Charakterystyka odcieku po koagulacji bialka pozyskiwanego w toku kampanii krochmalniczej

In potato industry there are generated huge amounts of wastewater which due to high concentration of organic and biodegradable components as well as periodic production are especially difficult to utilization. Heat-coagulation of potato protein is applied to recovering valuable organic substances from these wastes. However, the effectiveness of this process achieves only up to 50%. The samples of supernatant liquid from heat-coagulation of potato protein were taken from Potato Processing Company WPPZ S.A. Luboń during potato processing period of 2005 year. Experimental material samples were examined for pH and the contents of dry matter, ash, protein and selected metal ions. Molecular size distributions of protein fractions were determined as well. The supernatants resulted from heat-coagulation of potato protein revealed rather constant physicochemical characteristics during the period of potato processing period. The contents of dry matter ranged within 3.2-4.3%, protein within 1.3-1.4%, ash within 1.1-1.3%; pH varied from 4.5 to 5.3. Very high level of heavy metals excludes the use of supernatant as a raw material for food production. Relatively low molecular mass of the protein fraction could reduce the effectiveness of classical membrane separation process. Application of modern technologies such as the micellar enhanced ultrafiltration seems to be most promising.Przemysł ziemniaczany wytwarza ogromne ilości ścieków, które ze względu na swoje obciążenie substancjami organicznymi i biogennymi oraz okresowość występowania są wyjątkowo trudne do zagospodarowania. Oczyszczanie ścieków przemysłu ziemniaczanego realizuje się poprzez koagulację białka ziemniaczanego, jednak proces ten pozwala na usunięcie jedynie 50% substancji azotowych. Badaniom poddano próbki odcieku po koagulacji białka ziemniaczanego pobierane w Wielkopolskim Przedsiębiorstwie Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu k. Poznania w toku kampanii 2005 roku. W pobranych próbach oznaczano pH, zawartość suchej substancji, popiołu, białka oraz wybranych jonów metali. Oznaczono także rozkład mas cząsteczkowych substancji białkowych metodą GPC. Stwierdzono, że odcieki po koagulacji białka ziemniaczanego charakteryzowały się relatywnie niewielkimi zmianami składu w toku trwania kampanii. Zawartość suchej substancji wahała się w granicach 3,2-4,3%, białka 1,3-1,4%, popiołu 1,1-1,3% oraz pH 4,5-5,0. Znaczna degradacja masy cząsteczkowej frakcji białkowej odcieku może utrudniać jej separację w klasycznych procesach membranowych, natomiast zbyt wysoka zawartość metali ciężkich przewyższająca znacznie dopuszczalne ilości ograniczone w Rozporządzeniem Ministra Zdrowia wyklucza bezpośrednie zastosowanie tego odpadu jako surowca do produkcji żywności. Najbardziej obiecującymi technologiami możliwymi do zastosowania w procesach zagospodarowywania lub utylizacji odcieku po koagulacji białka ziemniaczanego wydają się być techniki membranowe, takie jak np. ultrafiltracji wspomagana z układów micelarnych

Enzymatic hydrolysis of sodium starch octenylsuccinate in continuous recycle membrane reactor

