CZ20012359A3

CZ20012359A3 - Získávání listových a/nebo stonkových částí rostlin

Info

Publication number: CZ20012359A3
Application number: CZ20012359A
Authority: CZ
Inventors: Anne Coenraad Hulst; Jan Josef Maria Hubert Ketelaars; Johan Pieter Marius Sanders
Original assignee: Coöperatieve Verkoop-En Productievereniging Van Aa
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2002-02-13
Also published as: UA69433C2; EP1141450A1; CZ303419B6; ATE235585T1; US6800319B1; DK1141450T3; AU758967B2; CA2358981C; ID30083A; CN1333845A; WO2000040787A1; NL1010975C2; AU2007200A; PL348778A1; EP1141450B1; NZ512507A; CA2358981A1; ES2196904T3; CN100489164C; DE69906378D1

Description

Vynález se týká oddělování a opětného získávání složek z rostlinných surovin.

Dosavadní stav techniky

Rostliny, jako většina organismů, jsou tvořeny buňkami. Rostlinné buňky sestávají z lipidové membrány s obvykle vodným obsahem, cytosolem, který obsahuje různé buněčné organely (podobně obklopené lipidovými membránami), jako jádro, mitochondrie, endoplasmatické retikulum a¹ chloroplasty, a cytoskeleton, tvořené zmikrovláken a mikrokanálků, jimiž jé tvořena vnitřní struktura buňky. V rostlinně buňce jsou také přítomny vakuoly, které hrají důležitou roli při udržování tlaku v rostlinných buňkách; pomocí těchto vakuol je udržováno Vnitřní napětí buňky.

Složky, jež jsou součástmi stavby rostlinné buňky mohou být přibližně

JÍ rozlišeny na vodu, nepochybně zodpovídající z větší části za stav živých buněk, dále na takové složky jako jsou soli, (prekurzory) lipidů, sacharidů, aminokyselin a nukleotidů, dále sem patří makromolekuly jako jsou škroby, proteiny a nukleová kyselina a multiplicity jiných molekul, včetně vitaminů a pigmentů jako je chlorofyl, karoten a xantofyl.

Rostlinná buňka je obecně obklopena buněčnou stěnou, která zajišťuje buněčné tkáni pevnost a strukturu. Buněčná stěna je vystavěna především z (hemi)celulózy a jiných sacharidových polymerů, které jsou seskupeny do vláken. Dřevnaté rostliny dále obsahují hojné množství ligninu, polymeru tvořeného z fenolu a jiných aromatických monomerů.

Rostlinná tkáň je vystavěna z rostlinných buněk, přičemž všechny, dokud jsou živé, v podstatě vyhovují výše uvedenému popisu. Důležitý rozdíl může být mezi relativně tuhými tkáněmi, které prakticky neobsahují žádné buňky obsahující chloroplasty nebo buňky obsahující jiné plastidy, a relativně měkkými částicemi,

které je obvykle obsahují. Mezi tkáně, v nichž obvykle nejsou žádné buňky obsahující chloroplast patří například epíderm nebo vrchní vrstva tkáně rostliny, kolenchym a sklerenchym nebo základní pojivová složka rostliny (stroma) a svazky cévních vláken (cévní svazky) nebo cévnatá tkáň, obsahující důležité transportní cévy (dřevné cévy a síťnatá žilnatina) v rostlině. Když část rostliny je silně zdřevnatělá, pak obvykle časem většina buněk ve zdřevnatělé části odumírá a zůstávají pouze zbytky obsahu buněk. Zejména dochází ke ztrátě původně přítomného cytosolu a organel, ale cévní svazky, vrchní vrstva tkáně a základní pojivové složky tkáně obecně dodávají rostlině tvar a strukturu a obecně zůstávají přítomny i když již rostlina odumře. Charakteristické je, že v těchto relativně tuhých tkáních (zejména v cévních svazcích, sklerenchymu a epidermu) nejsou prakticky žádné buňky obsahující chloroplast, zatímco důležitá část (alespoň ve vzdušných částech listů a stonků rostlin) relativně měkkých částí, tak zvaný chlorenchym, je tvořen především z párenchymálních buněk obsahujících pouze chloroplast; skutečně tomu odpovídá stav, když dochází k fotosyntéze.

