Способ получения свободного от волокон экстракта зеленой массы

 

3325 98

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К П АТЕНТУ

Союз Соввтокил

Социалистическил

Рвспублии

Зависимый от патента №вЂ”

Заявлено 31.VI I.1970 (ЛЪ 1465784/30-15)

Приоритет 01ХШ.1969 № Н0-1202, BHP

М. Кл. А 23k 1/14

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 636.085.51(088.8) Опубликовано 14.Ш.1972. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 17.IV.1972

Авторы изобретения

ВСЕСОЮЗНАЯ

47lHL ц " g g;»1-т/-,Ф»г ° ттОямттт рщ рва

Иностранцы

Янош Холло, Ено Герег, Лехель Кох и Иштван Загва (Венгерская Народная Республика) Иностранное предприятие

«Лиценсия Талалманиокат Эртекесито Валалат» (Венгерская Народная Республика) Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВОБОДНОГО ОТ ВОЛОКОН

ЭКСТРАКТА ЗЕЛЕНОИ МАССЫ

Изобретение относится к способам получения экстракта зеленой массы.

Известны .способы получения экстракта зеленой массы из растений, не достигших генеративной стадии, путем измельчения, прессования, отделения жидкости. Однако при получения экстракта зеленой массы известными способами значительно снижается ее биологи ческая ценность. Кроме того,,готовый продукт содержит большое количество клетчатки.

С целью получения экстракта зеленой массы высокого качества и сохранения биологической ценности лротеиновых кормов, зеленую массу, еще не достигшую генеративной стадии, размельчают, прессуют для отделения жидкости, увлажняют спрессованный продукт водой, повторно прессуют, добавляют антиоксидант к жидкости, коагулируют подлинно-протеиновую фракцию этой жидкости, отделяют коагулят от жидкой фазы, содержащей источники азота, абсолютно свободные от подлинного протеина, промывают осадок водой и разбавленной кислотой, объединяют жидкую фазу с промывной жидкостью и инокулируют микроорганизмами, способными утилизировать источники азота в виде нитрата и аммония, подвергают аэробной ферментации инокулированную жидкую фазу до окончательного исчерпывания источников азота, концентрируют азотсодержащие вещества в жидкой фазе, концентрат объеди5 няют с коагулятом — аодлинно-протеиновой фракцией и высушивают, Коагуляцию подлинно-протеиновой фракции обычно проводят при 80 — 85 С.

В качестве микроорганизмов, способных

10 утилизировать источники азота в виде нитрата и аммония, предпочтительно используются микроорганизмы из класса Hansenula, Candida, Saccharomyces, Ascomgcetes, Рйузоmycetes и их смеси.

15 Для концентрирования жидкой фазы, включающей азотсодержащие вещества, совершенно свободные от подлинного протеина, из нее после ферментации выделяют дрожжевую суспензию. Равным образом кон20 центрирование происходит при выпаривании воды в вакууме.

Ферментацию проводят обычно в две ступени с использованием одного и того же пли различных микроорганизмов.

25 Для увеличения содержания азота в жидкой фазе, подвергаемой аэробной ферментации, на первой ступени ферментацию проводят до полного исчерпывания источников

332598 азота имеющихся в жидкой фазе, после чего к жидкой фазе добавляют внешние источники азота в виде аммония и соли аммония и проводят повторную ферментацию до окончательного исчер пывания источников энергии, имеющихся в жидкой фазе. В последнем случае азотсодержащие вещества объединяют с коагулированной подлинно - протеиновой фракцией и высушивают. Поскольку целью изобретения является получение кормового экстракта зеленой массы, эквивалентного по своим качествам таким носителям протеина, как рыбная мука, соя, земляной орех, и обладающего более высокими по сравнению с ними качествами, которые сохраняются в течение длительного периода времени, лучше всего для производства экстракта использовать культурные растения и даже водоросли, находящиеся в стадии роста или вегетации, так как именно на этой стадии содержание протеина в них максимальное, а его качество в наибольшей мере приближается к качеству животных .протеинов. Благодаря использованию, предлагаемого метода биологическая ценность экстракта не уменьшается, протеины в ходе процесса не разрушаются и сохраняются в максимальной степени, а волокна удаляются.

