202911. lajstromszámú szabadalom • Eljárás felületi fermentációra
1 HU 202 911 B 2 cseppfolyós vagy nem newtoni folyadék alakban helyezzük el. A találmány szerinti felületi fermentációs eljárás gyakorlati megvalósítása legcélszerűbb csöves membránreaktor alakban. Az eljárás könnyebb megértésének elősegítésére ezért leírásunkhoz rajzmellékletet csatolunk, anélkül, hogy találmányunkat a rajz szerinti megoldásra korlátoznánk. Az 1. ábra: csőalakú felületi membránreaktor vázlata. Az 1. ábrán 1 - a csőmembrán, 2 - a légtér (gáztér), 3 - termosztáló köpeny, 4 - fermentáló réteg (fázis), 5 - fermentálandó anyag illetve tápanyag. A nyilak mutatják a fermentálandó anyag útját. Az ábra különösebb magyarázatot nem igényel. Az 1 csőmembránban áthaladó 5 fermentálandó anyag a membránon keresztül érintkezik 4 fermentáló réteggel és a kölcsönhatás következményeként megy végbe a fermentáció. Az eljárás alkalmazásával lényegesen kibővül a fermentálható anyagok köre. Az eljárást alkalmazva a fermentáló fázis lehet gáz, folyadék, nem Newton-i folyadék, vagy szilárd anyag, illetve az ezekből alkotott diszperziós rendszer. Természetesen ehhez a membrán fogalmat tágabban kell értelmezni, vagyis ide sorolandók a fémből (fémhálórendszerből), kerámiából, üvegből készült sík vagy térhálós porózus rendszerek, melyek kialakítása lehetővé teszi a viszonylag gyors anyagáramlást és alacsony pórusátmérőt. A találmány szerinti felületi fermentációs eljárás előnye, hogy lehetővé teszi a folyamatos üzemű fermentációt, jól szabályozható, egyszerű működtetésű, gazdaságos rendszer. A fermentlé kezelése egyszerű, biztonságos, a fermentáció után elkülönítés (szeparálás) nem szükséges. Az 1. ábra szerinti foganatosítási módnál szabályozni lehet például a fermentlé térfogat áramlását, a levegő (gáztér) áramlási sebességét, a levegő (töltőgáz) összetételét, a töltőgáz páratartalmát, a fermentlé összetételét, a hő- és fény-, valamint hőmérséklet viszonyokat, a membrán anyagát, porozitását, konstrukciós kialakítását, a töltőgáz nyomását (túlnyomás vagy vákuum létesítése) stb. A fermentáló fázis találmány szerinti kialakítása lehetővé teszi annak maradéktalan, környezetkímélő eltávolítását oly módon, hogy további feldolgozása is egyszerűen, gazdaságosan megoldható, gyakorlatilag veszteség nélkül. A találmány szerint olyan fermentáló rendszer és berendezés alakítható ki, mely rugalmasan alkalmazható bármely fermentációs feladathoz. Új típusú, eddig még meg nem valósított fermentálások válnak lehetővé a membránrendszer speciális kialakítása és szabályozása révén. A találmány szerinti eljárást alkalmazó berendezések könnyen kezelhető modulrendszerekből alakíthatók ki. Az eljárást megvalósító berendezésekben nincs mozgó alkatrész, így a meghibásodások valószínűsége minimális. A nemfolyadék közegben alkalmazott felületi kultúra lehetőséget biztosít arra, hogy az eredeti, természetes élőhelynek megfelelő viszonyokat hozzuk létre, illetve, hogy a fermentáló fázist körülvevő tér állapotának szabályozásával a fermentáció hatásfokát jelentősen növeljük. A membránfelület megfelelő kialakításával a hatékonyság fokozható, különleges membránrendszer alkalmazásával összetettebb átalakítási folyamatok is elvégezhetők. Példák a találmány szerinti eljárás alkalmazására: 1. példa Tokaji jellegű borkülönlegesség előállítása membránfelületen kialakított Botrytis kultúra segítségével. Közismert, hogy megfelelő időjárási és éghajlati viszonyok mellett a magas cukortartalmú szőlőbogyók felületén a Botrytis cinerea penészgomba megtelepszik és elszaporodik. A szőlőbogyóból jelentős mennyiségű vizet párologtat el, tehát tovább növeli annak cukor koncentrációját, s eközben jelentősen átalakítja a bogyó kémiai összetételét, létrehozza a jellegzetes íz-, illat-, és zamatanyagokat. Ezt a hatást érhetjük el a találmány szerinti eljárás segítségével is oly módon hogy a konverziót végző penészréteget regenerált cellulóz membrán felületén alakítjuk ki. A kísérlethez 1500 D visszatartású membránt alkalmaztunk, amelyet üveghenger belsejében helyzetünk el oly módon, hogy a membrán mindkét oldalán zárt rendszerű anyagáramlás legyen megvalósítható. Az így kialakított rendszert sterileztük, majd steril körülmények között a membrán külső felületére a Botrytis cinerea CBS 365-ös törzsének spóraszuszpenzióját ecseteltük. A membrán belsejét 150 g/1 töménységű musttal töltöttük meg, s a berendezést 30 °C-ra temperáltuk az üveghenger palástján elhelyezett csőkígyó segítségével, amelyben ultratermosztát fűtőközegét keringtettük. Ilyen körülmények között 3-7 nap alatt a membrán felületen 1,5-3 mm-es penészréteg alakul ki, amely a hagyományos módon készített tokaji borokéhoz hasonló. 2. példa Sherry-bor előállítása A sherry-bort hagyományosan oly módon állítják elő, hogy a tölgyfahordóban tárolt, darabban tartott bor felületén speciális hártyaképző élesztőgombákat szaporítanak el, s ezek felületi kultúrája alakítja ki a termék speciális íz-zamat anyagainak alapkomponenseit. Ugyanezt az eredményt érjük el a találmány szerinti eljárás segítségével. Az 1. sz. példánál említett cellulózcső külső felületén élesztőt (hártyaképző törzset) szaporítottunk el oly módon, hogy a cső belső felületén 10 tf.%-nál nem nagyobb alkoholtartalmú bort áramoltatunk, a külső felületre pedig az élesztőtörzs sejtszuszpenzióját ecseteltük. A rendszert 20 eC-on termosztáltuk 3 napig, majd a hártya kialakulása után a 17 'C-ra termosztált rendszerben áramoltattuk a bort 10 ml/h sebességgel. A kialakított hártya oxigén ellátására 0,3-1,5 1/h levegőt juttattunk az üveghenger és a hártya közötti térbe. A levegő bejuttatása úgy történt, hogy a levegőt ví-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