Již dlouho je známo, jak lze opětně získávat různé složky ze surových rostlinných materiálů pro další použití, například pro potraviny lidem nebo krmivo pro zvířata za pomoci mechanických způsobů. Často jsou rostliny pouze rozdrceny nebo nasekány a již tak mohou být vhodné pro spotřebu; příkladem může být posekám kukuřice a její rozsekání na drobno na krmivo.

Nicméně však zejména složky, přítomné v rostlinné buňce cytosolu jsou zvláště vhodné pro lidskou potravu nebo pro krmivo pro zvířata, a tedy mohou být stavebními látkami pro odpovídající složky, jež jsou v živočišných buňkách.

Mechanické zpracování se používá například u krmných plodin (sklizeň krmivá), jako je tráva, vojtěška a jiné čerstvé a zelené sklízené rostliny které, často jako prakticky celá rostlina, zejména pak lištové a/nebo stonkové části a ve většině případů nezahrnující kořeny, jsou používány pro opětné získávání například (živočišných) krmných složek.Takovéto rostlinné surové materiály jsou opětně získávány lisováním (s výhodou nasekaného nebo jinak rozdrceného) listového a/nebo stonkového materiálu, přičemž část rostlinného materiálu je získána jako lisované šťáva, zatímco zbývající a slisovaný materiál je známý jako koláč po lisování.

Výsledkem působení síly, vynaložené při lisování je rozrušování, rozlamování rostlinných buněk v daném materiálu, takže se z buňky v podobě lisované šťávy uvolňuje vodný, ale na výživné složky bohatý cytosol, eventuálně se zbytky organel a lipidové membrány obklopující buňku. Lisovaná šťáva je obvykle dále zpracovávaná, například proséváním, pročež se ku příkladu protein ve šťávě opětně získává za pomoci koagulace, například skrze kyselinu a/nebo pomocí tepelného zpracování.

• |· e · · · · · ··« «· ·· ·♦ ··

Lisovaná šťáva může být dále zpracovávána za pomoci (ultra nebo membránové) filtrace, sušení, fermentace nebo jiných způsobů, známých zkušený m odborníkům. Na protein bohaté nebo jinak vysoce kvalitní živiny pro spotřebu lidí a zvířat, ale také pigmenty jako karoten (provitamin A) mohou být tímto způsobem opětně získávány z cytosolu.

U výsledného, relativně suchého koláče po lisování se Obvykle oceňuje je-li méně bohatý na živiny; obsahuje relativně neporušené cévní sv<izky složené z (ne přímo) stravitelná celulózová vlákna, ulpívající lisovanou šťávu a zbylé rostlinné buňky, které nebyly dostupné při působení lisování. Zvláště tyto zbylé rostlinné buňky s cytosolem, který nebyl opětně získaný, dodávají koláči po lisování hodnotu suchého krmivá, jež se často suší a peletizuje, granuluje či jinak upravuji?; používá se jako relativně málo hodnotná složka objemového krmivá, zejména pro přežvýkavce,

