CN105813469A - 用于制备高蛋白质葵花粕组分的方法 - Google Patents

用于制备高蛋白质葵花粕组分的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于制备包含至少50％蛋白质和10％或者更少粗纤维的葵花粕组分的方法。由该方法获得的葵花粕组分，以及其用于制备动物饲料组合物的用途。

Description

用于制备高蛋白质葵花粕组分的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制备高蛋白质葵花粕组分的新方法。
背景技术
动物营养中需要大量的蛋白质。能够使用植物来源的蛋白质或者蛋白质载体。潜在的植物蛋白质载体中有：大豆、油菜、葵花籽、棕榈仁、其他含油果实，羽扇豆、荚果诸如饲料豌豆、旱地蚕豆，以及淀粉生产的废料，诸如谷物麸质。
在上述的蛋白质载体中，大豆产品占据大约50％的市场。使用黄豆粕确实提供多种优势，其中包括其高蛋白质含量、其低粗纤维含量或者其最佳氨基酸结构。然而，很大一部分大豆产品为基因改造来源(GMO)的，其并非在任何地方均获得批准，特别是在欧洲针对所有物种均未获得批准。此外，制备高蛋白质黄豆粕组分要求热处理以失活抗营养物质诸如胰蛋白质酶抑制剂、皂角苷和糖苷。最后，对于诸如欧洲的区域，黄豆粕产量不足，并且必需从国外进口，因而增加了产品的最终成本。
因此替代性的蛋白质载体会是有益的。
葵花粕从油提取后的葵花籽获得。取决于提取方法，所述食粕可以压榨提取或者溶剂提取。溶剂提取的食粕能够从压榨器处理的食粕通过诸如正已烷的溶剂进一步提取油而获得。以此方式制备的葵花粕能量低并且包含少量(一般在25和28％之间)蛋白质。与此相反，葵花粕包含大量(一般高于20％)粗纤维。
用于在葵花粕组分中增加蛋白质水平和降低纤维含量的一种传统方法是在提取之前去壳。使用这一方法允许获得包含高达34至38％蛋白质和大约15％纤维的组分。但是，以此方式获得的组分食粕仅能够以有限的量仅用作诸如饲养动物。特别是，这样质量的葵花粕不能替代黄豆粕用于饲养幼鸟(例如，处于其发育期和生长期的鸟)、哺乳动物和鱼类。
在过去，曾经揭示了用于制备富集的葵花粕蛋白质组分的方法。匈牙利专利申请HU224456公开了一种方法，其中能够通过破碎和尺寸分选将提取的磨料部分(主要是葵花籽磨料)分离为高蛋白质含量的精细组分和包含大量纤维的粗组分。这一专利申请中公开的方法的主要部分是精细破碎提取磨料，以获得具有不同尺寸和形式的颗粒的两种集料，所述颗粒总量的三分之一具有低于400μm的尺寸，然后，仅通过尺寸分选将所述集料在一个步骤中分离。但是，以此方法获得的组分的蛋白质含量不超过40％。
国际专利申请WO-A-2013/057149公开了一种方法，用于将葵花籽提取物食粕分离为至少一个高蛋白质的组分和至少一个高纤维素含量的组分。这一专利申请中公开的方法的主要部分是至少两个蛋白质分离步骤，在短时循环间使用槽纹辊或者锤击或者具有起始原料冲击应力的冲击式碾磨机工具，接着进行筛分和过滤，以及收集经筛分的材料。尽管其提到以此方法获得的组分的蛋白质含量能够超过40％，但没有实验结果支持这一论断。
匈牙利专利申请BG110489公开了一种方法，用于增加去壳葵花籽中蛋白质含量。这一专利申请所公开的方法包括下述步骤：
-将大的成团颗粒碾磨成低于5mm的尺寸；
-分类粒度组分；
-连续碾磨成团的去壳颗粒，以制备富集蛋白质的颗粒以及粗纤维含量增加的颗粒的混合物；
-通过筛分将具有高蛋白质含量的所述颗粒与具有高粗纤维含量的所述颗粒分离。
结果，该方法允许去壳葵花籽中的蛋白质含量从35％增加至37％至41％至42％。
