发明领域
本发明涉及一种用于提取木薯淀粉的方法。具体地，本发明涉及一种用于用装置提取木薯淀粉的方法。更具体地，本发明涉及一种用装置和一种或多种酶提取淀粉的方法。
背景技术：
木薯(cassava，manihotesculentacrantz)是大戟科家族的成员，并且由于其贮藏根，木薯在热带地区作为食物来源而栽培。地面木薯(groundcassava)被称为木薯粉(tapioca)。像其他作物例如水稻、甘蔗和玉蜀黍一样，木薯是卡路里的主要来源，是非洲、拉丁美洲和亚洲数亿万人的主要粮食。这是由于如下事实，即利用木薯进行淀粉生产有许多优点。例如，木薯提供了含有高浓度淀粉(基于干物质)的相对便宜的原料来源，该淀粉可以至少与来自例如玉蜀黍、小麦、甘薯和水稻等作物的其他淀粉所提供的特性相匹配或甚至更好。木薯根的许多用途之一是用于木薯粉淀粉生产。
目前，普通木薯淀粉厂或木薯乙醇厂在淀粉或乙醇生产后会产生大量废木薯残渣。由于淀粉或乙醇生产后的废木薯残渣含有一定量的淀粉，它们通常用作动物饲料。使废木薯残渣在作为动物饲料使用前经受干燥。木薯残渣中的淀粉量是显著的，并且残渣中具有高水分含量，这使得干燥方法甚至更加困难。因此，干燥方法变得更加低效和昂贵。
本发明的主要目的是提供一种用于从废木薯残渣中提取淀粉的方法，从而通过物理/机械装置结合酶处理来有效地从废物中回收淀粉。
技术实现要素：
本发明涉及一种用于从木薯块茎提取淀粉的方法。
在一个方面中，本发明涉及一种用于提取淀粉的方法，该方法包括：提供压碎的木薯块的浆料；使所述浆料和/或其中的纤维材料经受粒度减小；以及此后从所述浆料中分离淀粉/淀粉颗粒和/或形成所述纤维材料。
在另一个方面中，本发明涉及一种用于提取淀粉的方法，该方法包括：切碎和/或锉磨木薯块茎；提供压碎的木薯块的浆料；使所述浆料在配置成提供剪切力的装置中经受混合，该剪切力破裂/打开木薯块中的剩余的完整中果皮细胞(在切碎/锉磨后保持完整的中果皮细胞)，并从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒；以及此后从所述浆料中的纤维材料中分离淀粉/淀粉颗粒。
在一个方面中，该方法使用了一种装置，该装置是转子/定子混合器，例如高剪切混合器。
在一个方面中，本发明涉及一种酶组合物，该酶组合物包含用于从压碎的新鲜木薯的浆料和/或中间木薯残渣(icr)的浆料中提取残余淀粉的果胶酶，其中使所述浆料经受粒度减少。
在一个方面中，本发明涉及一种配置用于从木薯块茎中提取淀粉的生产线，该生产线包含串联的混合装置，所述装置包含转子和定子、或任选地放置成一系列的众多转子/定子单元。
具体实施方式
本发明涉及一种用于从木薯块茎提取淀粉的方法。
典型地，用于分离高质量淀粉的基本方法是从木薯根进行。清洗根部以去除污垢和梗。将清洗的根进料给使用循环水的洗涤机。在洗涤机的早期阶段，石块沉入水中，而根则通过洗涤机浆的作用被抬起。后面阶段将皮从根上去除。将根通过切割刀片切成1-2厘米的大块，并且进料给锯齿形锉刀，以剧烈磨擦成木薯块的浆料。将从该方法中回收的液体与切碎的根一起进料给锉刀。由于木薯的蛋白质和其他杂质非常低，因此使用滗析器进行果水分离是可选的。然后将来自锉刀的新鲜锉磨的根浆料泵送过一系列粗和细提取器(垂直的或水平的)，其中通过在连续离心穿孔篮子中的圆锥形排列的筛网去除纤维。离开装配有滤布和孔径为150微米(100目)至125微米(120目)的筛网的粗提取器的淀粉浆料仍含有大量细纤维，这些细纤维必须在装配有更细的筛网(140-200目)的细提取器中去除。安装额外的过滤(例如旋转刷过滤器)，以确保不会通过淀粉结块。将来自粗提取器的果肉反复再提取以实现陷于潮湿果肉中的淀粉的最小损失(60％-70％水分含量和45％-55％(干基)淀粉含量)。淀粉可以从最终的淀粉流中回收并干燥。在提取方法中，淀粉通过纤维筛网和淀粉洗涤机的多个阶段进行纯化，以去除可溶物和细碎的纤维。在排放之前，通过再利用来优化水的利用率。最常用的是，水流与淀粉流逆流。在释放到公共渠道之前，在现场处理来自该方法的最终水排放以符合环境要求。在有用的应用中消耗副产品，所以该方法没有浪费。将纤维用于动物饲料配制品中。皮和废物处理污泥是原木薯种植土地或其他农业用途的良好堆肥。
诸位发明人已经令人惊奇地发现，在用于提取淀粉的方法中，当使切碎和锉磨后获得的木薯浆料经受剪切力导致木薯块的另外的粒度减小时，令人惊讶地大量释放淀粉颗粒。即使对于已经通过常规手段从中提取过淀粉的木薯浆料，例如上所述，情况也是例如此。不希望受理论束缚，本发明的诸位发明人相信，淀粉的释放至少部分归因于如下事实，即剪切力导致在切碎和锉磨之后基本保持完整的木薯块的中果皮细胞的破裂或打开，并且从而能够从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒。