Pro mechanické zpracování například vojtěšky nebo travin, se používá tradiční způsob, který je založen na dezintegraci rostlinného surového materiálu pomocí kladivových drtičů, poté následuje lisování tohoto dezintegrovaného materiálu (zde je označován jako drť) za použití šnekových lisů nebo pásových lisů. Drť se tím separuje do frakce koláče po lisování a do frakce vylisované šťávy Lisovaná šťáva jé sledována jako ftakce, v níž jsou obsaženy průmyslově získatelné substance z rostlinného materiálu. Kladivové drtiče typicky sestávají z rotoru, na nějž jsou upevněny velice pohyblivé elementy, umístěné tak, aby při rotaci r otoru docházelo ke kontaktu s rostlinným surovým materiálem a ten byl rozrušován dopadající silou. Účinek rozrušování kladivovými drtiči je relativně velký, když má rostlinný materiál dobré vnitřní napětí buňky; tj. když jsou rostlinné buňky pod vlivem pnutí. V tomto případě působí síla dopadu popraskání tkáně a tak způsobí uvolňování složek, které jsou v ní obsaženy, spolu s tkáňovou tekutinou. Pokud je vnitřní napětí buňky nízké, pak údery na rostliny způsobí její stlačení. Takováto tkáň potom zůstává více nebo méně neporušená a výsledek je ten, že se obsah buněk stává dostupný v mnohem menším rozsahu. To má velké následky pro obnovitelnost zvláště těch složek buněčného obsahu, které jsou přítomny v rostlinné biomase pouze částečně v rozpuštěné formě a pro jinou část ve formě pevné, nerozpuštěné hmoty. Takto je tomu skutečně inter alia u rostlinných proteinů, ale též lipidů a pigmentů. Také známé (například z US 5 464 160) jsou kladivové drtiče, v nichž je relativně suchý materiál rozdělován do dvou frakcí, přičemž hodnotný proud šťávy s cytosolem bohatým na protein je zanedbatelný. Tudíž tyto typy drtičů nejsou vhodné pro zpracovávání čerstvého, relativně vlhkého materiálu a eventuálně produkovali relativně vlhkou vláknitou frakci.

, ····· · · ·i » «·«··**«·· ··« · »· » · ·· ··> ·· ·· ·· ·· ···

I

Ve výše popsaných způsobech lisování rostlinného materiálu, který obsahuje alespoň listové a/nebo stonkové části, je obvykle důležité, že je rr ateriál zpracováván pokud možno čerstvý, krátce po sklizni. Pouze když jsou rostlinné buňky pod ' přiměřenou tenzí, jsou schopné praskat nebo se lámat pod tlakem tak, aby se mohl uvolňovat cytosol. Pokud je po sklizni, po uplynutí nějaké doby předtím než jsou rostlinné části lisovány, z nich vysušena určitá část obsahu a přítomné rostlinné buňky ztratí velkou část nezbytného vnitřního napětí, jsou příliš zvadlé a ochablé na to, aby byly schopné praskat nebo se lámat pod tlakem. Tudíž je méně účinné zpracovávání i na lisování šťávy u materiálu, který není čerstvý. Podobně je ternu, jsou-li rostliny příliš hustě nahromaděny, napěchovány a ztratí-Ii jejich buňky velkou část svého vnitřního napětí vysušením a/nebo dozráním. Obvykle nejsou takové rostliny (úplně) zelené a nabývají hnědého nebo žlutého vzhledu. Zdřevnatělé části rostlin rovněž nepřicházejí v úvahu pro zpracování výše uvedenými způsoby; větší část jejich buněk je odumřelá, nebo v některých případech obsahují pouze velmi malou cytosolovou frakci a tedy nelze hovořit o přispění k opětnému získávání vysoce hodnotné živiny.

Obvykle se rostlinný materiál rozděluje na frakci koláče j>o lisování a frakci, tvořenou lisovanou šťávou. Charakteristická je pro tento způsob pouze částečná extrakce (v průběhu lisování šťávy) složek obsažených v buňce (obsah vakuol a cytoplasmy s tam přítomnými buněčnými organelami, jako j sou chloroplasty a buněčná jádra); buněčné stěny jsou v podstatě zcela zanechány v koláči po lisování spolu se zbytky složek obsažených v buňce. V koláči po lisování jsou obsaženy všechny tkáně, které jsou též obsaženy v surovém materiálu, a k orně toho také část složek obsažených v buňkách. Barva čerstvého koláče po lisování je převážně zelená, neboť jsou vněm obsaženy chloroplasty, v nichž je přítomen chlorofyl (zelené listy), částečně odstraněné s vylisovanou šťávou. Rostlinný materiál je pouze částečně rozdrcen na tkáň; to znamená že jsou kromě jednotlivých tkání, jakož i izolovaných cévních svazků, přítomny též zbytky listů a stonků.

