部成分の一部、または本質的にすべてが抽出に利用可能となり得る。

0049

湿ったバイオマス、例えば、アオウキクサを粉砕し、または溶解させるための例示的な装置は、実例の目的のためだけに記載されており、本願の範囲を限定することは意図されていない。当業者は、本説明を読めば、粉砕機能または溶解機能を実施するのに他の装置も使用することができることを理解するはずである。

0050

ある特定の実施形態では、バイオマスは、一定の速度で溶解(または粉砕)手順に供給される一方で、他の実施形態では、これは、多様な速度で供給される。いくつかの実施形態では、バイオマスは、連続的に溶解(または粉砕)手順に供給される一方で、他の実施形態では、これは、断続的に供給される。供給速度および/または供給モードは、目標とする生産速度、本方法において使用される装置(複数可)、供給原料の特性など、またはこれらの組合せを含めた考慮事項に基づいて決定することができる。いくつかの実施形態では、供給速度は、少なくとも10kg/時間、または少なくとも50kg/時間、または少なくとも100kg/時間、または少なくとも200kg/時間、または少なくとも300kg/時間、または少なくとも400kg/時間、または少なくとも500kg/時間、または少なくとも600kg/時間、または少なくとも700kg/時間、または少なくとも800kg/時間、または少なくとも900kg/時間、または少なくとも1000kg/時間、または1000kg/時間超である。いくつかの実施形態では、供給速度は、10kg/時間〜200kg/時間、または200kg/時間〜400kg/時間、または400kg/時間〜600kg/時間、または600kg/時間〜800kg/時間、または800kg/時間〜1000kg/時間、または1000kg/時間超である。

0051

いくつかの実施形態では、湿ったバイオマスを溶解させるのに化学的方法が使用される。特定の実施形態では、溶解ステップは、湿ったバイオマスのpH値を変化させることによって実施される。pH値は、7.0超、または7.5超、または8.0超、または8.5超、または9.0超、または9.5超、または10.0超に上げることができる。湿ったバイオマスのpH値は、7.0〜7.5、または7.5〜8.0、または8.0〜8.5、または8.5〜9.0、または9.0〜9.5、または9.5〜10.0に維持することができる。湿ったバイオマスのpH値は、7.0〜14.0、または7.0〜13.0、または7.0〜12.0、または7.0〜11.0、または7.0〜10.0、または7.0〜10.5、または7.0〜10.0、または7.0〜9.5、または7.0〜9.0、または7.0〜8.5、または7.0〜8.0、または7.0〜7.5に維持することができる。pH値は、7.0未満、または6.5未満、または6.0未満、または5.5未満、または5.0未満、または4.5未満、または4.0未満、または3.5未満、または3.0未満に下げることができる。湿ったバイオマスのpH値は、3.0〜3.5、または3.5〜4.0、または4.0〜4.5、または4.5〜5.0、または5.0〜5.5、または5.5〜6.0、または6.0〜6.5、または6.5〜7.0に維持することができる。湿ったバイオマスのpH値は、3.0〜7.0、または3.5〜7.0、または4.0〜7.0、または4.5〜7.0、または5.0〜7.0、または5.5〜7.0、または6.0〜7.0、または6.5〜7.0に維持することができる。ある特定の実施形態では、溶解手順後の溶解したバイオマス、および水または成長培地を含む供給原料は、タンパク質を単離するための次の手順に直接送られ、他の実施形態では、供給原料は、タンパク質および/または他の生成物(複数可)を単離するための次の手順に送られる前に中和される。

0052

他の実施形態では、溶解ステップは、機械的方法と化学的方法の組合せを使用して実現される。

0053

いくつかの実施形態では、溶解ステップは、室温で、または大気圧で実施される。他の実施形態では、溶解ステップは、高温または高圧力で実施される。

0054

いくつかの実施形態では、アオウキクサバイオマスは、アオウキクサの成長の間にこの生物の表面に付着し、またはこの生物の中に取り込まれた毒素を除去するために、溶解手順の前または後に、衛生化手順(例えば、洗浄)を経由する。これは、浸水、吹き付け、または当技術分野で公知の他の方法により、アオウキクサバイオマスを溶液または溶媒に接触させることによって達成することができる。溶液または溶媒は、水溶液であっても、水性溶媒であってもよい。溶液または溶媒は、高温である場合がある。溶液または溶媒は、高圧で吹き付けることができる。一実施形態では、溶液または溶媒として水が使用される。いくつかの洗浄ステップが可能である。いくつかの実施形態では、アオウキクサバイオマスは、作物の洗浄に一般に使用される1つまたは複数の成分、例えば、脂肪酸、アルコール、または塩素などを含有する溶液または溶媒と最初に接触させられる。この溶液または溶媒に曝された後、次いでバイオマスは、水で再び洗浄される。この溶液または溶媒は、消毒薬として作用することができ、細菌、ウイルス、およびカビなどの微生物の量を著しく低減することができる。そのような微生物の低減レベルは、例えば、酸化剤の濃度、接触時間など、またはこれらの組合せを含めた要因に依存する。

0055

単に例として、脱水の後、アオウキクサを含む湿ったバイオマスは、衛生化を経由する。衛生化ユニットでは、巨視的な残骸、ならびに植物および動物などのより大きい環境生物が分離される(適用可能であるか、望ましい場合)。次いでアオウキクサは、酸化性溶液または酸化性溶媒とともに投与される水ですすがれる。この溶液または溶媒は、消毒薬として作用することができ、細菌、ウイルス、およびカビなどの微生物の量を著しく減らすことができる。そのような微生物の低減レベルは、例えば、酸化剤の濃度、アオウキクサとの接触時間など、またはこれらの組合せを含めた要因に依存する。

0056

いくつかの実施形態では、粉砕された、または溶解したアオウキクサは、第1の固相およびジュースに分離される。いくつかの実施形態では、溶解していないアオウキクサ(例えば、粉砕手順または溶解手順を伴わずに脱水から得られるアオウキクサ)が処理されることによって、第1の固相およびジュースが分離される。いくつかの実施形態では、粉砕された、または溶解したアオウキクサと溶解していないアオウキクサとの混合物が処理されることによって、第1の固相およびジュースに分離される。この目的は、大きい入力容量を取り扱うと同時に分離を実施する効率的な方法を提供することであり、この場合、最大量の可溶性タンパク質がアオウキクサジュースストリームとともに継続し得る。互換性のユニット操作には、デカンター遠心分離機、ベルトプレス、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、仕上げプレスなど、またはこれらの組合せが含まれる。

0057

デカンター遠心分離機は、固体およびジュースを含む混合物を、回転シリンダーにポンプで送ることによって稼働することができる。遠心力により固体が外壁に対して押しつけられる際、内部の回転スクロールは、固体を一端の排出部に向けて壁と反対に動かすことができる。固体排出端部は、漸減するサイズに合わせるために、スクロールとともに漸減する半径を有することができる。固体が、漸減する半径によって作り出される傾斜路を上るにつれて、固体を池の深さからボウルの中へと取り出すことができ、さらなる脱水を可能にする。次いで脱水された固体を連続的に排出することができる。ジュースを、遠心力を通じてデカンターの他端に向けて押し進めることができ、ジュースが他の側に移動する間、遠心力によって固体を取り出させることができる。

0058

ベルトプレスでは、小さいミクロンサイズの開口部を有する2本のピンと張ったベルトの間に、粉砕された、または溶解したアオウキクサを導入させることによって、機械的な圧縮を使用することができる。次いで、ベルトは、一連のローラーを通過することができ、ローラーにより、ベルト内の開口部を通じてジュースが絞り出される。次いでこびりついた固体を、このユニット操作の最後に2本のベルトが離れるところで排出することができる。ジュースは、ユニットの底部のパンに滴ることができ、そこで重力を使用して、ジュースを一般的な開口部を通じて排出し、下流に送ってさらに処理することができる。

0059

スクリュープレスでは、溶解したバイオマス葉状体から内部のジュースを絞り出すのに機械的圧縮を使用することができる。スクリュープレスは、スクリューオーガーに類似するデバイス中に材料を導入することによって稼働することができる。スクリュープレス上の回転軸は、材料を装置内に搬送することができ、装置内では、材料が進むにつれて、フライティング(flighting)、またはスクリュースレッド間の距離がより小さくなり、またはシャフトがより広くなる。フライティングの距離が減少するにつれて、スレッド間の全容積が減少し、圧縮効果を作り出す。アオウキクサをこれらのフライトの間で圧縮することができ、ジュースを放出することができる。湿ったバイオクルードをスクリュー内に保持するが、ジュースを放出させることができる、小さいミクロンサイズのメッシュふるいで回転軸を包むことができる。ジュースを取り出すことにより、湿ったバイオクルードの全体的な水分含量を減少させることができる。

0060

フィルタープレスは、容積式ポンプを使用し、粉砕された、または溶解したアオウキクサを一連のフィルターチャンバーにポンプで送ることによって稼働することができる。フィルターチャンバーは、容積式ポンプの圧力を使用して、ジュースおよび水を押し出すことができる小さいミクロンサイズの開口部を有することができる。十分な固体がフィルター内に蓄積すると、ジュースをさらに抽出することはできず、フィルターチャンバーの間のブラダー内に水または空気を注入し、フィルターケーキにさらなる圧力を作り出すことによって、「絞り」を導入することができる。ブラダーが外側に押す際、壁が内側に押すので、フィルターチャンバー上に追加の圧力をかけることができる。追加の液体(例えば、ジュース)を解放することができる。ジュースが十分に取り出された後、フィルタープレスチャンバーを開けることができ、固体フィルターケーキを排出することができ、ここで、固体は、さらなる処理、例えば、バイオクルード処理および/またはアオウキクサミール処理のために下流に進む。

0061

仕上げプレスは、スクリュープレスと同様に稼働することができるが、スレッドを有するスクリューの代わりに、ふるいのサイズに沿って材料を押すことができる、パドルを有する回転軸がある。そのため、材料のうち残っている固相を、仕上げプレスから排出することができる。