在一个方面中，用于提取淀粉的方法包括：(a)提供压碎的木薯块的浆料；(b)使所述浆料和/或其中的纤维材料经受粒度减小/剪切力，该粒度减小/剪切力使木薯块中的剩余的完整中果皮细胞打开并且能够从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒；以及此后(c)从所述浆料或其中的纤维材料中分离淀粉/淀粉颗粒。
术语“木薯块”定义为从压碎的新鲜木薯、中间木薯残渣(icr)或果肉中任一项中获得的块；果肉是从木薯块茎中加工或提取的淀粉的最终废物流。
在本发明背景下，“中间木薯残渣”是指在加工成如上所定义的果肉之前，在上述粗提取器和细提取器中的任一项中从淀粉分离的木薯块。
在本发明背景下，术语“剪切力”是指沿一个方向推动身体或材料(如植物细胞或组织)的一部分，并且沿相反方向推动身体或材料的另一部分的非对准的力。此外，在本发明背景下，“剪切力”是指当施加到这样的程度和/或具有这样的强度以使得身体或材料破裂的这种力。
选择合适的装置用于递送所需的剪切力以便使在切碎和锉磨之后基本保持完整的木薯块的中果皮细胞破裂或打开在技术人员的能力内。
在一个方面中，使用混合器(例如包含至少一个转子和至少一个定子的混合器)实现粒度减小/剪切力的施加。
在一个方面中，所述粒度减小/剪切力的施加是使用混合器来实现的，该混合器包含任选地放置成一系列的多个转子/定子单元。
在一个方面中，所述方法是分批方法、连续和/或半连续方法。
在一个方面中，所述粒度减小/剪切力的施加是使用选自下组的混合器来实现的，该组由以下组成：低速混合器、中速混合器、高速混合器、以及这些混合器的组合。
在一个方面中，混合器是串联的高剪切混合器、分批高剪切混合器、高速混合器、匀浆器、高压匀浆器、高速实验室规模混合器、微型流化器、胶体磨、转子-定子混合器、高度混合器、高剪切分散器、分散器、超声波粉碎仪、膜匀浆器、溶解器盘、微尺度或大尺度静态混合器或活塞-裂隙匀浆器。
目前优选的混合器选自下组，该组由以下组成：串联高剪切混合器、分批高剪切混合器、高速混合器、高压匀浆器、高速实验室规模混合器、高剪切分散器、分散器、超声波粉碎仪。目前最优选的混合器是串联高剪切混合器和分批高剪切混合器。
在一个方面中，所述压碎的木薯块的浆料是：(i)压碎的新鲜木薯根的浆料，其中所述根在压碎前任选地被洗涤和剥皮；(ii)在从压碎的新鲜木薯根的浆料中提取淀粉后获得的中间木薯残渣(icr)的浆料；或(iii)木薯果肉的浆料。
在一个方面中，根据本发明的方法包括如下步骤：
a)压碎新鲜的木薯块茎，以形成压碎的新鲜木薯的浆料；
b)使a)中的所述浆料经受淀粉提取以便提供淀粉和icr；
c)任选地使所述icr经受淀粉提取以便提供淀粉和具有降低的淀粉含量的icr、或淀粉和木薯果肉；
d)任选地重复步骤c)一次或多次；
其中使c)中的所述压碎的新鲜木薯的浆料、所述icr的浆料、所述具有降低的淀粉含量或果肉的icr的浆料，和/或d)中的这些重复中任一项中提供的icr或果肉的浆料经受粒度减小/剪切力的施加。
在另一个方面中，使c)中的压碎的新鲜木薯的浆料、所述icr的浆料、所述具有降低的淀粉含量的icr的浆料，和/或方法步骤d)中的这些重复中任一项中提供的icr的浆料经受粒度减小和/或经受在配置成提供剪切力的装置中混合，该剪切力打开木薯块中剩余的完整细胞并从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒。
在一个方面中，对方法步骤c)中的所述icr进行粒度减小或。
在另一个方面中，它是方法步骤c)中的icr，该icr在配置成提供剪切力的装置中经受混合，该剪切力打开木薯块中剩余的完整细胞并从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒。
根据本发明的一些实例，该方法包括：
a)压碎新鲜的木薯块茎，以形成压碎的新鲜木薯的浆料；
b)使a)中的所述浆料经受淀粉提取以便提供淀粉和第一icr；
c)使所述第一icr经受淀粉提取以便提供淀粉和具有降低的淀粉含量的第一icr；
d)使所述具有降低的淀粉含量的第一icr经受淀粉提取以提供淀粉和具有降低的淀粉含量或果肉的第二icr；并且任选地
e)从具有降低的淀粉含量的第二icr开始并且产生果肉或一个或多个连续的具有降低的淀粉含量和果肉的icr的一个或多个另外的提取淀粉的步骤；