Vylisovaná šťáva sestává v podstatě z vodného obsahu buněk; obsahu vakuol a cytoplasmy, buněčných organel jako jsou chloroplasty v neporušené nebo rozložené formě; složky buněčné stěny v podstatě nejsou přítomny; jejich zbytky zůstávají v koláči po lisování.

Následně pak opětné získávání proteinu a jiných částečně rozpustných substancí při tradičním způsobu frakcionace je snadno ovlivnitelné podle změn povahy a vlastností rostlinné biomasy, zejména podle vnitřního napětí buňky, které typicky odráží rozdíly u obsažených látek u suchých materiálů.

Při tradičním způsobu frakcionace se postupuje tak, že se stlačuje drť, pouze část složek obsažených v buňce je převedena do proudu šťávy a jiná část zůstává

,¹	4M0	··	99 .	99
* 4 ¹	O	• .·	4 ·	• 4»
·	*	• 4	«·	• 4	4	4 1
	4	• 4 4	4 ·	4 4	4
	• 9	• 4	• 9	4 4	4
·« 4	9 4	99	··	4 ·	• •4

v koláči po lisování. Tudíž obsahuje koláč po lisování kromě větší části buněčných stěn, také část složek obsažených v buňce a vzhledem k jeho vysoké hodnotě, se' používá jako suché krmivo.

Existující zpracovatelské způsoby separování vysoce kvalitních složek od málo kvalitních složek z rostlinného materiálu jsou relativně silně závislé na vnitřním napětí buněk přítomných v rostlinném materiálu, což omezuje používání těchto způsobů k jejich aplikaci na relativně čerstvý a želený materiál. Často dochází ktomu, že výsledný koláč po lisování, a to i při použití čerstvého a/nebo zeleného materiálu, obsahuje velké množství nedotčených rostlinných buněk, v nichž je vysoce kvalitní cytosol; koláč po lisování je ceněn jako málo hodnotný íi je ve skutečnosti vhodný pouze jako relativně málo ceněná složka suchého krmení pro zvířata. Pro opětné získávání vysoce hodnotných složek z listových a/nebo stonkových částí rostlin, je zapotřebí lepších způsobů, které zpracují rostlinné buňky s větší účinností než existující způsoby, a které vyrobí cytosolovou frakci dostupnější pro opětné získávání, a poskytnou lepší marketingové možnosti pro reziduální materiál obsahující vlákna.

Podstata vynálezu

Tento vynález poskytuje způsob oddělování složek z rostlinného materiálu, jako jsou listové a/nebo stonkové části, charakterizovaný tím, že je tento materiál alespoň částečně zvlákněný a následně je rozdělený na vláknitou frakci a proud šťávy, přičemž vláknitá frakce hlavně obsahuje relativně tvrdé tkáně jako je epiderm, sklerenchym a cévní svazky, a proud šťávy, který obsahuje hlavně měkké tkáně jako je parenchym a cytosol. Při výhodném provedení poskytuje tento vynález způsob pro oddělování proudu šťávy obsahujícího zejména parenchym a chloroplasty.

Tento vynález poskytuje nový způsob frakcionace, který sestává ze dvou / _a kroků: prvního kroku, v němž je rostlinný materiál zvlákňován působením smykových sil a druhého kroku, v němž je vláknitá frakce Oddělována od zbytku. Frakcionací rostlinné biomasy se míní separace do určitého počtu frakcí. Frakciionací biomasy se tvoří nové produktové proudy s jinými aplikačními možnostmi, než má samotný surový materiál. Následně pak tyto nové produktové proudy spojeně často reprezentují větší hodnotu než původní biomasa. Tento vynález poskytuje novou techniku, která je založena na zvlákňování a následném odvláknění rostlinné biomasy.