0062

ある特定の実施形態では、分離手順は、一定の速度、または多様な速度で実施される。分離手順は、連続的に、または断続的に実施される。

0063

ある特定の実施形態では、分離手順は、室温で、または大気圧で実施される。他の実施形態では、分離手順は、高温または大気圧で実施される。

0064

いくつかの実施形態では、分離手順は、1段階の分離を含み、湿ったバイオクルードは第1の固相を含む。他の実施形態では、分離手順は、2段階の分離、または3段階、もしくはそれ以上の段階の分離を含み、ここで、第1の固相は、さらに処理されることによって、この固体からさらなるジュースが抽出され、1つの段階で生成された固相を、次の分離段階に送ることができる。複数段階の分離は、同じ分離装置を使用して実施することができる。少なくとも1つの段階を、他の1つまたは複数の段階と異なる分離装置を使用して実施してもよい。第1の固相からジュースをさらに取り出すことは、1つまたは複数の利点を有し、この利点には、湿ったバイオクルードの総水分含量の減少、バイオクルード乾燥機にかかる運営費および資本経費の低下、バイオマスからジュースを回収する効率の増大、バイオマスからタンパク質を回収する効率の増大などが含まれる。

0065

単に例として、バイオマスは、ベルトプレスで圧搾されることによって、ジュースおよび第1の固相が生成され、第1の固相は、スクリュープレスで圧搾されることによって、さらなるジュースおよび湿ったバイオクルードが生成される。いくつかの実施形態では、ベルトプレスは、バイオマスの一次圧搾段階(または一次ジュース分離段階)である。溶解した(もしくは粉砕された)、または溶解していない、あるいはこれらの組合せのバイオマスは、穴の開いた2本のベルトフィルターの間のホッパーからポンプで送られる。間にバイオマスを担持するこれらのベルトは、一連のローラーに通される。ベルトがローラーを通過する際、バイオマスから内部のジュースが放出されることによって、ジュースおよび第1の固相が生成される。放出されたジュースは、水、ならびに可溶性タンパク質およびミネラルなどの水溶性化合物を含む。プレスを通過した後、第1の固相は、例えば、こすり取りによって取り出される。ある特定の実施形態では、第1の固相は、二次圧搾段階に送られる。ある特定の実施形態では、スクリュープレスが二次圧搾段階で使用される。スクリュープレスでは、第1の固相から残っている内部のジュースを絞り出すことによって、ジュースおよび湿ったバイオクルードを生成するために、スクリューの機械的圧縮を使用する。いくつかの実施形態では、ここで生成されたジュースは、さらに処理するために、一次圧搾段階および/または任意の他の圧搾段階(複数可)で生成されたジュースと合わされる。スクリュープレスを通過した後、圧搾された固体、すなわち、湿ったバイオクルードは、例えば、乾燥によってさらに処理するために、例えば、大きな可動式ホッパー内に収集される。

0066

別の例として、溶解した(もしくは粉砕された)、または溶解していない、あるいはこれらの組合せのバイオマスは、ジュースおよび第1の固相を得るための一次分離のためにデカンター遠心分離機に送られる。第1の固相は、第1の固相からジュースをさらに分離するために、1つまたは複数の機械的圧搾段階に送られる。遠心分離機、および1つまたは複数の機械的圧搾段階から得られたジュースは、さらに処理するために合わされる。1つの機械的圧搾段階が使用される場合、湿ったバイオクルードは、その機械的圧搾から得られる。1つを超える機械的圧搾が使用される場合、1つの圧搾段階で生成された固相を、次の圧搾段階に送ることができ、湿ったバイオクルードは、最後の圧搾段階から得られる。1つまたは複数の機械的圧搾段階は、ベルトプレス、スクリュープレス、フィルタープレスなど、またはこれらの組合せを含めた圧搾装置を使用して実施することができる。

0067

バイオマス、例えば、アオウキクサのジュースおよび固相を分離するための例示的な装置は、実例の目的のためだけに記載されており、本願の範囲を限定することは意図されていない。当業者は、本説明を読めば、この機能を実施するために、他の装置も使用することができることを理解するはずである。

0068

いくつかの実施形態では、分離手順によって生成されたジュースは、濾過されることによって、濾過されたジュースおよび第2の固相が生成される。ジュースから粗い固体を濾過するのに、いくつかの異なる互換性のユニット操作を使用することができる。これらのユニット操作には、例えば、円振動分離器、直線運動シェーカー/斜め運動シェーカー、デカンター遠心分離機、フィルタープレスなど、またはこれらの組合せを使用することが含まれる。

0069

円振動分離器は、円形振動ベッド上に液体ストリーム(例えば、ジュース)を導入することによって稼働し、過剰の固体を取り出すことができる。ベッドは、液体は通過することができ、固体はふるい上に残ることができるフィルターメッシュを含有することができる。円運動の振動は、固体が円形ベッドの外壁に向けて押されることを可能にし、連続的に振動し、脱水することができる。次いで固体を、サイドポートを通して排出することができ、ここでこれらを再循環し、または湿ったバイオクルードとともに処理することができる。第1のふるいを通過する流体は、下のより小さいメッシュのふるいを用いて、第2の(または第3の)選別を受けることができる。最後に、液体(例えば、濾過されたジュース)は、ユニットの底部の堅固な容器内に収集され、放出され、ここでこの液体を、さらに処理するためにポンプでさらに下流に送ることができる。

0070

直線(または斜め)運動シェーカーは、円振動分離器と非常に同様に稼働することができるが、材料が円の外壁に向かって押される代わりに、固体が、他の端で排出されるまで、リニアシェーカーの経路に沿って連続的に振動することができる。液体は、円振動分離器と同様にフィルターふるいを通過することによって、濾過されたジュースを形成することができ、さらに処理するために、下方へポンプで送られる。

0071

デカンター遠心分離機を使用することができる。回転して遠心力を生じさせている円柱状ユニット内に、固体を含む液体を導入することができる。固体を外側の壁に押しつけることができ、そこで回転スクロールが固体を出口に向かって搬送する。ジュースは、他端で排出することができ、そこで遠心力が持続することによって、液体から固体が分離されて、濾過されたジュースが形成される。

0072

本願の他で記載されるフィルタープレスも、液体(例えば、ジュース)から固体を取り出すことによって、濾過されたジュースを形成するために使用することができる。

0073

単に例として、濾過は、フィルターを使用して実施することができる。いくつかの実施形態では、106マイクロメートルの振動スクリーンフィルターが使用される。106マイクロメートル以外のメッシュサイズを有するフィルター、または振動型以外のフィルターも使用することができる。濾過手順用の適当なメッシュサイズには、1000マイクロメートル未満、または800マイクロメートル未満、または600マイクロメートル未満、または500マイクロメートル未満、または400マイクロメートル未満、または300マイクロメートル未満、または200マイクロメートル未満、または180マイクロメートル未満、または150マイクロメートル未満、または120マイクロメートル未満、または100マイクロメートル未満、または90マイクロメートル未満、または80マイクロメートル未満、または70マイクロメートル未満、または60マイクロメートル未満、または50マイクロメートル未満、または40マイクロメートル未満、または30マイクロメートル未満、または20マイクロメートル未満が含まれる。

0074

ある特定の実施形態では、濾過は、室温で、または大気圧で実施される。他の実施形態では、濾過は、高温もしくは低温、または高圧もしくは低圧、または真空で実施される。

0075

ある特定の実施形態では、第2の固相が分離手順に送られる。他の実施形態では、第2の固相は、さらに処理するために、分離手順によって生成された湿ったバイオクルードと合わされる。特定の実施形態では、湿ったバイオクルードの含水量は、90重量%未満、または80重量%未満、または70重量%未満、または60重量%未満、または50重量%未満、または40重量%未満である。

0076

いくつかの実施形態では、濾過されたジュースは、清澄にされることによって、清澄化されたジュースおよび第3の固相が生成される。この清澄化手順は、タンパク質を精製する前の濾過手順で取り出されない、濾過されたジュース中のより小さい粒子の最終分離となり得る。この手順は、ポリッシング(polishing)と呼ばれる場合もある。この手順は、対象とする生成物の特定の必要性に応じて、任意選択のものとすることができる。これらの残っている固体は、粒径が非常に小さい場合がある。濾過されたジュースは、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機、マイクロ濾過、限外濾過など、またはこれらの組合せを使用して清澄にすることができる。濾過されたジュースを清澄にするのに遠心分離機が使用される場合、清澄化手順によって生成された清澄化されたジュースは、スピン濾過された(spun−filtered)ジュースと呼ばれる場合もある。

0077

高速ディスクスタック遠心分離機を使用することができる。濾過されたジュースを遠心分離機内にポンプで送ることができ、そこで遠心力により、傾斜したディスクの経路に沿って外向きに濾過したジュースを押しつけることができる。固体は、ディスクの下向きの斜面に押しつけることができ、ジュースは、ディスクに沿って上向きに出口へと押される。固体は、連続的または断続的に排出することができる。排出された固体は第3の固相を形成し、排出されたジュースは、清澄化されたジュースを形成する。

0078

マイクロ濾過および限外濾過では、粒径に基づいて望まれない粒子を分離して取り出すのに多孔質膜を使用することができる。フィルター媒体のサイズおよびタイプは、濾過されたジュースから異なる成分を選択的に分離して取り出すために様々となり得る。

0079

清澄化手順により、第3の固相中の炭水化物ならびに繊維の大部分を捕捉することができる。いくつかの実施形態では、第3の固相は、第3の固相中のタンパク質をさらに回収し、それによってタンパク質の損失を低減するために、分離装置、例えば、デカンター、ベルトプレス、スクリュープレスなどに送られる。他の実施形態では、第3の固相は、さらに処理するために、湿ったバイオクルードと合わせることができる。

0080

いくつかの実施形態では、清澄化されたジュースは、さらに処理されるまで、貯蔵タンク、例えば、冷蔵貯蔵タンクにポンプで送られる。冷蔵貯蔵タンクは、室温未満の温度で維持される。特定の実施形態では、冷蔵貯蔵タンクは、50℃未満、または40℃未満、または30℃未満、または25℃未満、または20℃未満、または15℃未満、または10℃未満、または5℃未満、または2℃未満の温度で維持される。さらに処理されるまで低温(low temperate)で清澄化されたジュースを貯蔵することにより、タンパク質分解活性を低減することができ、したがって、以下に記載されるさらなる処理を通じたタンパク質回収効率を改善することができる。清澄化手順で形成されたジュースは、「清澄化されたジュース」または「ポリッシュトジュース」と呼ばれる場合がある。例えば、清澄化手順で形成されたジュースは、貯蔵タンク(例えば、ジュースタンク)に入る前では「ポリッシュトジュース」と呼ばれ、貯蔵タンク(例えば、ジュースタンク)を出た後では「清澄化されたジュース」と呼ばれる。例えば、図37を参照。他の実施形態では、清澄化されたジュースは、貯蔵タンクに貯蔵されることなく、さらなる処理へと直接送られる。