其中使c)中的所述压碎的新鲜木薯的浆料、所述第一icr的浆料、所述具有降低的淀粉含量的第一icr的浆料、d)中的所述具有降低的淀粉含量的第二icr的浆料、和/或d)中提供的icr或果肉的浆料经受粒度减小和/或在配置成提供剪切力的装置中混合，该剪切力打开木薯块中剩余的完整细胞并从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒。
如本领域技术人员将知道的，如上所述的淀粉提取步骤的数量可以变化：典型地，与木薯增甜剂设备相比，木薯淀粉提取设备或磨机具有更少的淀粉提取步骤。在任何类型的设备或磨机中，粒度减小和/或剪切力优选地施加到icr或具有降低的淀粉含量的icr中的任一种或施加到果肉。在木薯淀粉提取设备或磨机中，优选地在淀粉提取之前的步骤c)中施加粒度减小和/或剪切力到icr，而在增甜剂设备中，优选地在步骤c)之后施加。
在一个方面中，该方法进一步任选地包括添加酸或其盐来调节该浆料的ph。
然而，诸位发明人观察到，根据本发明提供的方法可以在天然ph(即不需要对ph进行任何实质的调节)下操作。因此，在一个实施例中，该方法不涉及任何添加酸或其盐以调节所述浆料的ph。
在优选的实施例中，根据本发明的方法包括将所述压碎的木薯块的浆料与包含一种或多种水解酶的酶组合物接触。因此，根据本发明的方法可以包括如下步骤：
a)压碎新鲜的木薯块茎，以形成压碎的新鲜木薯的浆料；
b)使a)中的所述浆料经受淀粉提取以便提供淀粉和icr；
c)任选地使所述icr经受淀粉提取以便提供淀粉和具有降低的淀粉含量的icr、或淀粉和木薯果肉；
d)任选地重复步骤c)一次或多次；
其中使c)中的所述压碎的新鲜木薯的浆料、所述icr的浆料、所述具有降低的淀粉含量或果肉的icr的浆料，和/或d)中的重复中任一项中提供的icr或果肉的浆料与包含一种或多种水解酶的酶组合物接触，并且经受粒度减小和/或在配置成提供剪切力的装置中混合，该剪切力打开木薯块中剩余的完整细胞并从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒。
在一个方面中，它是方法步骤b)、c)或d)的任一项中的该压碎的新鲜木薯的浆料、该icr或该具有降低的淀粉含量的icr，其与所述酶组合物接触。
在一个方面中，它是方法步骤c)中的具有降低的淀粉含量的icr，其与所述酶组合物接触。
根据本发明的一些实例，该方法包括：
a)压碎新鲜的木薯块茎，以形成压碎的新鲜木薯的浆料；
b)使a)中的所述浆料经受淀粉提取以便提供淀粉和第一icr；
c)使所述第一icr经受淀粉提取以便提供淀粉和具有降低的淀粉含量的第一icr；
d)使所述具有降低的淀粉含量的第一icr经受淀粉提取以提供淀粉和具有降低的淀粉含量或果肉的第二icr；并且任选地
e)从具有降低的淀粉含量的第二icr开始并且产生果肉或一个或多个连续的具有降低的淀粉含量和果肉的icr的一个或多个另外的提取淀粉的步骤；
其中使c)中的所述压碎的新鲜木薯的浆料、所述第一icr的浆料、所述具有降低的淀粉含量的第一icr的浆料、d)中的所述具有降低的淀粉含量的第二icr的浆料、和/或d)中提供的icr或果肉的浆料与包含一种或多种水解酶的酶组合物接触，并且经受粒度减小和/或在配置成提供剪切力的装置中混合，该剪切力打开木薯块中剩余的完整细胞并从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒。
包含一种或多种水解酶的酶组合物和粒度减小和/或剪切力优选地施加到icr或具有降低的淀粉含量的icr中的任一种或施加到果肉。在木薯淀粉提取设备或磨机中，包含一种或多种水解酶的酶组合物和粒度减小和/或剪切力优选地在淀粉提取之前的步骤c)中施加到icr，而在增甜剂设备中，包含一种或多种水解酶的酶组合物以及粒度减小和/或剪切力优选在步骤c)之后施加。在一个方面中，该酶组合物包含果胶酶。优选地，将压碎的木薯块的浆料与一定量的果胶酶接触，该果胶酶的量在0.0002-0.4mg酶蛋白(ep)/gds范围内，例如在0.00025-0.4mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.002-0.4mg酶蛋白(ep)/gds的范围内、在0.02-0.4mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.0002-0.1mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.0002-0.05mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.0002-0.01mg酶蛋白(ep)/gds范围内、或在0.0002-0.005mg酶蛋白(ep)/gds范围内。