4 ····				•	··
• ·	9	•	• ·		•	··
• *	•	•	·»	•		•
• H ··	*>·		4·		··		··

Při výhodném provedení tento vynález poskytuje způsob oddělování složek z rostlinného materiálu, vyznačující se tím, že uvedený materiál je alespoň částečně mechanicky zvlákněn a následně rozdělován na vláknitou frakci a proud šťávy, s vláknitou frakcí (viz například obrázky č. 1 a 2, také srovnání s tradičním způsobem) v principu obsahující relativně tvrdé tkáně jako je epiderm, sklerenchym a cévní svazky, a proud šťávy (viz například obrázky č. 6 a 7, a také srovnání s tradičním způsobem) v principu obsahující měkké tkáně jako je parenchym a cytosol. Mechanické zvlákňování je účinné například pomocí zpracování materiálu v míchačce. Je nepochybně výhodné, je-li žádaná aplikace na průmyslové měřítko, když se zvlákňování provádí, podle tohoto vynálezu, s aparaturou jako je (tlakové) rafínační zařízení, s drtícími kotouči, jako se používají v papírenském průmyslu, nebo v zařízeních s ekvivalentním působením, kdy může být rostlinný materiál zvlákňován pro umožnění separování na vláknitou frakci, která v podstatě obsahuje relativně tvrdé tkáně jako je epiderm, sklerenchym a cévní svazky, a proud šťávy, který v podstatě obsahuje měkké tkáně jako je parenchym a cytosol.

Způsob podle toho vynálezu je použitelný pro všechny rostlinné materiály obsahující vlákna, pocházející jak z pěstovaných rostlin (plodin) tak z planě rostoucích rostlin, i z křížených produktů pěstovaných rostlin mezi sebou nebo s planě rostoucími rostlinami. Mezi ně patří například: rostlinná biomasa pocházející z kultivovaných porostů, ale také z přírodních oblastí půd a krsjů silnic, krmných plodin jako krmné píce a kukuřice, vojtěška, jetel, a jiné motýlokvěté rostliny, vláknité plodiny jako je len a konopí, a chrást, listy, nať plodin, které se normálně pěstují jenom na semena, plody nebo hlízy, jako obilí, řepa, hrách, fazole, boby, brambory, mrkev, maniok, batata.

Při zvlákňování se cévnatá tkáň se sklerenchymem a epidermem (spolu s vláknitou frakcí) mechanicky odděluje od jiné, v podstatě paírenchymální tkáně. Tato parenchymální tkáň je ve stejné době přístupná (získávaná) a složky obsažené v buňce se tedy stávají dostupné v podstatě úplně. Zvlákňování může být prováděno za použití rafinace jako sejí používá u drti a v papírenském průmyslu při zvlákňování dřeva a dřevné drti. Rafinace nebo zvlákňování se typicky provádí za přidání vlhkosti k rostlinnému materiálu. Výsledkem je pak kašovitá směs (suspenze) zvlákněného materiálu, z něhož lze získávat vlákna. Vláknitá frakce (proud vlálken), která se takto získá, je vhodná vzhledem ke svým vlastnostem a složení, inter alia pro následující aplikace: jako surovina pro papír a lepenku (kartón, vlnitou lepenku a tvarovanou lepenku), jako surovina pro výrobu dřevovláknitých materiálů (nelisovaných dřevovláknitých desek, lisovaných dřevovláknitých desek, třískových desek, MDF, HDF a MDF/HDF tvarovaných částí) a kompozity, jako surovina pro materiály absorbující vlhkostí jako jsou pleny, dámské vložky a tak dále, jako surovina pro

1		f
bé *··· ·· ·· · · · • · · · • · · · ·	·* ·· • · · · ·· · · • · · · ·	T
··· 9· ··	·· ··	···

přípravu kultivačního růstového média (kultivační živné půdy) (komposty a substráty), pro materiály kmulčování, kde se používá materiál jako sláma, hnůj, rašelina (ochrana proti erozi, a k potlačování růstu plevele a chorob), jako prostředek pro zlepšování půdy nebo jako palivo.