0081

タンパク質含有液体は、これからタンパク質を凝固させるように処理することによって、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成することができる。この手順は、タンパク質沈殿と呼ばれる場合もある。タンパク質沈殿は、熱処理酸処理、または様々な他の方法を使用して達成することができる。タンパク質含有液体は、清澄(またはポリッシュト)ジュース、濾過されたジュース(清澄化手順がまったく実施されない場合)などを含むことができる。本願のいくつかの部分では、タンパク質含有液体は、清澄化されたジュースを指す。

0082

いくつかの実施形態では、清澄化されたジュース中のタンパク質は、酸処理によって凝固され(酸沈殿とも呼ばれる)、それによって清澄化されたジュースのpHが下げられる。pHは、7.0未満、または6.5未満、または6.0未満、または5.5未満、または5.0未満、または4.5未満に下げられる場合がある。清澄化されたジュースのpHが下がることにより、ある特定のタンパク質を、清澄化されたジュースから凝固および沈殿させることによって、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成することができる。

0083

清澄化されたジュースのpHは、例えば、塩酸、硫酸など、またはこれらの組合せを使用して下げることができる。酸は、これがこの手順で使用される形態で添加することができる。あるいは、酸は、インサイツで生成することができる。塩酸が使用される例示的な実施形態では、酸は、無水塩酸の形態で供給することができ、または清澄化されたジュースに硫酸および塩化ナトリウムの両方を添加することによって、インサイツで生成することができる。

0084

pHが下げられた清澄化されたジュースの温度は、室温、または室温未満に維持することができる。単に例として、温度は、30℃未満、または25℃未満、または20℃未満、または15℃未満、または10℃未満、または5℃未満、または0℃未満に維持される場合がある。

0085

他の実施形態では、清澄化されたジュース中のタンパク質は、温度操作によって凝固される場合がある。本明細書において、この手順は、加熱凝固または加熱沈殿と呼ばれる。特定の例示的な実施形態では、清澄化されたジュースは、一連の熱交換器を含有する加熱沈降分離装置(熱交換器と同様)に、調節された流量で、ポンプで送ることができる。熱交換器は、プレート熱交換器、またはチューブインチューブ熱交換器であってもよい。熱は、例えば、暖房用油、水、蒸気など、またはこれらの組合せを含めた加熱媒体によって導入することができる。熱媒体と清澄化されたジュースは、並流様式または逆流様式で相互作用させることができる。本明細書において、並流様式は、加熱沈降分離装置内で、熱媒体の流れの温度勾配が清澄化されたジュースの流れの温度勾配と本質的に同じ方向にあることを示し、逆流様式(counter−current matter)は、加熱沈降分離装置内で、熱媒体の流れの温度勾配が清澄化されたジュースの流れの温度勾配と本質的に反対の方向にあることを示す。加熱沈降分離装置では、清澄化されたジュースは、40℃〜100℃、または50℃〜95℃、または60℃〜90℃、または70℃〜90℃、または80℃〜85℃の第1の温度に加熱することができる。加熱沈降分離装置では、清澄化されたジュースは、40℃超、または50℃超、または60℃超、または70℃超、または80℃超の第1の温度に加熱することができる。次いで加熱された清澄化されたジュースを、100℃未満、または90℃未満、または80℃未満、または70℃未満、または60℃未満、または50℃未満、または40℃未満、または30℃未満の第2の温度に急速に冷却することができる。冷却は、60分未満、または50分未満、または40分未満、または30分未満、または20分未満、または15分未満、または10分未満、または5分未満、または3分未満、または2分未満、または1分未満で達成される場合がある。この加熱および冷却により、清澄化されたジュースからタンパク質を強制的に凝固および沈殿させて、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成することができる。加熱および/または冷却は、上記に記載した以外の装置で実施することができることが理解される。

0086

本明細書において、「ブロス」は、例えば、酸処理、または加熱凝固(もしくは加熱沈殿)など、あるいはこれらの組合せによるタンパク質凝固によって生成される湿ったタンパク質濃縮物を含む混合物を指す。

0087

清澄化されたジュース中のタンパク質は、pH変化と温度変化の組合せによって凝固させることができる。特定の例示的な実施形態では、清澄化されたジュース中のタンパク質を、温度操作により凝固させることによって、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成することができる。次いでブロスは、湿ったタンパク質濃縮物を部分的に取り出す前または後に、ブロスのpHを下げることによる二次タンパク質凝固を経由することによって、ブロス中に残っているタンパク質の少なくとも一部を沈殿させることができる。

0088

いくつかの実施形態では、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスは、湿ったタンパク質濃縮物を収集するために、さらに処理することができる。残っている液相は、「液状物」と呼ばれる。これは、例えば、濾過、遠心分離など、またはこれらの組合せによって実現することができる。単に例として、湿ったタンパク質濃縮物は、膜フィルターを使用して、濾過によってブロスから収集される。

0089

他の例示的な実施形態では、高速マルチディスクスタック遠心分離機が使用される。湿ったタンパク質濃縮物は、遠心分離によって、上澄液体(「液状物」と呼ばれる)から分離することができる。遠心分離機の内部では、液状物は、求心力によって遠心分離機の頂部に強制的に向けられ、ポンプで送り出すことができ、一方、より濃い湿ったタンパク質濃縮物は、底部で収集することができ、定期的または連続的に遠心分離機から排出することができる。液状物は、タンパク質内容物をさらに回収するために、2回目の上述したタンパク質凝固手順および/または分離手順を経由することができる。これらの手順を経た後、液状物を廃棄し、または成長システムに再循環させることができる。

0090

ブロスから分離された湿ったタンパク質濃縮物は、例えば、水を使用して洗浄することによって、不純物を除去することができる。この洗浄手順は任意選択である。単に例として、水が湿ったタンパク質濃縮物に添加され、所望の混合を実現するのに十分なある特定の混合時間混合される。水の量および/または条件(例えば、温度、pH、活性清浄剤など、またはこれらの組合せ)は、作業を最適にするように選択することができる。水は、必要に応じて活性清浄剤を含んでもよい。洗浄された湿ったタンパク質濃縮物は、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機、沈殿槽(もしく浄化器)、デカンター遠心分離機など、またはこれらの組合せを使用して、湿ったタンパク質濃縮物と洗浄水の混合物から収集することができる。

0091

湿ったタンパク質濃縮物と洗浄水の混合物は、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機を使用して、別の遠心分離にかけることができ、そこで洗浄液状物(もしくは上澄)が取り出され、洗浄された湿ったタンパク質濃縮物が排出される。

0092

沈殿槽または浄化器は、湿ったタンパク質濃縮物と洗浄水の混合物をタンクに導入することによって稼働することができ、このタンク内で、凝固タンパク質は塊になる。タンパク質を含有するより重い粒子は、重力沈降によって洗浄液状物から分離される。沈殿槽または浄化器は、分離を高めるために設計された一連のプレートおよび/またはトレイを含む場合がある。洗浄液状物は、最適化されたタンパク質回収(混合物からの取り出し)を容易にすることができるタンク上のある位置で排出される。

0093

次いで洗浄された湿ったタンパク質濃縮物を、タンパク質乾燥機を使用して乾燥することができる。

0094

ブロスから分離された湿ったタンパク質濃縮物、または洗浄手順が使用される場合、洗浄された湿ったタンパク質濃縮物は、例えば、蒸発、乾燥など、またはこれらの組合せを含めたさらなる処理がされるまで、分解を低減し、高品質を維持するように、貯蔵のために冷蔵することができる。単に例として、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)は、さらに処理されるまで、冷蔵貯蔵タンクに貯蔵される。冷蔵貯蔵タンクは、室温未満の温度で維持することができる。特定の実施形態では、冷蔵貯蔵タンクは、50℃未満、または40℃未満、または30℃未満、または25℃未満、または20℃未満、または15℃未満、または10℃未満、または5℃未満、または0℃未満、または−5℃未満、または−10℃未満の温度で維持される。

0095

湿ったタンパク質濃度(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)は、以前のユニット操作の組合せに応じて、高い水分含量(または含水量)を含有する場合がある。高い水分含量(または含水量)は、例えば、タンパク質乾燥操作を含む本方法の資本支出および運用支出に直接インパクトを与え得る。異なる水分含量(または含水量)も適当なタンパク質乾燥機のタイプに影響し得る。任意選択により、乾燥手順の前に、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)の水分含量(または含水量)を下げるために、蒸発手順を含めることができる。蒸発は、例えば、機械的な手段、熱的な(蒸発による)手段など、またはこれらの組合せによって実施することができる。単に例として、蒸発は、フィルタープレス、蒸発器など、またはこれらの組合せを使用して実施される。

0096

蒸発器は、材料ストリーム(例えば、湿ったタンパク質濃縮物、または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)から水分および/または揮発分を除去することができる。蒸発器は、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)の物理的特性および形態学的特性に基づいて選択することができる。例示的なスタイルまたはタイプの蒸発器には、上昇薄膜蒸発器流下膜式蒸発器自然循環蒸発器(垂直または水平)、撹拌薄膜蒸発器、多効蒸発器などが含まれる。熱は、蒸発器に直接、またはヒートジャケットを通じて間接的に供給することができる。熱は、未処理の源(例えば、天然ガスプロパンなどの燃焼、またはボイラーからの蒸気)に由来しても、廃熱ストリーム(乾燥機の排ガス)に由来してもよい。湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)から水分を除去することにより、水分含量(または含水量)を減少させ、したがって、タンパク質乾燥操作で除去される必要のある水の総量を低減することができる。

0097

いくつかの実施形態では、湿ったタンパク質濃縮物が乾燥されることによって、乾燥タンパク質濃縮物が生成される。乾燥手順により、湿ったタンパク質濃縮物(または蒸発手順を伴った、もしくは伴わない、洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)の水分含量を所望のレベルに低減することができる。乾燥手順の温度は、対象とする生成物の重要な特性に損傷を与え得る値を超えなくてもよい。乾燥タンパク質濃縮物は、魚粉、動物飼料、さらなる処理(例えば、ペレット化)の供給原料など、またはこれらの組合せとして使用することができる。単に例として、乾燥タンパク質濃縮物は、人が使用するためのより高いタンパク質濃度を有するタンパク質生成物を生成するための供給原料として使用される。特に、ある特定の実施形態の乾燥タンパク質濃縮物は、ダイズタンパク質分離物の効果的な代替品であり、これらは現在、人間用食品において多数使用されている。