Preparaty soli sodowej oktenylobursztynianu skrobiowego E 1450 zyskują coraz większe zastosowanie w przemyśle dzięki zdolności emulgowania produktów spożywczych. Najczęściej są stosowane w postaci niskolepkich produktów hydrolizy. Jednak tradycyjny dwuetapowy proces enzymatyczny jest czasochłonny i mało efektywny. Zasadnym wydaje się więc poszukiwanie alternatywnych metod prowadzenia hydrolizy, np. z wykorzystaniem reaktora membranowego. Celem pracy było zbadanie możliwości wykorzystania recyrkulacyjnego reaktora membranowego, z modułem ultrafiltracyjnym, do hydrolizy enzymatycznej soli sodowej oktenylobursztynianu skrobiowego. W badaniach użyto dwóch otrzymanych laboratoryjnie produktów soli sodowej oktenylobursztynianu skrobiowego, zawierającego 0,5 i 2,5% grup oktenylobursztynowych oraz wykorzystywano dwa preparaty enzymatyczne produkowane przez firmę Novozymes, BAN 480 L i FUNGAMYL 800 L. Hydrolizę prowadzono w recyrkulacyjnym reaktorze membranowym z ceramicznym modułem ultrafiltracyjnym. W otrzymanych próbach oznaczano zawartość suchej substancji, stopień scukrzenia (DE), lepkość, badano widmo w podczerwieni otrzymanych substancji, zawartość poszczególnych sacharydów oraz wyznaczono parametry hydrodynamiczne układu. Stwierdzono, że zastosowanie reaktora membranowego umożliwia efektywną hydrolizę soli sodowej oktenylobursztynianu skrobiowego, przy czym użycie preparatu enzymatycznego BAN 480 L pozwala na uzyskanie wyższej wydajności reaktora, w porównaniu z reakcją prowadzoną z preparatem FUNGAMYL 800 L, co przejawia się wyższą zawartością suchej masy we frakcjach permeatów oraz wyższymi wartościami strumienia permeatu. Hydrodynamiczne właściwości układu reaktora membranowego są uwarunkowane przede wszystkim właściwościami reologicznymi frakcji retentatu. Frakcje permeatu i retentatu różnią się zawartością grup oktenylobursztynowych, co spowodowane jest zatrzymywaniem przez zastosowaną membranę ultrafiltracyjną cząsteczek podstawionych grupami modyfikującymi.Sodium starch octenylsuccinate preparations are attracting growing attention of food technologists as potential additives thanks to their emulsifying properties. Technologically, they can be applied as low viscous hydrolysis products. Unfortunately, the traditional two-step enzymatic process is very timeconsuming and inefficient. Thus, it seems reasonable to search for alternative methods of hydrolysis process e.g. using a membrane reactor. The aim of the paper was to study the possibility of the application of a continuous recycle membrane reactor with ultrafiltration module for the sodium starch octenylsuccinates enzymatic hydrolysis. Two laboratory preparations of sodium starch octenylsuccinate containing 0.5% and 2.5% of octenylsuccinate groups respectively, and two enzyme preparations produced by Novozymes, BAN 480 L and FUNGAMYL 800 L were used in the study. The hydrolyses were conducted in the continuous recycle membrane reactor with ceramic ultrafiltration module. Membrane performance and reactor stability, as well as dry matter content, dextrose equivalent (DE), individual saccharides content and viscosity of permeate and retentate fractions were determined. Infrared spectra of the obtained products were also detected. It was found that the application of the membrane reactor enables an efficient hydrolysis of sodium starch octenylsuccinate. The application of enzyme preparation BAN 480 L provides higher efficiency of the reactor, in terms of higher levels of dry matter content in permeate fractions and higher values of permeate flux, in comparison with FUNGAMYL 800 L. Membrane performance and reactor stability are determined primarily by the rheological properties of retentate fractions. Permeate and retentate fractions differ from each other in terms of octenylsuccinate groups content. It is caused by the retention of molecules which contain modifying groups by the ultrafiltration membrane

Evaluation of rheological properties of commercial native starches

Na podstawie badań pięciu powszechnie stosowanych skrobi naturalnych (ziemniaczanej, kukurydzianej zwykłej, kukurydzianej woskowej, pszennej i tapiokowej), podjęto próbę określenia podstawowych czynników decydujących o prawidłowości pomiaru ich właściwości reologicznych. Badania wykonano z zastosowaniem wiskografu Brabendera, wiskozymetru Brookfielda oraz reometru Haake. Wykazano, że różne metody oceny właściwości reologicznych skrobi mogą być względem siebie uzupełniające. Badanie przebiegu kleikowania skrobi za pomocą wiskografów, mimo że nie pozwala na oznaczenie bezwzględnych wielkości reologicznych, dostarcza istotnych informacji technologicznych, które znajdują odzwierciedlenie w rezultatach uzyskanych innymi metodami. Lepkość kleików skrobiowych, będących płynami nienewtonowskimi, zależy nie tylko od stężenia, temperatury, szybkości ścinania, ale również od sposobu przygotowania kleiku. Porównywanie lepkości kleików skrobiowych, zmierzonych za pomocą różnych aparatów, wymaga precyzyjnego określenia szybkości ścinania, przy której wykonano pomiar. Wyniki badań uzyskane za pomocą aparatów, w których ustawia się wyłącznie szybkość obrotów wrzeciona (np. wiskozymetru Brookfielda), nie są porównywalne z rezultatami otrzymanymi przy użyciu innych aparatów.Based on the research into five commonly used natural starches (potato, usual corn, waxy corn, wheat, and tapioca), an attempt was made to determine the basic factors appearing decisive for the correctness of measuring the rheological properties of the starches. The research was carried out using a Brabender viscograph, a Brookfield viscometer, and a HAAKE rheometer. It was shown that various methods applied to evaluate starch properties could be complementary to each other. The analysis of the course of the pasting process by the Brabender viscograph provides significant technological information, although it does not make possible to determine absolute rheological quantities; the information obtained from this analysis are reflected in the results obtained using other methods. The viscosity of starch pastes, which are nonNewtonian fluids, depends not only on the concentration, temperature, and shear rate, but, also, on the preparation method of starch paste. In order to compare the starch paste viscosity data measured using different apparatuses, it is necessary to precisely determine the share rate at which the measurement is taken. The research results, obtained using the apparatuses in which only the angular velocity of spindle is set (for example Brookfield viscometer) are not comparable with the results obtained from the measurements taken using other device