德国专利申请DE102009032931教示了一种方法，用于从葵花籽中无废物制备提取物食粕，其中通过至少单一的筛选和随后的单一气流分离将所述提取物食粕划分为含有高粗蛋白质含量和低粗纤维含量的第一组分，以及含有低粗蛋白质含量和高粗纤维含量的第二组分。这一文献特别教示了一种用于无废物处理取自葵花籽的提取物食粕的方法，其中通过至少单一的筛选和随后的单一气流分离将所述提取物食粕划分为含有高粗蛋白质含量和低粗纤维含量的第一组分，以及含有低粗蛋白质含量和高粗纤维含量的第二组分，其特征在于首先对所述提取物食粕进行至少单一步骤的粗筛选，其中不能通过粗筛选的所述提取物食粕的较粗颗粒被直接加入到所述第二组分，并且对通过粗筛选的所述提取物食粕的较精细颗粒进行多级粒度精细筛选，其中将颗粒分离为多种粒度组分，然后对这些粒度组分中的每一组分分别进行气流分离，其中将粒度组分分离为特别轻和特别重的颗粒，然后将所有粒度组分中的特别轻颗粒加入所述第二组分，并且将所述特别重颗粒加入所述第一组分。其进一步说明，所述第一组分是用于家禽、猪、鱼类、家畜的(不含GMO)蛋白质载体，其包括大约46-48％的粗蛋白质。
Levic等在“RemovalofCellulosefromSunflowerMealbyFractionation”(JAOCS，69卷，9期，1992年9月，890-893页)中报道了实施用以将葵花粕分组以去除纤维素的实验。作者特别报道，食粕的分组是在半工业化分离器中进行的，所述分离器由一个固定的离心筛和一个转子组成，用于传送和打散所述食粕。最有效的分组程序提供高产量的诱人的蛋白质组分，其包含44.0％至47.5％的粗蛋白质。
尽管如此，获得包含至少50％蛋白质和10％或者更少的粗纤维的葵花粕组分，以便其能够在动物饲料中用作大豆粕替代品，这将会有益于动物饲料之目的。
发明内容
目前已发现一种方法，其允许以在工业规模(例如大于50％收率)中保持可接受的产量制备包含至少50％蛋白质和低于10％的粗纤维的葵花粕组分。
因此，本发明涉及一种用于制备包含至少50％蛋白质和10％或者更低的粗纤维的葵花粕组分F的方法，所述方法包括下述步骤：
a)通过包含至少30％蛋白质并且具有低于12％的水分含量的葵花粕解聚形成小于5mm的颗粒而制备起始原料；
b)连续筛分获得的起始原料，以获得至少下述组分：
组分F-b1，其中粒径为d1至d2；
组分F-b2，其中粒径为d3至d1；
组分F-b3，其中粒径为小于d3；
c)组分F-b1解聚和连续筛分，以获得至少下述组分：
组分F-c1，其中粒径为d4至d5；
组分F-c2，其中粒径为小于d4；
d)气流筛分组分F-b2和F-c1，以获得至少下述组分：
组分F-d1，其中粒径为大于d6；
组分F-d2，其中粒径为d7至d6；
组分F-d3，其中粒径为小于d7；
e)解聚和连续筛分：
组分F-d1，以获得组分F-e1，其中粒径为小于d8；和/或
组分F-d2，以获得组分F-e2，其中粒径为小于d9；和/或
组分F-d3，以获得组分F-e3，其中粒径为小于d10；
f)和混合组分F-b3、F-c2、F-e1和/或F-e2和/或F-e3以获得组分F；
其中，
-d1为600μm至1600μm；
-d2为2000μm至5000μm；
-d3为150μm至500μm；
-d4为150μm至500μm；
-d5为600μm至1600μm；
-d6为800μm至1000μm；
-d7为500μm至750μm；
-d8为200μm至600μm；
-d9为200μm至600μm；和
-d10为200μm至600μm。
本发明的方法允许以在工业规模(例如大于50％收率)中保持可接受的产量制备包含至少50％蛋白质和低于10％的粗纤维的葵花粕组分。这一方法基于蛋白质组分和粗纤维组分之间颗粒形状和尺寸的差异。
在本发明的上下文中，“解聚”是指将已经成团，或者聚集，或者集中在一起的有些颗粒分解为较小尺寸的颗粒的过程。当施用于葵花粕团块时，其允许将所述团块分解或者分散为其初级组分(例如，籽粒蛋白质和富含粗纤维的葵花籽壳)。
在本发明的方法中，解聚可以例如使用图1和2中所示的设备实施。
解聚也可以通过使用传统的轧辊碾磨机设备来实施。能够用于本发明的方法中的适合的轧辊碾磨机实例包括包含以不同速度转动的四轴光辊的轧辊碾磨机。
在本发明的上下文中，“筛分”是指使用一套不同的筛网，将组合物的不同颗粒分离为具有确定粒度的组分。在本发明的方法中，筛分允许将葵花籽组分分离为至少两个组分：富含蛋白质的一个组分，和富含粗纤维的一个组分。
在本发明的方法中，筛分可以例如通过使用传统设备诸如平面筛(“Plansichter”)而实施。