Процесс заключается .в том, что зеленые растения, не достигшие генеративной стадии, ли бо их части грубо измельчают, прессуют (в ходе одной или более ступеней), увлажняя водой первый спрессованный продукт. Сырье, которое неоднакратно прессуют, увлажняют 10 — 20 /О воды. Прессование проводят в две или три сту пени с одним или более, чем двумя перерывами. Затем жидкость отделяют от волокнистых частиц, например, фильтрованием. Чистую жидкость, отделенную от жидкости, выделившейся после .первого прессования, можно использовать в качестве промывной жидкости. После удаления волокон растений (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин) в жидкую фазу вводят антиоксидант (0,5 — 4 ч. на 1000 ч, сухого вещества в конечном продукте). В качестве антиоксиданта используется предпочтительно

Сантоквин (диметилэтоксихинолин) .

Из жидкой фазы при коагуляции, проводимой при 80 — 85 С, выделяется подлиннопротеиновая фракция. Кроме того, при тепловой обработке происходит пастеризация жидкости. Для коагуляции жидкость обрабатывают в .пастеризационных установках или подают в нее пар. После коагуляции жидкость совершенно освобождается от подлинно-протеиновой фракции и азот в ней присутствует лишь в виде «амидо-фракции».

Первоначальное содержание азота в жидкости, полученной после прессования зеленой массы, в значительной мере зависит от вида обрабатываемой зеленой массы, а также от стадии роста растений, составляющих один и гот же вид зеленой массы.

15 го

Зо

Обычно растения богатые углеводами, например сорго, сахарное сорго, пшеница, сударика, содержат 12 — 20 /О сырого, протеина (на вес сухого вещества), из которого 6—

10 (т. е. 30 — 35 /О от содержания сырого протеина) составляет подлинный, протеин.

Растения, содержащие протеины в значительном количестве, например люцерна и полевая капуста, содержат около 17 — 25 /о сырого протеина (на вес сухого вещества).

В целом доля коагулированной подлиннопротеиновой фракции .составляет 30 — 35 /О.

Коагулят отделяют от жидкости и промывают водой и разбавленной кислотой, Промывные жидкости объединяют с основной жидкостью, охлаждают до 28 — 30 С и подвергают аэробной ферментации при непрерывном перемешивании, Затем жидкость инокулируют микроорганизмами, способными утилизировать источники азота в виде нитрата и аммония. В качестве микроорганизмов используют чистые или выделяемые при предыдущей ферментации дрожжи. Дрожжевую культуру выращивают в аэробных условиях, утилизируя имеющиеся в жидкости источники азота. Так как подлинно-протеиновая фракция отсутствует, микроорганизмы вынуждены утилизировать источники азота, имеющие полную биологическую ценность, т. е. так называемую «амидо-фракцию». Таким образом, «амидо-фракция» может быть преобразована в другое азотсодержащее вещество, повышающее биологическую ценность корма. При выращивании дрожжевой культуры расходуются углеводные фракциа жидкости, в особенности редуцирующие сахара и растительные кислоты. В ходе ферментации физиологически вредные сопутствующие вещества, например, сапонины и горчичные масла, также утилизируются, поэтому их первоначальное содержание в жидкой фазе может быть понижено до допустимых,пределов. B процессе ферментации в жидкость добавляют пеногасители, например силиконовое масло или сульфированное и нейтрализованное подсолнечное масло (50—

100 мг/м )

В зеленой массе с повышенным содержанием углеводов последние служат источником энергии, а в зеленой массе с повышенным содержанием протеина — растительные кислоты. Минеральные вещества и другие необходимые компоненты присутствуют в выжатой жидкости.

Аэрацию жидкости проводят непрерывно.

На первой стадии ферментации используют

30 м воздуха на 1 мз ферментационного вещества. В дальнейшем необходимое для ферментации количество воздуха регулируют в соответствии с особенностями применяемой культуры.