在根据本发明的方法中，果胶酶可以选自下组，该组由以下组成：果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基酯酶、鼠李糖半乳糖醛酸酶和β-1,4-半乳聚糖酶及其组合。
在目前优选的实施例中，在根据本发明的方法中使用的酶组合物包含果胶裂解酶。
在一个方面中，该酶组合物进一步包含纤维素酶。
优选地，将压碎的木薯块的浆料与一定量的纤维素酶接触，该纤维素酶的量在0.01-1mg酶蛋白(ep)/gds范围内、例如在0.025-1mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.05-1mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.075-1mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.01-0.75mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.01-0.5mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.01-0.75mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.01-0.25mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.01-0.1mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.01-0.075mg酶蛋白(ep)/gds范围内、在0.01-0.05mg酶蛋白(ep)/gds范围内、或在0.01-0.025mg酶蛋白(ep)/gds范围内。
纤维素酶可以具体选自下组，该组由以下组成：内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、β-葡聚糖酶、木葡聚糖酶及其组合。
在本发明目前优选的实施例中，该酶组合物包含木葡聚糖酶。
根据优选的实施例，该酶组合物可以包含果胶裂解酶和木葡聚糖酶的组合。具体地，果胶裂解酶和木葡聚糖酶的组合可以占到该酶组合物中存在的酶蛋白总量的10-50％(w/w)，例如10-40％(w/w)、10-30％(w/w)、10-20％(w/w)或例如20-40％(w/w)。
在本发明的同样优选的实施例中，该酶组合物具有不超过总酶蛋白的1％(w/w)(例如不超过0.5％(w/w)或例如不超过0.1％(w/w))的外淀粉酶和/或内淀粉酶的最高水平。
具体地，果胶酶蛋白的剂量与纤维素酶蛋白的剂量的比例可以在0.01:1至5:1，例如在0.02:1至4:1、0.04:1至3:1的范围内。或者例如从0.07:1至2.5:1。
在目前优选的实施例中，将压碎的木薯块的浆料与在0.01-1mg酶蛋白(ep)/gds范围内的量的纤维素酶接触，并且与在0.0002-0.4mg酶蛋白(ep)/gds范围内的量的果胶酶接触。
在一个方面中，粒度减小(psr)/剪切力的施加(sf)和与酶组合物接触(e)的顺序选自下组，该组由以下组成：(i)e，然后是psr/sf；(ii)psr/sf，然后是e；(iii)e，然后是psr/sf，然后是e；以及(iv)psr/sf，然后是e，然后是psr/sf。
在目前优选的一个方面中，粒度减小/剪切力的施加(psr/sf)和与酶组合物接触(e)的顺序是：e，然后是psr/sf。根据该方面，将该压碎的木薯块的浆料与所述酶组合物接触以从中果皮细胞中释放淀粉颗粒，并且此后经受粒度减小/剪切力的施加以释放在与所述酶组合物接触后保持完整的中果皮细胞中的淀粉颗粒。
在一个方面中，与酶组合物的接触至少进行30分钟。
在一个方面中，与酶组合物的接触在约20℃-55℃的温度下进行，优选地在40℃-50℃的温度下进行。
在一个方面中，与酶组合物的接触在约10至250rpm(例如从50-250rpm、从100-200rpm或例如从150-250rpm)的搅拌下进行。
在一个方面中，混合器具有35fps-110fps，并且优选地具有在从约40fps至70fps的范围内的转子尖端速度。