在本发明的上下文中，“气流筛分”是指通过使用筛网联合流化气床将组合物的特定组分分离为具有不同尺寸和不同相对重量的颗粒，所述流化气床通过使用气流将颗粒从底部吹到顶部而获得。
在本发明的方法中，气流筛分允许将葵花籽组分分离为至少两个组分：富含蛋白质的一个组分(即落到底部的组分)，和富含粗纤维的一个组分(即在筛网上方的组分)。
用于实施本发明的气流筛分的设备实例包括在制粉工业中用于将粗面粉分类的“粗面粉机器”。
在本发明的上下文中，“粗纤维”是指主要由植物结构碳水化合物诸如纤维素、半纤维素和木质素构成的纤维。
在本发明的上下文中：
-“粒径”是指Dv90，其对应于颗粒“直径”最大值，90％的样品体积低于该值。在颗粒为球形的情况下，所述直径对应于所述球形的直径。在颗粒为不规则形状和/或非球形的情况下，所述直径对应于具有与所述颗粒相同的重量的虚构球形的直径。能够使用任意适合的设备诸如莱驰(Retsch)销售的分析仪(例如Camsizer、CamsizerXT或者Horiba)来测量粒径；
-组合物的“干重”指已经除去所有水分的组合物的重量；和
-除非另有说明，所有％数值对应于相对所讨论组合物的总干重的重量百分数。
本发明的方法允许以在工业规模中保持可接受的产量制备包含至少50％蛋白质和低于10％的粗纤维的葵花粕组分F。本发明的方法能够应用于去油食粕生产之后。
在本发明的方法中，通过包含至少30％蛋白质和具有低于12％水分含量的葵花粕解聚形成小于5mm的颗粒而制备起始原料(步骤a))。优选地，本发明的方法的步骤a)在下述条件单独或者组合的情况下实施：
-使用图1和图2中的设备使葵花粕解聚；
-将葵花粕解聚为小于4mm，更优选小于3mm的颗粒；
-葵花粕包含至少34％蛋白质，更优选至少36％蛋白质，甚至更优选多于40％蛋白质；和/或
-葵花粕具有低于10％，更优选低于8％的水分含量。
本发明的方法允许制备葵花粕组分F-b1至F-b3，其中粒径可以随着筛网筛孔尺寸而改变(步骤b))。优选地，本发明的方法的步骤b)允许制备组分F-b1至F-b3，其中粒径(d1至d3)如下彼此独立地选择或者组合选择：
-d1为650μm至1200μm，更优选为700μm至900μm；
-d2为2500μm至4000μm，更优选为2750μm至3250μm；和/或
-d3为150μm至450μm，更优选为200μm至400μm。
本发明的方法允许在组分F-b1解聚和连续筛分之后制备葵花粕组分F-c1和F-c2，其中粒径可以随着筛网筛孔尺寸而改变(步骤c))。
优选地，使用包含以不同速度转动的四轴光辊的轧辊碾磨机设备使组分F-b1解聚。
优选地，本发明的方法的步骤c)允许制备组分F-c1和F-c2，其中粒径(d4和d5)如下彼此独立地选择或者组合选择：
-d4为150μm至450μm，更优选为200μm至400μm；和/或
-d5为700μm至1500μm，更优选为750μm至1400μm。
本发明的方法允许制备葵花粕组分F-d1至F-d3，其中粒径可以随着筛网筛孔尺寸而改变(步骤d))。优选地，本发明的方法的步骤d)允许制备组分F-d1至F-d3，其中粒径(d6和d7)如下彼此独立地选择或者组合选择：
-d6为800μm至900μm；
-d7为600μm至700μm；
本发明的方法允许在组分F-d1、F-d2和/或F-d3解聚和连续筛分之后制备葵花粕组分F-e1、F-e2和/或F-e3，其中粒径可以随着筛网筛孔尺寸而改变(步骤e))。
优选地，使用包含以不同速度转动的四轴光辊的轧辊碾磨机设备使组分F-d1、F-d2和/或F-d3解聚。
优选地，本发明的方法的步骤e)允许制备组分F-e1、F-e2和/或F-e3，其中粒径(d8至d10)如下彼此独立地选择或者组合选择：
-d8为200μm至550μm，更优选为250μm至550μm；
-d9为200μm至550μm，更优选为250μm至550μm；和/或。
-d10为200μm至550μm，更优选为250μm至550μm。
附图说明