Při odvlákňování se uvolněná vlákna oddělí, například proséváním, od ostatních rostlinných složek. Pomocí promývání a prosévání se vlákna dále čistí a pokud možno co nejvíce nevláknitých složek se regeneruje pomocí promývací vody. Odvlákněná suspenze potom obsahuje směs přidané vody, tkáňové tekutiny, složek buněčného odpadu a jemně rozemnuté buněčné stěny, pocházející z parenchymální tkáně. Z odvlákněné suspenze nebo proudu šťávy lze opěrně získávat složky obsahu buňky ve více nebo méně čisté formě, jako jsou: proteiny, peptidy a aminokyseliny, enzymy, pigmenty, lipidy, mastné kyseliny, škroby, rozpustné cukry a sacharidy (z buněčné stěny) pro použití do krmivá pro dobytek, pro lidskou výživu nebo jako substrát pro fermentaci, nebo po zkoncentrování mohou být vyrobeny produkty o vysoké výživné hodnotě, a to po odstranění nestravitelné nebo málo stravitelné •t vláknité frakce. Odvlákněná suspenze může -být dále frakcionována v následných krocích. Jednou možností je například separace pevných částí odstředěním, jemuž může nebo také nemusí, předcházet koagulační krok se zahříváním, okyselením nebo jinak. Jinou možností konvertování parenchymální buněčné stěny do rozpustných cukrů je použití rozštěpem buněčné stěny pomocí enzymů (pektinázy, celulázy atd.) a poté její přidání do frakce rozpuštěné substance do odvlákněné suspenze.

Charakteristické pro tento způsob poskytnutý podle tohoto vynálezu je rozdělení tkáně na vláknitou frakci, která obsahuje relativně tvrdou tkáň (cévní svazky, sklerenchym a epiderm) a odvlákněnou frakci, která obsahuje relativně měkké tkáně (parenchym). Stručně shrnuto, rozdíl mezi tradičním a novým způsobem je extrakce tkáňové tekutiny (tradiční), versus frakcionace (nový způsob).

Tento vynález také poskytuje zařízení pro uskutečnění způsobu podle tohoto vynálezu. Takovéto zařízení je charakterizováno způsobem vhodným pro zvlákňování podle tohoto vynálezu, přičemž relativně tvrdá cévní tkáň, například sklerenchym a epiderm (společně vláknitá frakce) je mechanicky oddělena od jiné, v podstatě parenchymální tkáně. Parenchymální tkáň je.přístupná ve stejné době a tedy složky obsahu buňky se takto stávají kompletně dostupné. Pod pojmem „zvláknění“ se zde rozumí, že je rostlinný materiál vystaven působení takových sil, že jsou relativně tvrdé tkáně prakticky kompletně rozdělovány od relativně měkkých tkání. Výsledkem působení těchto sil je zvlákňování, a to většího podílu, prakticky ne všech, přístupných rostlinných buněk, takže dochází k uvolňování cytosolu. Tento cytosol, jako proud šťávy, také zahrnuje zbytky organel a lipidové membrány, obklopující

O · 4 4 4 4 4- ^; 4 4 4 '··|

O ··· ······· • 44 44 4444 44444

I

I '' í buňky, a dále zbytky stěn parenchymálních buněk, může být relativně jednoduše oddělen od vláknité složky pomocí prosévání nebo jiných šeparačriích způsobů, známých odborníkům v dané oblasti techniky.\ ’ j

První výhodou tohoto vynálezu je, že účinnost tohoto způsobu nezávisí na vnitřním napětí buněk přítomných v daném materiálu, tak že rostlinné buňky mohou být dostupné k získávám s větší účinností než jsou konvenční výše popsané lisovací způsoby. ,i