Когда количество азотсодержащих веществ уменьшается .до определенного предела, начинают автолнз культуры. Обычно ферментация продолжается до начала автолиза

332598

Таблица 1 фермента ция

Вещество, г/л после до

0,25 — 0,40

0,12 — 0,20

150 †3

4,0 — 50,0

0,04 — 0,06

0,015 вЂ,025

50 — 90

0,5 — 2,5

МН2-азот

NH4-азот

Нитрат азота "

Редуцнру.ощие сахара

Црожжи (содержание сухого вещества) апонины

Горинчныв масла "

Следы 7,00 — 25,00

0,12 — 0,20 0,01 — 0,02

2,0 — 2,4, 0,01 — 0,02 культуры, так как в этом случае расходуются имеющиеся источники азота. При израсходовании 60% первоначального содержания азота в жидкости, количество сопутствующих веществ снижается до 10 — 15% от первоначального объема. Снижение первоначального содержания азота указывает на потребление других нежелательных веществ и на одновременную конверсию «амидо-фракции», присутствующей в начале ферментации, в азотную фракцию с более высокой биологической ценностью.

Ферментацию осуществляют с одним видом культуры или со смесью микроорганизмов. Культуры Saccharomyces u Candida могут быть применены вместе. Целесообразно начинать ферментацию с одним, а завершать с другим видом культуры, выбор которой зависит от характера зеленой массы.

Средний состав жидкой фазы до и после ферментации приведен в табл. 1.

" Содержание веществ в мг/л

В результате ферментации содержание сырого лротеина не увеличивается.

Для утилизации источников энергии и,преобразования их в более, ценную азотную фракцию к ферментационному веществу добавляют аммоний и соли аммония. Аммоний будет конвертирован в культуру-протеин, что приведет к увеличению содержания протеина в продукте с низкой биологической ценностью.

Ферментация длится 4 — 6 час, причем в зависимости от особенностей используемого микроорганизма перед ферментацией или в ходе нее устанавливают соответствующий рН ферментационной жидкости посредством механического отделения массы клеток культуры от жидкости, последующего подогревания до 85 С и объединения со скоагулированной подлинно- протеиновой фракцией. Отделенную жидкость можно добавить к лишенному волокон конечному продукту либо кволокнистой спрессованной массе. Ферментированную жидкость выпаривают в вакууме, остаток присоединяют к скоагулированной подлинно-протеиновой фракции. Объединенную протеино-обогащенную фракцию гранулируют или прессуют отдельно или вместе с другим кормом.

6

Волокнистая спрессованная масса, полученная в качестве побочного продукта, может быть использована отдельно как низкокачественное сено для жвачных животных.

Пример 1. 10 т ржи, сжатой до формирования зерна (самое позднее спустя две недели после начала цветения), промывают водой для удаления каменных и железных загрязнений. Промытую массу грубо размельчают и прессуют.

В качестве предварительного пресса применяют пресс низкого давления (т. е. винный пресс) периодического действия, а в качестве основного и последнего — пресс высокого давления периодического или непрерывного действия (i. е. винтовой пресс для растительного масла).

Измельченную массу (2,5 — 3,0 т) закладывают в предварительный пресс емкостью, например, 4000 л и сжимают при начальном давлении 1 кг/слР до тех lIIQp, пока не выделится около 50% жидкости. Прессованпе продолжают до тех пор пока выделение жидкости не снизится до 5 — 10 л/лшн/т. Затем спрессованную массу повторно прессуют при более высоком давлении (2 — 3 кг/сн2).

Спрессованную массу обрызгивают водой (10 — 30% веса сырья) с двумя перерывами.

После обработки водой сырье выдерживают

1 час и повторно измельчают и прессуют по аналогичному режиму.

Для получения продукта с более высоким содержанием экстракта необходимо сделать еще один перерыв, а затем прессовать массу.

Спрессованную массу выгружают из предварительного пресса и загружают в основной и последний пресс высокого давленич периодического или непрерывного действия. Количество влаги в спрессованной массе уменьшается, и она высушивается до содержания влаги 14% без потребления тепловой энергии. Температура спрессованной массы, содержащей около 30% влаги, колеблется от

30 до 50 С.