0098

乾燥手順は、例えば、スプレー乾燥機、ダブルドラム乾燥機、フラッシュ乾燥機など、またはこれらの組合せを使用して実施することができる。いくつかの実施形態では、入口温度(乾燥機への入口での温度)は、25℃超、または50℃超、または75℃超、または100℃超、または125℃超、または150℃超、または175℃超、または200℃超、または225℃超、または250℃超、または275℃超、または300℃超、または325℃超、または350℃超、または375℃超、または400℃超、または425℃超、または450℃超、または475℃超、または500℃超である。いくつかの実施形態では、入口温度は、25℃〜50℃、または50℃〜75℃、または75℃〜100℃、または100℃〜125℃、または125℃〜150℃、または150℃〜175℃、または175℃〜200℃、または200℃〜225℃、または225℃〜250℃、または250℃〜275℃、または275℃〜300℃、または300℃〜325℃、または325℃〜350℃、または350℃〜375℃、または375℃〜400℃、または400℃〜425℃、または425℃〜450℃、または450℃〜475℃、または475℃〜500℃、または500℃超である。いくつかの実施形態では、入口温度は、50℃〜100℃、または100℃〜150℃、または150℃〜200℃、または200℃〜250℃、または250℃〜300℃、または300℃〜350℃、または350℃〜400℃、または400℃〜450℃、または450℃〜500℃、または500℃超である。いくつかの実施形態では、出口温度(乾燥機からの出口での温度)は、300℃未満、または275℃未満、または250℃未満、または225℃未満、または200℃未満、または175℃未満、または150℃未満、または125℃未満、または100℃未満、または75℃未満、または50℃未満、または25℃未満である。いくつかの実施形態では、出口温度は、300℃〜275℃、または275℃〜250℃、または250℃〜225℃、または225℃〜200℃、または200℃〜175℃、または175℃〜150℃、または150℃〜125℃、または125℃〜100℃、100℃〜75℃、または75℃〜50℃、または50℃〜25℃、または25℃未満である。いくつかの実施形態では、出口温度は、300℃〜250℃、または250℃〜200℃、または200℃〜150℃、または150℃〜100℃、100℃〜50℃、または50℃〜25℃、または25℃未満である。

0099

スプレー乾燥機は、表面積が増大した(または表面積と体積の比が増大した)、タンパク質を含有する小液滴を作り出す目的のために、供給原料をポンプでノズルまたは噴霧器に通して送ることによって稼働することができる。表面積の増大(または表面積と体積の比の増大)により、効率が改善された乾燥を可能にすることができる。乾燥チャンバー内直接注入される熱風は、タンパク質を含有する液滴を乾燥させることができ、次いでこれを、収集容器、例えば、サイクロンバッグハウスなど、またはこれらの組合せなどに空気による空気圧運ぶことができる。単に例として、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)は、冷蔵貯蔵庫から、または遠心分離機もしくは他の上流の装置からスプレー乾燥機へと搬送される。スプレー乾燥機には、霧状ミストを加熱された乾燥チャンバー内に噴霧するための高速遠心噴霧器を使用することができる。霧状ミストは、より大きい表面積を作り出し、したがって、乾燥効率を増大させることができる。水は、小粒子が底部へと落下する際に蒸発することができる。次いで、乾燥タンパク質ミールとも呼ばれる乾燥タンパク質濃縮物は、サイクロン分離器、バッグハウスなど、またはこれらの組合せを使用して収集することができる。

0100

ダブルドラム乾燥機は、2つのシリンダーを反対方向に回転させることによって稼働することができる。湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)は、シリンダーの表面、またはドラムに注入され、これらは、蒸気を用いて間接的に加熱することができる。加熱された表面との直接接触により、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)を乾燥させることができる。次いでフレーク(または乾燥タンパク質濃縮物)を、シリンダードラムの表面からこすり取り、収集することができる。

0101

フラッシュ乾燥機は、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)を、ループの外側へと接線方向に注入される熱風を用いて、閉じたループシステム内に落下させることができる。加熱された空気が、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)をループの外側の縁部に沿って搬送し、連続的に乾燥させ、粒径を小さくすることができる。粒径および水分含量(または含水量)が望ましいレベルに低減された後、生成物(乾燥タンパク質濃縮物)を、収集装置、例えば、サイクロン、バッグハウスなど、またはこれらの組合せなどに空気圧で移すことができる。

0102

いくつかの実施形態では、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)の水分含量(または含水量)が、特定の乾燥機が入力量として許容することができるものより高い場合、逆混合手順が使用される。逆混合は、乾燥機内に搬送される固体含量を高めるために、乾燥した最終生成物(乾燥タンパク質濃縮物)を、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)と混合することによって実施される。

0103

いくつかの実施形態では、乾燥機を出る乾燥タンパク質濃縮物は、様々なサイズの業界標準バッグまたはドラムに包装および/または密封される。業界標準の密封方法を使用することによって、適切な有効期間および輸送条件を保証することができる。バッグまたはドラムは、例えば、その意図された用途、有効期間、指示された貯蔵条件、輸送条件、組成など、またはこれらの組合せに関する印刷された指示書または仕様書を含むことができる。

0104

いくつかの実施形態では、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)は、水分含量(または含水量)を低減するために乾燥手順にかけられることによって、乾燥タンパク質濃縮物が生成される。乾燥タンパク質濃縮物の水分含量(または含水量)は、乾燥タンパク質濃縮物の40重量%未満、または30重量%未満、または20重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満である。乾燥バイオクルードの固体含量は、乾燥バイオクルードの少なくとも60重量%、または少なくとも70重量%、または少なくとも80重量%、または少なくとも90重量%、または少なくとも95重量%である。

0105

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物のタンパク質濃度(または純度)は、乾燥タンパク質濃縮物の30重量%〜95重量%、または40重量%〜90重量%、または50重量%〜85重量%、または60重量%〜80重量%、または70重量%〜75重量%とすることができる。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物のタンパク質濃度(または純度)は、乾燥タンパク質濃縮物の30重量%超、または40重量%超、または50重量%超、または60重量%超、または70重量%超、または75重量%超、または80重量%超である。乾燥タンパク質濃縮物の残りは、炭水化物、ミネラルなど、またはこれらの組合せを含む場合がある。

0106

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、1つまたは複数の必須アミノ酸を含む。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、ロイシンイソロイシンリジンメチオニンフェニルアラニントレオニン(theronine)、トリプトファンバリンヒスチジンアルギニンアスパラギン酸セリングルタミン酸プロリングリシンアラニンチロシン、およびシステインから選択される1つまたは複数のアミノ酸を含む。いくつかの実施形態では、1つの必須アミノ酸の濃度は、乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも1g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも1.5g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも2g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも2.5g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも3g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも4g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも5g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも6g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも7g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも8g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも9g、または乾燥タンパク質濃縮物100g当たり少なくとも10gである。いくつかの実施形態では、1つの必須アミノ酸の濃度は、乾燥タンパク質濃縮物から精製されたタンパク質の重量百分率によって評価され、タンパク質100g当たり少なくとも1g、またはタンパク質100g当たり少なくとも1.5g、またはタンパク質100g当たり少なくとも2g、またはタンパク質100g当たり少なくとも2.5g、またはタンパク質100g当たり少なくとも3g、またはタンパク質100g当たり少なくとも4g、またはタンパク質100g当たり少なくとも5g、またはタンパク質100g当たり少なくとも6g、またはタンパク質100g当たり少なくとも7g、またはタンパク質100g当たり少なくとも8g、またはタンパク質100g当たり少なくとも9g、またはタンパク質100g当たり少なくとも10gである。

0107

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満、または4重量%未満、または3重量%未満、または2重量%未満、または1重量%未満の脂肪含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の脂肪含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の1重量%〜50重量%、または2重量%〜40重量%、または5重量%〜30重量%、または8重量%〜20重量%、または10重量%〜15重量%の脂肪含量を含む。乾燥タンパク質濃縮物は、所望の脂肪含量を満たすようにさらに処理することができる。

0108

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満、または4重量%未満、または3重量%未満、または2重量%未満、または1重量%未満の灰分含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の灰分含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の1重量%〜50重量%、または2重量%〜40重量%、または3重量%〜30重量%、または3重量%〜20重量%、または3重量%〜15重量%、または3重量%〜10重量%、または5重量%〜10重量%、または5重量%〜15重量%の灰分含量を含む。乾燥タンパク質濃縮物は、所望の灰分含量を満たすようにさらに処理することができる。

0109

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満、または4重量%未満、または3重量%未満、または2重量%未満、または1重量%未満の炭水化物含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の炭水化物含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の1重量%〜50重量%、または2重量%〜40重量%、または5重量%〜30重量%、または8重量%〜20重量%、または10重量%〜15重量%の炭水化物含量を含む。乾燥タンパク質濃縮物は、所望の炭水化物含量を満たすようにさらに処理することができる。

0110

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物の20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または8重量%未満、または5重量%未満、または4重量%未満、または3重量%未満、または2重量%未満、または1重量%未満の繊維含量を含む。

0111

単に例として、本明細書に記載される方法によって生産される乾燥タンパク質濃縮物は、表2に要約した、以下の内容物を含む。

0112

0113

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物の他の特性、例えば、粒径、細菌基準など、またはこれらの組合せは、意図された目的に適している。いくつかの実施形態では、一般細菌数は、100,000cfu/g未満、または80,000cfu/g未満、または60,000cfu/g未満、または50,000cfu/g未満、または40,000cfu/g未満、または30,000cfu/g未満、または25,000cfu/g未満、または20,000cfu/g未満、または15,000cfu/g未満である。いくつかの実施形態では、ミールは、検出可能な(detectible)レベルのE.coliを含まない。いくつかの実施形態では、ミールは、検出可能なレベルのsalmonellaを含まない。いくつかの実施形態では、ミールは、500/g未満、または400/g未満、または300/g未満、または250/g未満、または200/g未満、または150/g未満、または100/g未満、または50/g未満の酵母/カビを含む。