Druhou výhodou tohoto vynálezu je, že poskytuje dva proudy produktů, kteréj jsou velmi čisté. První z nich, vláknitá frakce, sestává v podstatě z celulózy a hemicelulózy, v principu sestává z prvků C, H a O (které samotné vytváří výhodu prói čisté hoření); druhá obsahuje všechny hodnotné a komplexně obsažené substance jež se nalézají vparenchymu a cytosol, a které mohou být dále relativně jednoduše rozděleny. ‘j

Uvedené dva proudy produktů mohou být od sebe navzájem odděleny!

například proséváním přes síto. Jsou možné i jiné separační způsoby, napříkladi <I odstřeďování, zpracovávám pomocí (hydro)cýklonového zařízení a dekantůvání nebo sedimentace, nebo kombinování těchto způsobů. Při odvlákňování se uvolněná vláknaj oddělují od jiných rostlinných složek například pomocí prosévání. Pomocí promýváníi a prosévání se vlákna dále čistí a také se mnohé nevláknité složky pokud možno ještěi odstraňují s promývací vodou. Odvlákněná suspenze potom sestává z přidané vody,j tkáňové kapaliny, složek obsažených v buňce a jemně dispergovaných buněčných' stěn, pocházejících z parenchymální tkáně. í

Jako první proud produktu jak bylo předpokládáno podle toho vynálezu, jei (obecně s vysokou výživnou ' hodnotou) proud šťávy sestávající z vodnéhoí

-ií’ ř i ' roztoku/suspenze prakticky všech vysoce hodnotných složek nebo živin z rostlinného;

materiálu (jako jsou cukry, fruktožo-olígošacharidy, proteiny, lipidy, pigmenty aI podobně). Odstraněním vláknitých složek (o nízké výživné hodnotě), jež se tvoří (na základě suché hmoty) se získává proud produktu o relativně vysoké výživné hodnotě, z něhož mohou být dále poměrně jednoduše izolovány rozmanité složky. Odvlákněný produkt nebo proud šťávy sestává v podstatě z parenchymu, Částečně jako neporušené , buňky, částečně jako dezintegrovaný buněčný materiál. Barva oďvlákněného produktu je typicky zelená vzhledem k přítomnosti neporušených nebo rozbitých chloroplastů,

Γ ¹ někdy hnědo-zelená až se během frakcionace zbarvuje dohněda. Makroskopicky je to kapalina. Mikroskopicky jsou v této kapalině principiálně viditelné v podstatě neporušené a dezintegrované parenchymální buňky a buněčné organely jako jsou chloroplasty.

Druhý proud produktu, vláknitá frakce, jak bylo předpokládáno podle tohoto vynálezu, sestává z relativně tvrdé tkáně. Jsou to typicky cévní svazky, sklerenchym a epiderm. Buněčný obsah není v těchto tkáních přítomen nebo je odstraněn prakticky kompletně v průběhu frakcionace a promývání. Vlákna ovšem sestávají převážně ze složek buněčných stěn. Chloroplasty jsou prakticky nepřítomné v čistém vláknitém preparátu. Barva promývaných vláken bývá typicky v rozmezí oď bílé po žlutou nebo světle hnědou. Někdy mohou mít až světle žlutou barvu, což je výsledkem impregnace chlorofylem během opětného získávání. Makroskopicky má vláknitá frakce v principu vláknitou strukturu díky vláknitému charakteru cévních svazků. Mikroskopicky, kromě vláknitých struktur cévních svazků a sklerenchymu, jsou typické též kousky epidermické tkáně, přičemž jejich tloušťka odpovídá tloušťce buňky. Cévní svazky jsou vystavěny z několika buněk, včetně dřevných cév a síťových trubiček. Závisí to na rozsahu zvláknění, také zda vlákna sestávají z jedné buňky, a dále na zbytcích buněčných sten a (spirálovitém, síťovitém nebo kroužkovitém tvaru) zesílení či vyztužení buněčných stěn. Typické epidermické vrstvy jsou přítomny v průduchách a křemičitých zoubcích nebo vláscích.