Из 10 т ржи получают 8 — 10 т жидкости, которая содержит 90% неволокнистого сухого вещества обработанного растительного сырья. Затем от жидкости отделяют волокнистые частицы, пропуская ее через пресс с отверстиями диаметром 0,5 — 1 л лю. К полученной жидкости добавляют сначала небольшое (0,5% в расчете на сухой вес), а затем все необходимое количество антиоксиданта. жидкость нагревают до 85 С и выделяют скоагулировавшую подлинно - протеиновую фракцию, содержащую хлоропласты. Из первоначальных 8 — 10 т выжатого сока получают 1,5 — 2 т влажного осадка, содержащего

20 — 25 вес. % сухого вещества. О "àäîê промывают водой и разбавленной кислотой (в количество 10 — 15 вес. % от веса осадка).

Промывные жидкости соединяют с соком, поновой фракции (жидкая фаза). Устанавливают рН жидкой фазы 4,5 — 5 и аэрируют при перемешивании. Охлаждают до 28 С, 332598

Таблица 3

С ферментацией

Без фермеитации

Ингредиенты, %

40 — 45

35,0

28 — 32

1,0

3,5

35 — 40

12 — 18

16 — 18

1,0

3,0

40 — 45

15 — 20

Таблица 2

IQ ох х х

Ж ха о и х!

) I х

О х ах ххоо

<р х ( 8 1 х О

"х

Ф ч

z v а" о о х

C ферментацией

1 а

8 Ф

E х

Ф Ю

Ж й

Без фермеитации

Ингредиенты, %

Ингредиенты, %

45 — 50

40 — 45

30 — 35

15 — 20

Сырой протеин

Подлинный протеин (из сырого протеина)

Сырая клетчяткя

Сырые жиры

Экстракт, свободный от азота

Минеральные вещества

34 — 38

1,5 — 2,0

35 — 40

10 — 15

12 — 15

1,0 — 1,5

45 — 50

18 — 20

28 — 32

2,5

18 — 22

2,0

7 — 11

1,5

35 — 40

15 — 20

40 — 45

12 — 18

60 — 65

10 — 13

7 инокулируют Candida utilis (вновь выращенная или выделенная в предыдущем процессе ферментации) из расчета 1 кг сухого вещества на 1 т жидкой фазы II проводят аэр ацию большим количеством воздуха (30 мз воздуха на 1 мз готового продукта за

1 час). Подачу воздуха снижают через 1 час после инокуля ции в зависимости от заданных условий процесса. В качестве пеногасителя используют сульфированное и нейтрализованное под солнечное масло. В течение

4 час контролируют рН готового продукта.

Через 6 час ферментации увеличения количества клеток культуры не обнаруживается.

Затем рН готовото продукта повышается, а содержание редуцирующих сахаров падает до 2 г/л. Готовый продукт аэрируют подогретым воздухом и выпаривают при 50—

140 С до тех пор, пока количество остатка не будет составлять 60% от веса сухого вещества. Осадок объединяют со .скоагулированной подлинно-протеиновой фракцией и высушивают обычным способом.

Для уменьшения содержания в готовом продукте источников энергии до 2 г/л (т. е. для потребления всех источников энергии) к нему добавляют аммоний и соли аммония что препятствует автолизу культуры и приводит к повышению ее,рН. Состав высушенных продуктов приведен в табл. 2.

Пример 2. 10 т люцерны, сжатой до цветения, обрабатывают, как в примере 1. Доводят рН выжатого сока до 6 — 7 и инокулируют Hansenula anomala. Ферментацию продолжают до исчерпывания первоначальных источников азота, затем продукт нагревают до 85 С и отделяют массу клеток культуры.

Полученное влажное твердое вещество смешивают со скоагулированной подлинно-нротеиновой фракцией, разбавленный сок, отделяющийся от массы клеток, выпаривают и полученный концентрат добавляют к содержащему волокно побочному продукту до его высушивания. Выход высушенного продукта около 1,2 — 1,6 т. Состав высушенного конечного продукта приведен в табл, 3.