在一个方面中，混合器具有24fpm-90fpm，并且优选地在从约35fpm-60fpm的范围内的整体流体速度(bfv)。
在一个方面中，使压碎的木薯块经受所述剪切混合持续足够的时间，所述时间在从约几乎瞬间至120秒的范围内，例如1-120秒、5-120秒、5-100秒、5-50秒、10-120秒、10-100秒、10-50秒的范围内，并且优选地在从约0.1sec至3sec的范围内。
在一个方面中，该残余淀粉的量在该icr中存在的最大残余淀粉的10％-60％的范围内。
在一个方面中，在酶处理期间，在所述压碎的新鲜木薯的浆料、所述icr和/或所述具有降低的淀粉含量的icr中的干物质(％干固体(％ds))在约1-25％(w/w)的，例如3-15％(w/w)、4-10％(w/w)、4-6％(w/w)或例如7-9％(w/w)的范围内。
在一个方面中，相对于初始淀粉含量或干物质，存在于所述icr中的最大淀粉含量在20％(w/w)至70％(w/w)的范围内；例如相对于初始淀粉含量或对于干物质，在20％至70％(w/w)的范围内、在30％-65％(w/w)的范围内、或例如在40％至60％(w/w)的范围内。
在另一个方面中，本发明涉及一种用于提取淀粉的方法，该方法包括：切碎和/或锉磨木薯块茎；提供压碎的木薯块的浆料；使所述浆料在配置成提供剪切力的装置中经受混合，该剪切力破裂/打开木薯块中的剩余的完整中果皮细胞(在切碎/锉磨后保持完整的中果皮细胞)，并从这些细胞释放淀粉/淀粉颗粒；以及此后从所述浆料中的纤维材料中分离淀粉/淀粉颗粒。
在一个方面中，该装置是转子/定子混合器，例如高剪切混合器。
在一个方面中，本发明涉及一种酶组合物，该酶组合物包含用于从压碎的新鲜木薯的浆料和/或中间木薯残渣(icr)的浆料中提取残余淀粉的果胶酶，其中使所述浆料经受粒度减少。
在一个方面中，酶组合物的果胶酶定义为降解果胶物质的任何酶。果胶物质包括同型半乳糖醛酸聚糖、木糖聚半乳糖醛酸和鼠李糖聚半乳糖醛酸以及其衍生物。果胶酶处理可以通过一种或多种果胶酶(例如两种或多种相同类型的果胶酶(例如，两种不同的果胶甲基酯酶)或不同类型的果胶酶(例如，果胶甲基酯酶和阿拉伯聚糖酶))来实现。例如，果胶酶可以选自下组，该组由以下组成：阿拉伯聚糖酶(催化果胶物质的阿拉伯聚糖侧链降解)、阿拉伯呋喃糖苷酶(从阿拉伯聚糖和阿拉伯半乳聚糖中去除阿拉伯糖基取代基)、半乳聚糖酶(催化果胶物质的阿拉伯半乳聚糖和半乳聚糖侧链的降解)、果胶裂解酶(通过β-消除裂解聚半乳糖醛酸中的糖苷键)、果胶乙酰酯酶(催化从乙酰化果胶中去除乙酰基基团)、果胶裂解酶(通过β-消除来切割高度甲基化果胶的糖苷键)、果胶甲基酯酶(催化从果胶中去除甲醇，导致果胶酸、聚半乳糖醛酸的形成)、聚半乳糖醛酸酶(水解聚半乳糖醛酸链中的糖苷键)、鼠李糖半乳糖醛酸乙酰酯酶(催化从乙酰化鼠的李半乳糖醛酸聚糖中去除乙酰基基团)、以及鼠李糖半乳糖醛酸酶和鼠李糖半乳糖醛酸裂解酶(降解鼠李糖聚半乳糖醛酸)。
在一个方面中，该酶组合物进一步包含纤维素酶。
在一个方面中，酶组合物的纤维素酶定义为“纤维素分解酶”或“纤维素酶”意指水解纤维素材料的一种或多种(例如，若干种)酶。这类酶包括内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、β-葡糖苷酶、或其组合。用于测量纤维素分解酶活性的两种基本方法包括：(1)测定总纤维素分解酶活性，以及(2)测定单独的纤维素分解酶活性(内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶)，如在zhang等人，2006，biotechnologyadvances[生物技术进展]24:452-481中所述的。可使用不溶性底物，包括沃特曼(whatman)№1滤纸、微晶纤维素、细菌纤维素、藻类纤维素、棉花、预处理的木质纤维素等，测量总纤维素分解酶活性。最常见的总纤维素分解活性测定是将沃特曼№1滤纸用作底物的滤纸测定。该测定是由国际纯粹与应用化学联合会(iupac)建立的(ghose，1987，pureappl.chem.[纯粹与应用化学]59：257-68)。
可以通过测量在以下条件下与未添加纤维素分解酶蛋白的对照水解相比，在一种或多种纤维素分解酶对纤维素材料的水解过程中产生/释放的糖的增加来测定纤维素分解酶活性：1-50mg的纤维素分解酶蛋白/g于预处理的玉米秸秆(pcs)中的纤维素(或其他预处理的纤维素材料)，在适合的温度(如40℃-80℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、或80℃)和适合的ph(如4-9，例如，4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、或9.0)下持续3-7天。典型条件为：1ml反应，洗涤或未洗涤的pcs，5％不溶性固体(干重)，50mm乙酸钠(ph5)，1mmmnso4，50℃、55℃、或60℃，72小时，通过