图1图示了用于实施葵花粕团块解聚的特定设备的实例。图2是图1沿着AA的截面图。团块通过所述设备的上部(入口)引入，并且在以驱动单元(3)为动力的一套高速旋转台(2)作用下与外壳的内壁(1)相撞。因而，团块由于剪切应力作用而破碎并被收集起来(出口)。
图3图示了允许执行本发明的方法的一个方案实例。在这一图中，“副产物”对应于富含不能用于构成组分F的富集粗纤维的亚组分。
具体实施方式
本发明涉及一种用于制备包含至少50％蛋白质和低于10％的粗纤维的葵花粕组分F的方法。以此方式获得的葵花粕组分是新颖的。因此，本发明也涉及一种由如上定义的方法获得的葵花粕组分，所述葵花粕组分包含至少50％蛋白质和低于10％的粗纤维。
优选地，本发明的葵花粕组分单独或者组合呈现下述特征：
-葵花粕组分至少52％蛋白质。更优选地，葵花粕组分包含至少54％蛋白质；
-葵花粕组分包含低于9％的粗纤维。更优选地，葵花粕组分包含低于8％的粗纤维。甚至更优选地，葵花粕组分包含低于7％的粗纤维；
-葵花粕组分的粒径为200μm至600μm。
本发明的葵花籽组分对于动物饲料之目的和对于代替黄豆粕特别有益。因此，本发明也涉及如上定义的葵花粕组分用于饲喂动物，特别是家禽、水产和猪类的用途。
以下将通过下述实施例以非限制方式阐述本发明。
本发明方法的实施例
原料
包含37.47％粗蛋白质和17.61％粗纤维并且具有9％水分含量的23440kg去壳葵花粕用作原料。
工序
步骤a)
将上述原料储藏在混凝土槽中。通过螺旋输送机将其引入如图1所示的设备中，其中在以49m/s旋转台旋转速度操控的轧碎机中进行第一次解聚，以将粒径降低至低于3mm。
步骤b)
通过使用垂直输送机升降机，将获得的组分在天平上称重并引入(使用螺旋输送机)包括大约20个筛网的“Plansichter”。
筛选获得的颗粒，以使得留下的大于3mm的颗粒重新被引入步骤a)。
小于3mm的颗粒被分离为3个组分：
-大于800μm的颗粒(组分Fb-1)；
-小于800μm但大于375μm的颗粒(组分Fb-2)；
-小于375μm的颗粒(组分Fb-3)。
步骤c)
将上述组分Fb-1引入经操作具有6巴压力以及在负责防止葵花粕壳的大量堆砌的两个轴之间具有1∶2.5输送比例的轧辊碾磨机，并使得蛋白质和纤维之间尽可能最大程度地解聚和分离。
如步骤b)中使用“Plansichter”筛分获得的颗粒，并且将其分离为3个组分：
-大于800μm的颗粒(组分Fc-1)为；
-小于800μm但大于280μm的颗粒(组分Fc-2)；
-小于280μm的颗粒(组分Fc-3)。
将上述组分Fc-1引入经操作具有6巴压力以及负责防止葵花粕壳的大量堆砌的1∶2.5输送比例的轧辊碾磨机，并使得蛋白质和纤维之间尽可能最大程度地解聚和分离。
如步骤b)中使用Plansichter筛分获得的颗粒，并故而将其分离为3个组分：
-大于800μm的颗粒(组分Fc-4)为；
-小于800μm但大于375μm的颗粒(组分Fc-5)；
-小于375μm的颗粒(组分Fc-6)。
步骤d)
在“粗面粉机器”中通过气流筛分处理上述组分Fb-2、Fc-2和Fc-5。应用55m3/min的气流。
因而将颗粒分离为3个组分：
-大于850μm的颗粒(组分Fd-1)；
-小于850μm但大于800μm的颗粒(组分Fd-2)；
-小于800μm的颗粒(组分Fd-3)。
步骤e)
将上述组分Fd-1引入轧辊碾磨机进行进一步解聚。
如步骤b)中使用“Plansichter”筛分获得的颗粒，并故而将其分离为3个组分：
-大于530μm的颗粒(组分Fe-1)；
-小于530μm但大于375μm的颗粒(组分Fe-2)；
-小于375μm的颗粒(组分Fe-3)。
将上述组分Fd-2引入轧辊碾磨机进行进一步解聚。
如步骤b)中使用“Plansichter”筛分获得的颗粒，并故而将其分离为3个组分：
-大于800μm的颗粒(组分Fe-4)；
-小于800μm但大于355μm的颗粒(组分Fe-5)；
-小于355μm的颗粒(组分Fe-6)。
将上述组分Fd-3引入轧辊碾磨机进行进一步解聚。
如步骤b)中使用“Plansichter”筛分获得的颗粒，并故而将其分离为3个组分：
-大于800μm的颗粒(组分Fe-7)；