Пример 3. 10 т полевой капусты обрабатывают, как в примере 1. Выжатый сок подвергают ферментации после инокулянии

Сырой протеин

Подлинный протеин (из сырого протеина)

Сырая клетчяткя

Сырые жиры

Экстракт, свободный от азота

ЗОля культурой Candida utilis, Содержание редуцирующих сахаров в соке 1в процесе ферментации снижается до 5 г/л. Массу клетоккультуры после отделения подвергают тепловой обработке и перемешивают со скоагулированной подлинно-протеиновой фракцией. рН отделенного сока доводят до 6,5, затем инокулируют 1 кг на 1 мз готового продукта

Hansenula suaveolens и аэрируют. Ферментацию проводят в течение 3 час, массу клеток культуры отделяют и вновь леремешивают с подлинно-протеиновой фракцией. Отделенный сок выпаривают, а остаток присоединяют к волокносодержащим побочным продуктам перед высушиванием. Сушку проводят распылением.

Выход сухого продукта около 0,7 т. Состав высушенного продукта дан в табл. 4

Таблица 4

Сырой протеин

Подлинный протеин (из сырого протеина)

Сыряя клетчяткя

Сырые жиры

Экстракт, свободцый от азота

Зола

Пример 4. Обрабатывают, как в примере 1, 10 т сахарного сорго, выжатый сок инокулируют Saccharomyces cerevisie u

Candida utilis (1 кг на 1 мз сока). Когда содержание редуцирующих сахаров в готовом продукте станет меньше 1 г/л, его нагревают до 85 С, массу клеток культур отделяют и соединяют с подлинно-протеиновой фракцией. Выход около 1,2 — 1,4 т высушенного конечного продукта, содержащего около

35 — 40 вес. % сырого протеина.

Предмет изобретения

1. С пособ получения свободного от волокон экстракта зеленой массы, включающий размельчение сырья зеленой массы, не достигшей генеративной стадии, прессование, отделение жидкости от спрессованной массы, отличающийся тем, что, с целью получения массы высокого качества и сохранения биологической ценности протеиновых кормов, к

332598

Составитель P. Махнюк

Техред E. Борисова

Редактор Т. Шарганова

Корректоры: Т. Миронова и Л. Царькова

Заказ 929/18 Изд. № 407 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 жидкости добавляют антиоксидант и производят коагуляцию подлинно-.протеиновой фракции жидкости, отделяют коагулированную протеиновую фракцию от жидкой фазы, содержащей источники азота, свободные от подлинного протеина, промывают коагулированный осадок водой и разбавленной кислотой, объединяют жидкую фазу с промывной жидкостью, инокулируют объединенную жидкую фазу микроорганизма, способными утилизировать источники азота в виде нитрата и аммония, инокулированную жидкую фазу подвергают процессу аэробной ферментации до тех пор, пока источники азота, содержащиеся в нем, не окажутся окончательно исчерпанными, концентрируют азотсодержащие вещества в жидкой фазе, объединяют концентрированную жидкую фазу с коагулированной подлинно-,протеиновой фракцией и сушат продукт.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коагуляцию подлинно-протеиновой фракции проводят нагреванием при температуре 80—

85 С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов применяют культуры, выбранные из класса Hansenula, 10

Candida, Saccharomyces, Ascomycetes, Phgsomgcetes, и их смеси.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрирование жидкой фазы после фер5 ментации проводят путем отделения массы клеток культуры, находящихся в жидкой фазе.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкую фазу после ферментации концентри10 руют посредством выпаривания в вакууме. б. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аэробную ферментацию жидкой фазы проводят в две ступени, с применением одного и того же либо различных микроорганизмов.

15 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после исчерпания содержащихся в .продукте источников азота в процессе ферментации к жидкой фазе добавляют аммоний или соли аммония и проводят повторную фермента20 пию, затем отделяют массу клеток культуры, полученную из жидкости, присоединяют эту массу после тепловой обработки к коагулированной подлинно-протеиновой фракции и сушат этот продукт.

25 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что массу клеток культуры отделяют перед добавлением внешних источников азота.