在另一个方面中，本发明涉及一种酶组合物，该酶组合物包含用于从压碎的新鲜木薯的浆料和/或中间木薯残渣(icr)的浆料中提取残余淀粉的果胶酶，其中所述经受剪切力，该剪切力破裂/打开木薯块中的剩余的完整中果皮细胞(在压碎(切碎和锉磨)后保持完整的中果皮细胞)。
在一个方面中，本发明涉及一种配置用于从木薯块茎中提取淀粉的生产线，该生产线包含选自下组的串联混合装置，该组由以下组成：低速混合器、中速混合器、高速混合器及这些混合器的组合。优选地，所述混合装置包含串联的混合装置，所述装置包含转子和定子、或任选地放置成一系列的众多转子/定子单元。
在一个方面中，所述混合器是串联的高剪切混合器、分批高剪切混合器、高速混合器、匀浆器、高压匀浆器、高速实验室规模混合器、微型流化器、胶体磨、转子-定子混合器、高剪切分散器、分散器、超声波粉碎仪、膜匀浆器、溶解器盘、微尺度或大尺度静态混合器或活塞-裂隙匀浆器。
目前优选的混合器选自下组，该组由以下组成：串联高剪切混合器、分批高剪切混合器、高速混合器、高压匀浆器、高速实验室规模混合器、高剪切分散器、分散器、超声波粉碎仪。目前最优选的混合器是串联高剪切混合器和分批高剪切混合器。
该装置以这样一种方式配置，使得它提供剪切力，该剪切力破裂/打开在木薯块茎被切碎和锉磨后保持完整的中果皮细胞。
在另一个方面中，该生产线进一步包含储存罐，例如热水夹套储存罐，用于酶孵育。将该储存罐放置于混合装置的上游。
在一个方面中，该混合装置被配置成递送剪切力，该剪切力足以破裂/打开压碎的木薯块，例如经受切碎和锉磨的木薯块茎的浆料中的完整细胞。
在一个方面中，该生产线包含：木薯根切碎机；锉刀；第一淀粉提取器；储存罐，例如热水夹套储存罐，用于酶孵育；混合装置，该混合装置配置成递送剪切力，该剪切力破裂/打开在穿过所述切碎机和锉刀后保持完整的中果皮细胞；第二淀粉提取器；以及任选地一个或多个另外的淀粉提取器。
在一个方面中，该生产线包含串联的和按照所述顺序的：木薯根切碎机；锉刀；第一淀粉提取器；储存罐，例如热水夹套储存罐，用于酶孵育；混合装置，该混合装置配置成递送剪切力，该剪切力破裂/打开在穿过所述切碎机和锉刀后保持完整的中果皮细胞；第二淀粉提取器；以及任选地一个或多个另外的淀粉提取器。
在一个方面中，该生产线包含混合装置，该混合装置能够以35fps-110fps，并且优选地在从约40fps至70fps的范围内的转子尖端速度操作。
在一个方面中，该生产线包含混合装置，该混合装置具有24fpm-90fpm，并且优选地在从约35fpm-60fpm的范围内的整体流体速度(bfv)。
在此提及“约”一个数值或参数包括指向那个数值或参数本身的方面。例如，提及“约x”的描述包括方面“x”。
如在此和所附权利要求书中使用的，单数形式“一种/个”、“或”以及“该”包括复数指示物，除非上下文以另外的方式清楚表明。应理解的是，在此描述的本发明的这些方面包括“由方面组成”和/或“基本由方面组成”。
除非另外定义或由背景清楚指示，否则在此所用的全部技术与科学术语具有如本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
通过以下实例进一步描述本发明，所述实例不应理解为对本发明范围的限制。
实例
用酶处理
适合用于本发明的酶组合物包含包含纤维素酶、果胶酶及其组合的组合物。单独使用或组合使用商业产品例如celluclast1.5l、pectinexultraafp、novoshape(全部来自诺维信公司(novozymesa/s)，丹麦)、或rohapectmaplusqc(来自ab酶制剂公司(abenzymes)，德国)。
实例1：混合器的不同速度对提取的影响