0114

湿ったバイオクルードは、上述した以下の手順のうちの任意の1つまたは組合せによって生成することができる:溶解手順、分離手順、濾過手順、および清澄化手順。湿ったバイオクルードを上述したように処理することによって、タンパク質内容物をさらに抽出することができる。湿ったバイオクルードは、他の用途のために所望の特性(例えば、所望の粒径および/または水分含量)まで、例えば、乾燥させることによってさらに処理することができる。乾燥バイオクルードは、発電所の供給原料、生物燃料変換用の供給原料など、またはこれらの組合せとして使用することができる。乾燥バイオクルードは、貯蔵し、または適用するために、例えばペレット化によってさらに処理することができる。バイオクルード乾燥ステップは、例えば、流動床乾燥機、スピンフラッシュ乾燥機、フラッシュ乾燥機、ドラム乾燥機、ロータリー乾燥機など、またはこれらの組合せを使用して実施することができる。いくつかの実施形態では、入口温度(乾燥機への入口での温度)は、25℃超、または50℃超、または75℃超、または100℃超、または125℃超、または150℃超、または175℃超、または200℃超、または225℃超、または250℃超、または275℃超、または300℃超、または325℃超、または350℃超、または375℃超、または400℃超、または425℃超、または450℃超、または475℃超、または500℃超である。いくつかの実施形態では、入口温度は、25℃〜50℃、または50℃〜75℃、または75℃〜100℃、または100℃〜125℃、または125℃〜150℃、または150℃〜175℃、または175℃〜200℃、または200℃〜225℃、または225℃〜250℃、または250℃〜275℃、または275℃〜300℃、または300℃〜325℃、または325℃〜350℃、または350℃〜375℃、または375℃〜400℃、または400℃〜425℃、または425℃〜450℃、または450℃〜475℃、または475℃〜500℃、または500℃超である。いくつかの実施形態では、入口温度は、50℃〜100℃、または100℃〜150℃、または150℃〜200℃、または200℃〜250℃、または250℃〜300℃、または300℃〜350℃、または350℃〜400℃、または400℃〜450℃、または450℃〜500℃、または500℃超である。いくつかの実施形態では、出口温度(乾燥機からの出口における温度)は、300℃未満、または275℃未満、または250℃未満、または225℃未満、または200℃未満、または175℃未満、または150℃未満、または125℃未満、または100℃未満、または75℃未満、または50℃未満、または25℃未満である。いくつかの実施形態では、出口温度は、300℃〜275℃、または275℃〜250℃、または250℃〜225℃、または225℃〜200℃、または200℃〜175℃、または175℃〜150℃、または150℃〜125℃、または125℃〜100℃、100℃〜75℃、または75℃〜50℃、または50℃〜25℃、または25℃未満である。いくつかの実施形態では、出口温度は、300℃〜250℃、または250℃〜200℃、または200℃〜150℃、または150℃〜100℃、100℃〜50℃、または50℃〜25℃、または25℃未満である。

0115

流動床乾燥機は、加熱した空気を材料(例えば、湿ったバイオクルード)に直接または間接的に通過させた振動ベッド上に材料を導入することによって稼働し、材料を乾燥させることができる。この振動および空気により、材料の流動化された懸濁液を作り出すことができ、それにより、乾燥される表面積を増大させることができる。この効果は、流動床乾燥を、湿ったバイオクルードを所望の特性まで乾燥させることへの効率的で拡大縮小できる解決策にすることができる。

0116

スピンフラッシュ乾燥機は、湿ったバイオクルードを撹拌されたバットに導入することによって、これを乾燥させることができ、このバットは、空気圧が懸濁液効果を作り出す際に材料を懸濁させる。次いでサイズが低減された粒子は、空気流によって、乾燥チャンバーの頂部のクラシファイヤー(classifier)を通して、サイクロン、バッグハウスなどの収集装置へと運ぶことができ、次いでそこで、材料が収集される。

0117

フラッシュ乾燥機は、湿ったバイオクルードを閉じたループ内に導入させることによって稼働することができる。ループの壁に沿って接線方向に熱風を注入することができ、この熱風は、湿ったバイオクルードをループ内で連続的に強制的に移動させ、壁に沿って乾燥させる。材料ロールを壁に沿って空気流によって動かすことによって、粒径低減効果を作り出すことができ、粒子のサイズが十分に小さくなると、粒子は、空気から自由に流れ出ることができ、ループの内側部分に位置した排ガスパイプに沿って、サイクロン、バッグハウスなどの収集装置へと運ばれることによって収集され得る。

0118

ドラム乾燥機は、大きな容器である場合がある。これは、バッチモード、連続モード、または半連続モードで稼働することができる。この容器は、作動させられると軸に沿って回転することができ、この場合、容器内に直接、または容器上の加熱ジャケットを通じて間接的に熱をかけることができる。湿ったバイオクルードを直接乾燥させるために熱風を容器内に直接導入することができ、または、間接的な加熱(および/または乾燥)のために、容器の加熱ジャケット内に暖房用油を導入することができる。湿ったバイオクルードは、水分含量(または含水量)が十分に低減されるまで回転させ、次いでバッチモードまたは連続モードで取り出すことができる。

0119

ロータリー乾燥機は、湿ったバイオクルードを一端部で導入し、乾燥機の反対の端部に重力または空気圧で搬送することができる長い円柱状の乾燥機である。熱は、乾燥機内に並流もしくは逆流で吹く熱風を用いて直接的に、または乾燥機の外側の層を囲繞している加熱ジャケット内の加熱された油を使用して間接的にかけることができる。

0120

単に例として、湿ったバイオクルードを乾燥させるのにスピンフラッシュ乾燥機が使用される。湿ったバイオクルードを可動式ホッパー内に収集し、スピンフラッシュ乾燥機に送ることができる。スピンフラッシュ乾燥機では、湿ったバイオクルードは、スピンフラッシュ乾燥機の撹拌された供給バット(feed vat)中に落下され、次いでスピニングミキサー(spinning mixer)を備えた乾燥チャンバーに送られる。ミキサーが湿ったバイオクルードのあらゆる大きな凝集塊を壊す際に、熱風を湿ったバイオクルードに通して流すことができる。湿った重いバイオクルードは、このバイオクルードが熱風の流れによってサイクロン分離器中に運ばれるのに十分軽いほど十分に含水量が低くなるまで、乾燥チャンバー内に保持することができる。次いで乾燥バイオクルードを、サイクロンの底部で収集することができる。

0121

いくつかの実施形態では、湿ったバイオクルードは、水分含量(または含水量)を低減するために乾燥手順にかけられることによって、乾燥バイオクルードが生成される。乾燥バイオクルードの水分含量(または含水量)は、乾燥バイオクルードの40重量%未満、または30重量%未満、または20重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満である。乾燥バイオクルードの固体含量は、乾燥バイオクルードの少なくとも60重量%、または少なくとも70重量%、または少なくとも80重量%、または少なくとも90重量%、または少なくとも95重量%である。

0122

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満のタンパク質含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%のタンパク質含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜50重量%、または5重量%〜40重量%、または5重量%〜30重量%、または5重量%〜20重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜10重量%、または10重量%〜50重量%、または10重量%〜40重量%、または10重量%〜30重量%、または10重量%〜20重量%、または10重量%〜15重量%のタンパク質含量を含む。乾燥バイオクルードは、所望のタンパク質含量を満たすようにさらに処理することができる。

0123

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満の繊維含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の繊維含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜50重量%、または5重量%〜40重量%、または5重量%〜30重量%、または5重量%〜20重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜10重量%、または10重量%〜50重量%、または10重量%〜40重量%、または10重量%〜30重量%、または10重量%〜20重量%、または10重量%〜15重量%の繊維含量を含む。乾燥バイオクルードは、所望の繊維含量を満たすようにさらに処理することができる。

0124

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満の灰分含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の灰分含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜50重量%、または2重量%〜40重量%、または3重量%〜30重量%、または3重量%〜20重量%、または3重量%〜15重量%、または3重量%〜10重量%、または5重量%〜10重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜20重量%の灰分含量を含む。乾燥バイオクルードは、所望の灰分含量を満たすようにさらに処理することができる。

0125

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満の脂肪含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の脂肪含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜50重量%、または1重量%〜40重量%、または1重量%〜30重量%、または1重量%〜20重量%、または1重量%〜15重量%、または1重量%〜10重量%、または1重量%〜5重量%、または2重量%〜40重量%、または2重量%〜30重量%、または2重量%〜20重量%、または2重量%〜15重量%、または2重量%〜10重量%、または2重量%〜5重量%、または3重量%〜30重量%、または3重量%〜20重量%、または3重量%〜15重量%、または3重量%〜10重量%、または3重量%〜5重量%、または5重量%〜10重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜20重量%の脂肪含量を含む。乾燥バイオクルードは、所望の脂肪含量を満たすようにさらに処理することができる。

0126

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの30重量%超、または40重量%超、または50重量%超、または60重量%超、または65重量%超、または70重量%超、または75重量%超、または80重量%超、または85重量%超の炭水化物含量を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの30重量%〜90重量%、または40重量%〜90重量%、または50重量%〜90重量%、または60重量%〜90重量%、または70重量%〜90重量%、または80重量%〜90重量%、または30重量%〜85重量%、または40重量%〜85重量%、または50重量%〜85重量%、または60重量%〜85重量%、または70重量%〜85重量%、または30重量%〜80重量%、または40重量%〜80重量%、または50重量%〜80重量%、または60重量%〜80重量%、または70重量%〜80重量%の炭水化物含量を含む。乾燥バイオクルードは、所望の炭水化物含量を満たすようにさらに処理することができる。

0127

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、無視できる量の揮発分物質を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%未満、または2重量%未満、または5重量%未満、または10重量%未満、または15重量%未満、または20重量%未満の揮発分物質を含む。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、乾燥バイオクルードの1重量%〜5重量%、または1重量%〜10重量%、または1重量%〜15重量%、または1重量%〜20重量%、2重量%〜10重量%、または2重量%〜15重量%、または2重量%〜20重量%、5重量%〜10重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜20重量%の揮発分物質を含む。

0128

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、3MJ/kg超、または5MJ/kg超、または8MJ/kg超、または10MJ/kg超、または12MJ/kg超、または15MJ/kg超、または18MJ/kg超、または20MJ/kg超のエネルギー含量を含む。乾燥バイオクルードは、所望のエネルギー含量を満たすようにさらに処理することができる。