-小于800μm但大于355μm的颗粒(组分Fe-8)；
-小于355μm的颗粒(组分Fe-9)。
终产物
最终获得了三个终组分：
-组分C1由Fb-3、Fc-3、Fe-3、Fe-6和Fe-9构成；
-组分C2由Fe-2、Fe-5和Fe-8构成；和
-组分C3由Fc-4、Fe-1、Fe-4和Fe-7构成；
组分 干物质 干蛋白质 干纤维 产量
C1 91.70％ 48.00-50.00％ 8.2％ 15600吨
C2 91.50％ 23.80％ 33.81％ 4800吨
C3 91.20％ 15.68％ 40.70％ 2534吨

Claims (15)

1.一种用于制备包含至少50％蛋白质和10％或者更低的粗纤维的葵花粕组分F的方法，所述方法包括下述步骤：
a)通过包含至少30％蛋白质并且具有低于12％的水分含量的葵花粕解聚形成小于5mm的颗粒而制备起始原料；
b)连续筛分获得的起始原料，以获得至少下述组分：
组分F-b1，其中粒径为d1至d2；
组分F-b2，其中粒径为d3至d1；和
组分F-b3，其中粒径为小于d3；
c)组分F-b1解聚和连续筛分，以获得至少下述组分：
组分F-c1，其中粒径为d4至d5；和
组分F-c2，其中粒径为小于d4；
d)气流筛分组分F-b2和F-c1，以获得至少下述组分：
组分F-d1，其中粒径为大于d6；
组分F-d2，其中粒径为d7至d6；和
组分F-d3，其中粒径为小于d7；
e)解聚和连续筛分：
组分F-d1，以获得组分F-e1，其中粒径为小于d8；和/或
组分F-d2，以获得组分F-e2，其中粒径为小于d9；和/或
组分F-d3，以获得组分F-e3，其中粒径为小于d10；
f)和混合组分F-b3、F-c2、F-e1和/或F-e2和/或F-e3以获得组分F；
其中，
-d1为600μm至1600μm；
-d2为2000μm至5000μm；
-d3为150μm至500μm；
-d4为150μm至500μm；
-d5为600μm至1600μm；
-d6为800μm至1000μm；
-d7为500μm至750μm；
-d8为200μm至600μm；
-d9为200μm至600μm；和
-d10为200μm至600μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述葵花粕解聚为小于3mm的颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述葵花粕具有低于10％的水分含量。
4.根据权利要求1至3中任意权利要求所述的方法，其特征在于所述葵花粕包含至少34％蛋白质。
5.根据权利要求1至4中任意权利要求所述的方法，其特征在于：
-d1为650μm至1200μm；
-d2为2500μm至4000μm；和
-d3为150μm至450μm。
6.根据权利要求1至5中任意权利要求所述的方法，其特征在于：
-d4为150μm至450μm；和
-d5为700μm至1500μm。
7.根据权利要求1至6中任意权利要求所述的方法，其特征在于：
-d6为800μm至900μm；和
-d7为600μm至700μm。
8.根据权利要求1至7中任意权利要求所述的方法，其特征在于d8为200μm至550μm。
9.根据权利要求1至8中任意权利要求所述的方法，其特征在于d9为200μm至550μm。
10.根据权利要求1至9中任意权利要求所述的方法，其特征在于d10为200μm至550μm。
11.由根据权利要求1所述的方法获得的葵花粕组分，其包含至少50％蛋白质和低于10％的粗纤维。
12.根据权利要求11所述的葵花粕，其特征在于它包含至少52％蛋白质。
13.根据权利要求11或12所述的葵花粕，其特征在于它包含低于8％的粗纤维。
14.根据权利要求11至13中任意权利要求所述的葵花粕，其特征在于所述组分的粒径为200μm至600μm。
15.根据权利要求11至14中任意权利要求所述的葵花粕的用途，其用于饲喂动物。
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