在第一淀粉提取器后，从泰国木薯淀粉磨机获得4kg的木薯块。将木薯块均匀混合，并且去除20-50g的木薯块，在淀粉糊化(60℃/4小时)下以及然后在高温(90℃/16小时)下进行干燥。木薯块的ds为13.3％。将100g木薯块的等分试样置于不同醪液浴(mashbath)的烧杯中，并且然后添加300g水使浆料的总重量为400g。因此，木薯块浆料的ds变为3.3％。添加酶(1.40mg/13.3gdscelluclast1.5l+0.10mg/13.3gdspectinaseultraafp)，并将木薯块浆料在45℃下在醪液浴烧杯中以200rpm孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物一起孵育后，将浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出，并向其中添加200ml水。使用具有分散元件附件(ikas25n-25g)的高性能分散仪器(ikat25ultraturrax)，在25℃-30℃的温度下，以在3200-16000rpm之间的变化速度，使浆料经受混合器2min。将均质化浆料样品通过一系列实验筛(第一筛(800μm)、第二筛(250μm)和第三筛(20-45μm的细玛姿琳棉布(muslincloth)))。通过筛分均质化浆料样品来收集滤液。向所获得的滞留物添加600g冷水，并再次通过同一系列的筛以收集滤液(淀粉乳)。将滤液样品冷藏过夜。将顶部清水层(约800g)滗析，并将剩余样品离心(10000rpm/10min/4℃)。将淀粉小粒收集到预先称重的铝板中。将淀粉小粒在60℃下干燥16小时。记下干燥的粗淀粉的重量。将滞留物转移到筛上(250μm)，并且然后转移到20-45μm的细玛姿琳棉布上。将滞留物在90℃干燥16小时。记下干燥的滞留物(纤维物质)的重量。从表1可以观察到，随着混合器的速度从3200rpm至16000rpm的增加，存在提取的淀粉的％产率的增加。
表1：混合器的不同速度对提取的影响
实例2：不同方法条件对提取的影响
在第一淀粉提取器后，从泰国木薯淀粉磨机获得4kg的木薯块。将木薯块均匀混合，并且去除20-50g的木薯块，在淀粉糊化(60℃/4小时)下以及然后在高温(90℃/16小时)下进行干燥。木薯块的ds为13.3％。将100g木薯块的等分试样置于不同醪液浴的烧杯中，并且然后添加300g水使浆料的总重量为400g。因此，木薯块浆料的ds变为3.3％。然后使木薯块浆料经受五种不同的方法。
在方法a中，将酶组合物添加到浆料中，并在45℃下在醪液浴烧杯中以200rpm孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物一起孵育后，将浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出，并向其中添加200ml水。使用具有分散元件附件(ikas25n-25g)的高性能分散仪器(ikat25ultraturrax)，在25℃-30℃的温度下，以16000rpm的速度，使孵育的浆料经受混合器2min。在45℃下，在醪液浴烧杯中，以200rpm，使该压碎的浆料与各自的酶组合物一起进一步经受第二孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物进行第二孵育之后，将浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出。
在方法b中，将酶组合物添加到浆料中，并在45℃下在醪液浴烧杯中以200rpm孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物一起孵育后，将浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出，并向其中添加200ml水。使用具有分散元件附件(ikas25n-25g)的高性能分散仪器(ikat25ultraturrax)，在25℃-30℃的温度下，以16000rpm的速度，使孵育的浆料经受混合器2min。
在方法c中，使用具有分散元件附件(ikas25n-25g)的高性能分散仪器(ikat25ultraturrax)，在25℃-30℃的温度下，以16000rpm的速度，使浆料经受混合器2min。在45℃下，在醪液浴烧杯中，以200rpm，使该压碎的浆料与酶组合物一起孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物一起孵育后，将浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出，并向其中添加200ml水。