0129

単に例として、本明細書に記載される方法によって生産される乾燥バイオクルードは、表3に要約した、以下の内容物を含む。

0130

0131

バイオクルード乾燥手順に使用される乾燥機の形態および/または生成物の最終使用者仕様に応じて、ペレット化を任意選択により実行することができる。各乾燥機は、わずかに異なる生成物を生じさせる場合があり、生成物の特性に最適の乾燥機を決定するように評価することができる。これらの特性は、最終生成物がペレット化される必要があるかないかの最終使用者の仕様に対して、比較検討することもできる。

0132

単に例として、ペレット化が実行される場合、最適に選択された乾燥機が使用されることによって、ある特定の範囲の水分含量(または含水量)まで湿ったバイオクルードが乾燥され、この場合、乾燥バイオクルードは、ダイス(または顧客もしくは最終使用者が望むどんな形状でも)の小さい穴に導入され、ローラーを介して圧縮される。

0133

いくつかの実施形態では、乾燥機および/またはペレット化装置を出る乾燥バイオクルードは、様々なサイズの業界標準のバッグまたはドラムに包装および/または密封される。業界標準の密封方法を使用することによって、適切な有効期間および輸送条件を保証することができる。バッグまたはドラムは、例えば、その意図された用途、有効期間、指示された貯蔵条件、輸送条件、組成など、またはこれらの組合せに関する印刷された指示書または仕様書を含むことができる。

0134

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードは、燃料供給原料として使用される。乾燥バイオクルードは、精錬所またはコークス器の供給原料として使用することができる。乾燥バイオクルードは、燃焼用供給原料に使用することができる。乾燥バイオクルードは、発酵用供給原料に使用することもできる。

0135

いくつかの実施形態では、ミール(動物用ミールまたは魚粉)、例えば、アオウキクサが未処理の供給原料として使用される場合、アオウキクサミールは、乾燥バイオクルードを生産する手順と同様の手順を通じで湿ったバイオクルードから得られる。ミール(ウシ、ブタ、魚などに与えることができる)についての最終処理手順の差異は、乾燥機および/またはペレット化装置の具体的な組合せに基づく。この組合せは、例えば、水分含量(含水量)、有効期間、貯蔵、ペレットサイズ、粒径、テクスチャーなど、またはこれらの組合せを含めた望ましい供給目的に必要とされる特性または特定の生成物の特徴を保証するためのものである。低い水分含量(もしくは含水量)および/または特定のペレット化の必要性は、乾燥バイオクルードを生産することに関する上述した装置の選択肢(またはこれらの組合せ)を介して実現することができる。

0136

いくつかの実施形態では、湿ったバイオクルードは、水分含量(または含水量)を低減するための乾燥手順にかけられることによって、ミールが生成される。ミールの水分含量(または含水量)は、ミールの40重量%未満、または30重量%未満、または20重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満である。ミールの固体含量は、ミールの少なくとも60重量%、または少なくとも70重量%、または少なくとも80重量%、または少なくとも90重量%、または少なくとも95重量%である。

0137

いくつかの実施形態では、ミールは、乾燥重量に基づいて、ミールの50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満のタンパク質含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%のタンパク質含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの1重量%〜50重量%、または5重量%〜40重量%、または5重量%〜30重量%、または5重量%〜20重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜10重量%、または10重量%〜50重量%、または10重量%〜40重量%、または10重量%〜30重量%、または10重量%〜20重量%、または10重量%〜15重量%のタンパク質含量を含む。ミールは、所望のタンパク質含量を満たすようにさらに処理することができる。

0138

いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満の繊維含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、乾燥重量に基づいて、ミールの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の繊維含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの1重量%〜50重量%、または5重量%〜40重量%、または5重量%〜30重量%、または5重量%〜20重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜10重量%、または10重量%〜50重量%、または10重量%〜40重量%、または10重量%〜30重量%、または10重量%〜20重量%、または10重量%〜15重量%の繊維含量を含む。ミールは、所望の繊維含量を満たすようにさらに処理することができる。

0139

いくつかの実施形態では、ミールは、乾燥重量に基づいて、ミールの50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満の灰分含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の灰分含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの1重量%〜50重量%、または2重量%〜40重量%、または3重量%〜30重量%、または3重量%〜20重量%、または3重量%〜15重量%、または3重量%〜10重量%、または5重量%〜10重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜20重量%の灰分含量を含む。ミールは、所望の灰分含量を満たすようにさらに処理することができる。

0140

いくつかの実施形態では、ミールは、乾燥重量に基づいて、ミールの、50重量%未満、または40重量%未満、または30重量%未満、または25重量%未満、または20重量%未満、または15重量%未満、または10重量%未満、または5重量%未満の脂肪含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの1重量%〜10重量%、または10重量%〜20重量%、または20重量%〜30重量%、または30重量%〜40重量%、または40重量%〜50重量%の脂肪含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの1重量%〜50重量%、または1重量%〜40重量%、または1重量%〜30重量%、または1重量%〜20重量%、または1重量%〜15重量%、または1重量%〜10重量%、または1重量%〜5重量%、または2重量%〜40重量%、または2重量%〜30重量%、または2重量%〜20重量%、または2重量%〜15重量%、または2重量%〜10重量%、または2重量%〜5重量%、または3重量%〜30重量%、または3重量%〜20重量%、または3重量%〜15重量%、または3重量%〜10重量%、または3重量%〜5重量%、または5重量%〜10重量%、または5重量%〜15重量%、または5重量%〜20重量%の脂肪含量を含む。ミールは、所望の脂肪含量を満たすようにさらに処理することができる。

0141

いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの30重量%超、または40重量%超、または50重量%超、または60重量%超、または65重量%超、または70重量%超、または75重量%超、または80重量%超、または85重量%超の炭水化物含量を含む。いくつかの実施形態では、ミールは、ミールの30重量%〜90重量%、または40重量%〜90重量%、または50重量%〜90重量%、または60重量%〜90重量%、または70重量%〜90重量%、または80重量%〜90重量%、または30重量%〜85重量%、または40重量%〜85重量%、または50重量%〜85重量%、または60重量%〜85重量%、または70重量%〜85重量%、または30重量%〜80重量%、または40重量%〜80重量%、または50重量%〜80重量%、または60重量%〜80重量%、または70重量%〜80重量%の炭水化物含量を含む。ミールは、所望の炭水化物含量を満たすようにさらに処理することができる。

0142

いくつかの実施形態では、ミールの他の特性、例えば、粒径、テクスチャー、細菌基準など、またはこれらの組合せは、意図された目的に適している。いくつかの実施形態では、一般細菌数は、100,000/g未満、または80,000/g未満、または60,000/g未満、または50,000/g未満、または40,000/g未満、または30,000/g未満、または25,000/g未満、または20,000/g未満、または15,000/g未満である。いくつかの実施形態では、ミールは、検出可能なレベルのE.coliを含まない。いくつかの実施形態では、ミールは、検出可能なレベルのsalmonellaを含まない。いくつかの実施形態では、ミールは、500/g未満、または400/g未満、または300/g未満、または250/g未満、または200/g未満、または150/g未満、または100/g未満、または50/g未満の酵母/カビを含む。

0143

いくつかの実施形態では、本方法により、水生種のバイオマスの未処理の供給原料の工業規模製造から複数の生成物が回収される。複数の生成物は、乾燥タンパク質濃縮物、ならびに乾燥バイオクルードおよびミールから選択される少なくとも1つを含む。各生成物の収率は、未処理の供給原料の乾燥質量に基づいて評価することができる。本明細書において、「乾燥質量」は、未処理の供給原料が、例えば、乾燥装置で乾燥された後の、その重量を指す。そのような乾燥装置は、例えば、真空オーブンなどとすることができる。

0144

いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物の収率は、未処理の供給原料の乾燥質量の少なくとも5%、または少なくとも10%、または少なくとも15%、または少なくとも20%、または少なくとも25%、または少なくとも30%である。いくつかの実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物の収率は、未処理の供給原料の乾燥質量の5%〜50%、または5%〜40%、または5%〜30%、または5%〜25%、または5%〜20%、または10%〜50%、または10%〜40%、または10%〜30%、または10%〜25%、または10%〜20%、または15%〜50%、または15%〜40%、または15%〜30%、または15%〜25%、または15%〜20%、または20%〜50%、または20%〜40%、または20%〜30%、または20%〜25%である。

0145

いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードの収率は、未処理の供給原料の乾燥質量の少なくとも10%、または少なくとも15%、または少なくとも20%、または少なくとも25%、または少なくとも30%、または少なくとも40%である。いくつかの実施形態では、乾燥バイオクルードの収率は、未処理の供給原料の乾燥質量の5%〜60%、または5%〜50%、または5%〜40%、または5%〜30%、または5%〜25%、または5%〜20%、または10%〜60%、または10%〜50%、または10%〜40%、または10%〜30%、または10%〜25%、または10%〜20%、または15%〜60%、または15%〜50%、または15%〜40%、または15%〜30%、または15%〜25%、または15%〜20%、または20%〜60%、または20%〜50%、または20%〜40%、または20%〜30%、または20%〜25%である。

0146

いくつかの実施形態では、ミールの収率は、未処理の供給原料の乾燥質量の少なくとも10%、または少なくとも15%、または少なくとも20%、または少なくとも25%、または少なくとも30%、または少なくとも40%である。いくつかの実施形態では、ミールの収率は、未処理の供給原料の乾燥質量の5%〜60%、または5%〜50%、または5%〜40%、または5%〜30%、または5%〜25%、または5%〜20%、または10%〜60%、または10%〜50%、または10%〜40%、または10%〜30%、または10%〜25%、または10%〜20%、または15%〜60%、または15%〜50%、または15%〜40%、または15%〜30%、または15%〜25%、または15%〜20%、または20%〜60%、または20%〜50%、または20%〜40%、または20%〜30%、または20%〜25%である。

0147

いくつかの実施形態では、複数の生成物中のタンパク質の合計量について、少なくとも30%、または少なくとも35%、または少なくとも40%、または少なくとも45%、または少なくとも50%、または少なくとも55%、または少なくとも60%、または少なくとも65%、または少なくとも70%、または少なくとも75%、または少なくとも80%、または少なくとも85%が乾燥タンパク質濃縮物の状態にある。いくつかの実施形態では、複数の生成物中のタンパク質の合計量について、70%未満、または65%未満、または60%未満、または55%未満、または50%未満、または45%未満、または40%未満、または35%未満、または30%未満、または25%未満、または20%未満、または15%未満が乾燥バイオクルードおよび/またはミールの状態にある。