在方法d中，使用具有分散元件附件(ikas25n-25g)的高性能分散仪器(ikat25ultraturrax)，在25℃-30℃的温度下，以16000rpm的速度，使浆料经受混合器2min。在45℃下，在醪液浴烧杯中，以200rpm，使该压碎的浆料与酶组合物一起孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物一起孵育后，将孵育的浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出，并向其中添加200ml水。使用具有分散元件附件(ikas25n-25g)的高性能分散仪器(ikat25ultraturrax)，在25℃-30℃的温度下，以16000rpm的速度，使孵育的浆料进一步经受混合器2min。
在方法e中，添加酶组合物，并在45℃下在醪液浴烧杯中以200rpm孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物一起孵育后，将浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出，并向其中添加200ml水。使该孵育的浆料不经受混合器。
将均质化浆料样品(全部五个方法集)通过一系列实验筛(第一筛(800μm)、第二筛(250μm)和第三筛(20-45μm的细玛姿琳棉布))。通过筛分均质化浆料样品来收集滤液。向所获得的滞留物添加600g冷水，并再次通过同一系列的筛以收集滤液(淀粉乳)。将滤液样品冷藏过夜。将顶部清水层(约800g)滗析，并将剩余样品离心(10000rpm/10min/4℃)。将淀粉小粒收集到预先称重的铝板中。将淀粉小粒在60℃下干燥16小时。记下干燥的粗淀粉的重量。将滞留物转移到筛上(250μm)，并且然后转移到20-45μm的细玛姿琳棉布上。将滞留物在90℃干燥16小时。记下干燥的滞留物(纤维物质)的重量。
表2：不同方法条件对提取的影响
从表2可以观察到，在仅用酶孵育的方法中(没有混合器)，淀粉提取最低。淀粉提取中的高％产率是在以下方法中：在酶孵育期间发生含有淀粉颗粒的未破碎的中果皮细胞的松散并随后通过使用混合器使未破碎的中果皮细胞破裂(方法b，用酶孵育然后混合比混合后进行酶孵育更好)。
实例3：不同类型纤维素酶与果胶酶的组合对提取的影响
在第一淀粉提取器后，从泰国木薯淀粉磨机获得4kg的木薯块。将木薯块均匀混合，并且去除20-50g的木薯块，在淀粉糊化(60℃/4小时)下以及然后在高温(90℃/16小时)下进行干燥。木薯块的ds为13.3％。将100g木薯块的等分试样置于不同醪液浴的烧杯中，并且然后添加300g水使浆料的总重量为400g。因此，木薯块浆料的ds变为3.3％。添加酶，并将木薯块浆料在45℃下在醪液浴烧杯中以200rpm孵育持续45分钟(醪液浴具有8槽温度和rpm控制器)。在与酶组合物一起孵育后，将浆料样品从烧杯中的醪液浴中取出，并向其中添加200ml水。使用具有分散元件附件(ikas25n-25g)的高性能分散仪器(ikat25ultraturrax)，在25℃-30℃的温度下，以16000rpm的速度，使浆料经受混合器2min。将均质化浆料样品通过一系列实验筛(第一筛(800μm)、第二筛(250μm)和第三筛(20-45μm的细玛姿琳棉布(muslincloth)))。通过筛分均质化浆料样品来收集滤液。向所获得的滞留物添加600g冷水，并再次通过同一系列的筛以收集滤液(淀粉乳)。将滤液样品冷藏过夜。将顶部清水层(约800g)滗析，并将剩余样品离心(10000rpm/10min/4℃)。将淀粉小粒收集到预先称重的铝板中。将淀粉小粒在60℃下干燥16小时。记下干燥的粗淀粉的重量。将滞留物转移到筛上(250μm)，并且然后转移到20-45μm的细玛姿琳棉布上。将滞留物在90℃干燥16小时。记下干燥的滞留物(纤维物质)的重量。
表3：从残余木薯中提取残余淀粉
在3.33％ds下，在酶孵育期间(45℃/45min/200rpm)，随后是高剪切混合(hsm/16000rpm/2min/25℃-30℃)，‘0.30mg/13.3gdspectinexultraafp+0.12mg/13.3gdswhitezyme2.0l’的新混合物似乎是与最佳混合物pectinexultraafp(0.50mg/13.3gds)celluclast1.5l(1.40mg/13.3gds)和celluclast1.5l(1.40mg/13.3gds)+pectinexultraafp(0.30mg/13.3gds)表现的不相上下(超过对照+32％至34％额外的绝对淀粉提取)。
celluclast1.5l和whitezyme2.0l是不同类型的纤维素酶。
主要具有果胶裂解酶活性的果胶酶和具有木葡聚糖酶活性的纤维素酶的组合可以是最好的组合。