0148

1つの手順で生成された任意の1つの液相(例えば、ジュース、濾過されたジュース、清澄化されたジュースもしくはポリッシュトジュース)または固相(例えば、第1の固相、第2の固相、第3の固相、湿ったバイオクルード)は、これが1つまたは複数の下流の手順または装置に供給される前に、貯蔵タンクに貯蔵することができる。それは、下流の手順(複数可)または装置(複数可)のために均一な液相または固相を生成するのに役立つことができる。これは、例えば、連続モード、バッチモード、または1つもしくは複数の下流の手順(複数可)および/もしくは装置(複数可)への複数の供給ストリームを含めて、様々な操作スケジュールまたはモードに適応させることができる。貯蔵タンク内の液相は、さらに処理されるまで、分解を低減し、高品質を維持するのに望ましい温度で維持することができる。単に例として、湿ったタンパク質濃縮物(または洗浄された湿ったタンパク質濃縮物)は、さらに処理されるまで、冷蔵貯蔵タンクに貯蔵される。冷蔵貯蔵タンクは、室温未満の温度で維持することができる。特定の実施形態では、冷蔵貯蔵タンクは、50℃未満、または40℃未満、または30℃未満、または25℃未満、または20℃未満、または15℃未満、または10℃未満、または5℃未満、または0℃未満、または−5℃未満、または−10℃未満の温度で維持される。

0149

水生種を含むバイオマスからタンパク質を単離する方法の効率は、以下の手順の任意の1つまたは組合せによってさらに改善することができる。

0150

ある特定の例示的な実施形態では、水生種を含むバイオマスは、タンパク質を単離する方法の前の前処理、または後処理として、溶媒および/または水、例えば、ヘキサンエタノールなど、またはこれらの組合せを使用して脂質内容物を抽出するために処理することができる。他の例示的な実施形態では、水生種を含むバイオマスは、脂質などである場合のあるバイオマスの成分を取り出すために処理することができる。この手順は、乾燥ステップ直前に湿ったバイオマスに適用することができ、またはこの手順は、未処理の供給原料バイオマス(または脱水されたバイオマス)からジュースを分離ステップから生じるジュースとともに使用することができる。この手順は、材料に溶媒または水を添加し、その後、酸(塩酸、硝酸、またはその他)を添加することによって実施することができる。次いでこの材料は、ある特定の実施形態では、高温または高圧の条件下で混合される。他の実施形態では、混合ステップは、室温および大気圧で実施される。次いでこの混合物は、デカント装置に導入される。この装置では、混合物が高速で回転させられ、その中の液体は、強制的に穴に通されて、液体から固体の塊が分離される。

0151

ある特定の例示的な実施形態では、以下、すなわち、溶解したバイオマスを含む供給原料、分離手順によって生成されたジュース、濾過手順によって生成された濾過されたジュース、または清澄化手順によって生成された清澄化されたジュースのうちの任意の1つまたは複数のpH値を変更することができる。特定の例示的な実施形態では、溶解したバイオマスを含む供給原料のpH値は、7.0超、または7.5超、または8.0超、または8.5超、または9.0超、または9.5超、または10.0超に上昇させることができる。供給原料のpHは、例えば、NaOH、または当業者に公知の他の作用剤の添加によって上昇させることができる。同様に、濾過されたジュースのpH値を上昇させることができる。pH値のこの変更は、タンパク質を単離する方法の残り全体にわたって維持することができる。pH値のこの変更は、変更されたpH値が望ましい手順の後に中和することができる。

0152

タンパク質を単離する方法の任意の部分の間の滞留時間を最適化することによって、この方法の効率を増大させることができる。ある特定の例示的な実施形態では、滞留時間は、フィルタープレスを通過した後の未清澄化されたジュース中の可溶性タンパク質の回収率を上げるように選択することができる。

0153

さらなる例示的な実施形態では、本方法の効率を改善するために使用される手順には、フィルタープレスを通過した後の未清澄化されたジュース中の可溶性タンパク質内容物の回収率を上げるために、溶解したバイオマスを水で希釈すること、フィルタープレスを通過した後の未清澄化されたジュース中の可溶性タンパク質内容物の回収率を上げるために、溶解したバイオマスを超音波処理すること、溶解したバイオマスを個々に、または組み合わせて、炭水化物酵素曝すこと、タンパク質含量および/または灰分含量を低減し、炭水化物含量を増大させるために、上述した方法で生成された固相のいずれかを個々に、または組み合わせてプロテアーゼ酵素に曝すこと、クロマトグラフィー法を実施すること、ならびに上述したタンパク質回収方法で生成された固相のいずれかにおける非水溶性タンパク質を可溶化すること(例えば、pH操作によって)が含まれる。

0154

本発明の実施形態は、水生種のバイオマスから複数の生成物を回収するシステムも提供する。そのようなシステムは、例えば、バイオマスを溶解させることによって、溶解したバイオマスを生成するための溶解ユニットと、溶解したバイオマスを分離することによって、ジュースおよび固相を生成するための分離ユニットと、ジュースを使用して湿ったタンパク質濃縮物を形成するためのユニットと、湿ったタンパク質濃縮物を乾燥させることによって、乾燥タンパク質濃縮物を生成するためのタンパク質乾燥ユニットと、湿ったバイオクルードを乾燥させることによって、乾燥バイオクルードおよび高炭水化物ミールから選択される少なくとも1つの生成物を生成するためのユニットであって、湿ったバイオクルードは固相を含むことができるユニットとを含むことができ、複数の生成物は、例えば、乾燥タンパク質濃縮物、乾燥バイオクルード、高炭水化物ミールなどから選択される生成物を含むことができ、複数の生成物中のタンパク質の少なくとも約50%は、乾燥タンパク質濃縮物中にある。

0155

上述したユニット内に含めることができる例示的な装置を表4に要約する。

0156

0157

各ユニットについての例示的な装置は、実例の目的のためだけに列挙されており、これが本願の範囲を限定することは意図されていないことが理解される。これらの、または他の装置またはユニットの特定の組合せを、本願の教示に基づく意図された用途のためのシステムにおいて配置することができる。

0158

以下の非限定的な実施例は、本出願の実施形態をさらに例示するために提供される。当業者には、実施例に開示されている技法は、本出願の実施においてよく機能することが出願人らによって発見された代表的な手法に従い、したがって、それを実施するための形式の例を構成するとみなすことができることが理解されるべきである。しかし、当業者は、本開示に照らして、開示されている特定の実施形態において多くの変更を行い、それでも本出願の主旨および範囲から逸脱することなく同様または類似の結果を得ることができることを理解するべきである。

0159

(実施例1)
アオウキクサ類を加工する例示的な方法
ここには、アオウキクサ類を加工する例示的な方法が記載されている。工程は、実験によって試験した。

0160

収穫の間、自動スキマーシステムにより、等量のマイクロクロップ、例えばアオウキクサ類を、池(バイオリアクター)を含めた成長システム内の指定区域から抜き取り、バイオマスを含有するスラリー(生の供給原料とも称される)を、傾斜振動スクリーン上のポンプ装置を介して移送した。バイオマススラリーを、スクリーンによって収集し、ナイフ型ハンマーミル(knife−style hammer mill)に運び、そこで、湿ったバイオマス葉状体を溶解して内部の水およびタンパク質を露出させた。次いで、これらの葉状体由来のタンパク質を含むジュースを、ベルトプレスおよびスクリュープレスで順番に圧縮することによって抽出した。スクリュープレスから射出された湿ったバイオクルードは、スピンフラッシュ乾燥機で乾燥させるために収集し、一方、ジュースは、振動分離器を使用して濾過した。濾過されたジュースは、遠心分離によって取り出された微細粒子状の固体を含んでいた。次いで、遠心分離されたジュース中のタンパク質を、遠心分離されたジュースのpH値を低下させることによって凝固させて、または、熱交換器を使用して熱凝固させて、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成した。次いで、湿ったタンパク質濃縮物を、高速マルチディスクスタック遠心分離機を使用して分離した。上清液は廃棄し、一方、湿ったタンパク質濃縮物は、スプレー乾燥機を使用して乾燥させた。乾燥生成物を包装した。

0161

本実施例では行わなかったが、アオウキクサ類バイオマスをさらに処理して、最終生成物中の灰分、脂質または他の望ましくない構成成分の量を低下させることができる。

0162

洗浄した後、アオウキクサ類をホモジナイズし、混合し、ジュースにし、遠心分離によって清澄にし、濾過し、そして、溶液を低pHに曝露させて、タンパク質を沈降分離し、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成する。ブロスを遠心分離して、湿ったタンパク質濃縮物を含むペレットを生成した。ペレットを段階的に洗浄し、遠心分離によって清澄にし、次いで、乾燥させて乾燥タンパク質濃縮物を生成した。

0163

このように生成された乾燥タンパク質濃縮物は、重量で50%〜80%のタンパク質を含んだ。

0164

成長システムから収穫されたバイオマススラリーを加工にポンプで送り込み、そこで、いくつもの段階を通じてそれを脱水し、圧搾して、その内部のジュースを抽出した。次いで、ジュースから大きな固体粒子(第1の固相)を、振動分離器(振動スクリーンフィルター)を使用して濾過して取り出した。

0165

a.調製
i.傾斜振動スクリーン
バイオマススラリーを、バイオマスを水の大部分と一緒に加工棟にポンプで送り込むことによって水圧で加工棟に運んだ。傾斜振動スクリーンによって、バイオマスと水を分離した。水は、スクリーンを通して流し、池(バイオリアクター)にポンプで戻し、一方、バイオマスは、低振幅の振動によってスクリーンの下に運んだ。スクリーンにより、湿ったバイオマスが傾斜オーガー上のホッパー内に蓄積した。この供給オーガー(feed auger)には、新鮮なバイオマスをナイフ型ハンマーミル(ナイフミル)のホッパーに一定の速度で供給するためにアルキメデススクリューを使用した。供給オーガーを使用することの付加利益は、オーガーの傾斜により、湿ったバイオマスから過剰な水を流し出すことが可能になることであった。

0166

ii.ナイフミル
ナイフミルには、ブレードが搭載された水平な回転軸を使用した。ローターを高速で回転させながら、バイオマススラリーを内部に造られた小さな供給ホッパーを介して供給した。バイオマススラリーを溶解し、ミルの底部のスクリーンを通してはき出した。このミルによりバイオマス葉状体をせん断して、内部の細胞構造を露出させ、それにより、より内部の水およびタンパク質を取り出すことを可能にした。

0167

iii.ベルトプレス
溶解したバイオマスのための一次的な圧搾段階はベルトプレスであった。溶解したバイオマスを、2つの穴あきベルトフィルター間のホッパーからポンプで汲み出した。これらのベルトを、一連のローラーに通した。ベルトがローラーを通過するにつれて、内部のジュースがはき出された。ジュースは、水ならびに水溶性化合物、例えば、可溶性タンパク質およびミネラルなどを含んだ。一度プレスに通したら、第1の固相をこすり取って二次的な圧搾段階に入れた。

0168

iv.スクリュープレス
溶解したバイオマスの第1の固相のための二次的な圧搾段階はスクリュープレスであった。スクリュープレスでは、スクリューの機械的な圧縮を用いて、第1の固相から残りの内部のジュースの少なくとも一部を絞り出した。スクリュープレスに通した後、圧搾された固体(湿ったバイオクルードとも称される)を、乾燥させるために、大きな可動性ホッパー内に収集した。

0169

v.振動分離器
ジュースを、スクリュープレスから10〜200ミクロンの振動スクリーンフィルター中に流した。ここで、スクリュープレスを通過した大きな粒子を濾過した。第2の固相とも称される固体(マッシュ)はスクリュープレスに戻してリサイクルし、一方、濾過されたジュースはタンパク質の精製に送った。第2の固相をリサイクルすることにより、第2の固相からさらなるジュースを圧搾することが可能になった。

0170

b.タンパク質の精製
一度振動スクリーンを通して濾過したら、次いで、濾過されたジュースを精製して濃縮タンパク質を単離した。この精製では遠心分離および凝固を用いた。

0171

i.遠心分離機(清澄化)
濾過されたジュースを、高速マルチディスクスタック遠心分離機にポンプで送り、振動分離器では取り出されなかった小さな粒子を取り出した。このステップにより、炭水化物ならびに繊維の大部分も取り出した。遠心分離機から射出された第3の固相を、タンパク質の損失が低下するように、スクリュープレスにもう一度加えた。次いで、遠心分離されたジュース(清澄化されたジュースとも称される)を、さらに加工する前に冷蔵貯蔵タンク内にポンプで送り込んだ。

0172

ii.タンパク質の凝固
遠心分離されたジュース中のタンパク質を、pHを低下させることによって凝固させた。pHを、塩酸または硫酸のいずれかを使用することによって5未満に下げた。この酸処理工程により、タンパク質の少なくとも一部を強制的に凝固させ、沈降分離し、それによって湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスが生成した。

0173

あるいは、遠心分離されたジュースを、調節された流速で、一連のプレート熱交換器を含有する沈降分離装置にポンプで送り込んだ。沈降分離装置の加熱帯において、遠心分離されたジュースを40℃から90℃までのいずれかの温度に加熱した。次いで、今やブロスとみなされる遠心分離されたジュースを、直ちに10℃から40℃の間の温度に冷却した。この加熱および冷却により、遠心分離されたジュースからタンパク質を強制的に凝固させ、沈降分離処理して、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成した。

0174

iii.遠心分離(タンパク質の分離)
湿ったタンパク質濃縮物をブロスの残りの部分から分離した。「リカー」と称される上清液と、湿ったタンパク質濃縮物を分離するために、ブロスを高速マルチディスクスタック遠心分離機に通した。遠心分離機の内側で、リカーは、向心力によって強制的に遠心分離機の上部に行き、ポンプで送り出されるが、一方、密度の高いタンパク質の湿った濃縮物は底部に集まり、定期的に遠心分離機から射出された。次いで、湿ったタンパク質濃縮物を水で洗浄して不純物を除去し、再度遠心分離した。この第2の遠心分離からの湿ったタンパク質濃縮物を、貯蔵所で冷蔵して、分解を低下させ、それを乾燥するまで高い品質を維持した。

0175

c.乾燥
湿ったバイオクルードおよび湿ったタンパク質濃縮物を乾燥工程に運んで、それらの含水量を8〜12%に低下させた。湿ったバイオクルードは、スピンフラッシュ乾燥機を用いて乾燥させ、一方、タンパク質の湿った濃縮物は、スプレー乾燥機を使用して乾燥させた。乾燥したら、湿ったタンパク質濃縮物は、乾燥タンパク質濃縮物と称される。

0176

i.バイオクルードの乾燥
スクリュープレスからの湿ったバイオクルードを可動性ホッパー内に収集した。次いで、湿ったバイオクルードを、スピンフラッシュ乾燥機の撹拌型供給バット内に降下させることによってスピンフラッシュ乾燥機に導入した。湿ったバイオクルードを、供給バットから回転式ミキサーを備えた乾燥チャンバーに供給した。ミキサーが任意の大きな凝集塊を崩壊させると、湿ったバイオクルード中を熱風が流れた。湿った、重いバイオクルードを、材料が熱風のフローによってサイクロン分離器の中に運搬されるために十分に軽くなるために含水量(water content)(水分含量(moisture content)とも称される)が十分に低くなるまで乾燥チャンバー内で保持した。次いで、乾燥バイオクルードをサイクロンの底部に収集した。

0177

ii.タンパク質の乾燥
湿ったタンパク質濃縮物を、冷蔵貯蔵所からスプレー乾燥機の中にポンプで送り込んだ。スプレー乾燥機は、高速遠心噴霧器を使用して、加熱した乾燥チャンバー内に細かいミストを噴霧する。細かいミストにより、表面領域がより多く創出され、したがって、乾燥効率が上昇する。小粒子として蒸発した水は底部に落ちる。次いで、タンパク質乾燥ミールとも称される乾燥タンパク質濃縮物を、サイクロン分離器とバグハウスを組み合わせて使用して収集した。

0178

iii.包装
乾燥バイオクルードおよび乾燥タンパク質濃縮物を乾燥機から出し、水分含量について分析した後に、種々のバッグサイズに包装し、密封した。

0179

上記のいくつかのステップは任意選択であり、同じまたは同様の機能を実現するために、実施例において明記されているもの以外のデバイスを使用することができることが理解される。いくつかの追加的な例示的な加工方法が本出願の他の箇所に記載されている。

0180

(実施例2)
タンパク質の単離
この実施例には、アオウキクサ類からタンパク質を単離するための工程が記載されている。工程は、実験によって試験した。

0181

収穫の間、自動スキマーシステムにより、等量のマイクロクロップ、例えばアオウキクサ類を、池(バイオリアクター)を含む成長システム内の指定区域から定期的に抜き取り、バイオマスを含有するスラリー(生の供給原料とも称される)を、傾斜振動スクリーン上のポンプ装置を介して移送した。バイオマススラリーを収集し、ナイフ型ハンマーミルに運び、そこで、湿ったバイオマス葉状体を溶解して内部の水およびタンパク質を露出させた。次いで、これらの葉状体由来のタンパク質を含むジュースを、ベルトプレスおよびスクリュープレスで順番に圧縮することにより抽出した。スクリュープレスから射出された湿ったバイオクルードは、スピンフラッシュ乾燥機で乾燥させるために収集し、一方、ジュースは、振動分離器を使用して濾過した。濾過されたジュースは、遠心分離によって取り出された微細な粒子状の固体を含んだ。次いで、遠心分離されたジュース中のタンパク質を、熱交換器を使用して熱凝固させて、湿ったタンパク質濃縮物を含むブロスを生成した。次いで、湿ったタンパク質濃縮物を、高速マルチディスクスタック遠心分離機を使用して分離した。上清液は廃棄し、一方、湿ったタンパク質濃縮物は、スプレー乾燥機を使用して乾燥させた。乾燥生成物を包装した。

0182

a.調製
i.傾斜振動スクリーン
バイオマススラリーを、バイオマスを水の大部分と一緒に加工棟にポンプで送り込むことによって水圧で加工棟に運んだ。傾斜振動スクリーンによって、バイオマスと水を分離した。水は、スクリーンを通して流し、池にポンプで戻し、一方、バイオマスは、低振幅の振動によってスクリーンの下に運んだ。スクリーンにより、湿ったバイオマスが傾斜オーガーのホッパー内に投げ落とされた。この供給オーガーには、新鮮なバイオマスをナイフ型ハンマーミル(ナイフミル)のホッパー内に一定の速度で供給するために、アルキメデススクリューを使用した。この供給オーガーの付加利益は、オーガーが傾斜しているので、湿ったバイオマスから過剰な水を流し出すことが可能になることであった。

0183

ii.ナイフミル
ナイフミルには、ブレードが搭載された水平な回転軸を使用した。ローターを高速で回転させながら、バイオマススラリーを内部に造られた小さな供給ホッパーを介して供給した。バイオマススラリーを溶解し、ミルの底部のスクリーンを通してはき出した。このミルによりバイオマス葉状体をせん断して、内部の細胞構造を露出させ、それにより、より内部の水およびタンパク質を取り出すことを可能にした。

0184

iii.ベルトプレス
溶解したバイオマスのための一次的な圧搾段階はベルトプレスであった。溶解したバイオマスを、2つの穴あきベルトフィルター間のホッパーからポンプで汲み出した。これらのベルトを、一連のローラーに通した。ベルトがローラーを通過するにつれて、内部のジュースがはき出された。ジュースは、水ならびに水溶性化合物、例えば、可溶性タンパク質およびミネラルなどを含んだ。一度プレスに通したら、第1の固相をこすり取って二次的な圧搾段階に入れた。

0185

iv.スクリュープレス
溶解したバイオマスの第1の固相のための二次的な圧搾段階はスクリュープレスであった。スクリュープレスでは、スクリューの機械的な圧縮を用いて、第1の固相から残りの内部のジュースの少なくとも一部を絞り出した。スクリュープレスに通した後、圧搾された固体(湿ったバイオクルードとも称される)を、乾燥させるために、大きな可動性ホッパー内に収集した。

0186

v.振動分離器
ジュースを、スクリュープレスから10〜200ミクロンの振動スクリーンフィルター内に流した。ここで、スクリュープレスを通過した大きな粒子を濾過した。第2の固相とも称される固体(マッシュ)はスクリュープレスに戻してリサイクルし、一方、濾過されたジュースはタンパク質の精製に送った。第2の固相をリサイクルすることにより、第2の固相からさらなるジュースを圧搾することが可能になった。

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