Vláknitý proud, jak bylo předpokládáno podle toho vynálezu, sestává v podstatě pouze z proudu vlhkých pevných vláken (hlavně celulózy a hemicelulózy) v zásadě nemající žádnou výživnou hodnotu; tato frakce je ne přímo, a mikrobiologicky pouze jen lehce, vlastně nestravitelná. Nicméně to, že není tento vláknitý proud stravitelný, vytváří možnost jej použít k jiným aplikacím než pro výživu, což je v kontrastu například s koláčem po lisování, vznikajícím pří výše uvedených tradičních lisovacích způsobech, kde je koláč po lisování ve skutečnosti vhodný pouze pro použití jako krmná suchá píce a pokud by nebyl přímo zkrmen, pak by mohl shnít, nepoužil-li by se jako krmná složka či nebyl dále konzervován.

Například tento vynález poskytuje použití vláknité frakce pro výrobu energie. Vláknitá frakce obsahuje v principu sacharidy, celulózu a hemicelulózu (tvořené v podstatě prvky C, H a O), jež jsou výrazně hořlavé a proto mohou být konvertovány s vysokou účinností na užitečnou energii, například v kombinované teplárně s elektrárnou, kde lze očekávat takřka žádné nebo jen málo významné emisé škodlivých látek při hoření. Zpracovávání rostlinného materiálu způsobem podle tohoto vynálezu, kdy následuje použití výsledné vláknité frakce jako paliva, přispívá ke snížení emisi CO₂, a tedy jej lze zařadit jako nefosilní palivo. Také bude hoření vláknité frakce čistší pro životní prostředí, vzhledem k tomu, že vláknitá frakce je silně, pokud ne úplně, kontaminována solnými rezidui (jako K, Na, Cl, P sloučeniny) a proteinovými rezidui (mezi něž patří Sa N sloučeniny) běžně se vyskytující v suchých rostlinách. Tato solná a proteinová rezidua, pocházející z cytosolu, mohou být separována, spolu s proudem šťávy, z vláknité frakce. Hoření vláknité frakce

(mající v principu C, H a O sloučeniny, které jsou konvertovány hořením na H₂O a CO₂) bude mít mnohem menší dopad na životní prostředí než hoření jiných rostlinných materiálů, v nichž jsou tato solná rezidua a proteinová rezidua přítomna. Proteinové hoření je příspěvkem zejména vzhledem k emisi sloučenin síry nebo dusíku, jako jsou oxidy síry a oxidy dusíku, a nehořlavá solná rezidua vzhledem k obsahu zbytkového popela. Při hoření vláknité frakce podle tohoto vynálezu jsou emise například oxidů síry á dusíku a obsah zbytkového popela mnohém menší.

Vzhledem k tomu, že tento vláknitý materiál je organického původu, lze jej také používat například jako náhradu rašeliny, například jako zeminu do květináčů nebo zahradnické substráty. ' ' t

Při výhodném provedení tohoto vynálezu je rostlinný materiál zvlákňován tak, j že například vláknitý materiál sestává v principu z elementárních vláken, takže takto získaná vláknitá složka nebo proud vláken je vhodný například pro další zpracování na lepenku a/nebo papír, nebo může být použit jako (přírodní) vlákno v kompozitech spolu s jinými pro vyztužování a jako výztuha v případě (umělých) pryskyřic.

Mezi rostlinné materiály, které mohoiu být zpracovány způsoby podlé tohoto { vynálezu patří například známé (krmné) plodiny jako jsou trávy, (obiloviny jako J pšenice, žito a kukuřice), vojtěška, konopí, ale také zbytky plodin po sklizni, jejichž listové a/nebo stonkové části se obvykle nezpracovávají, jako jsou vrcholky brambor nebo (cukrové) řepy, které se obvykle nechávají pO sklizni na poli; nebo plodiny^ ' které se obvykle, nezpracovávají* na 'šťávu, nebo se zpracovávají pouze v omezené míře, jako špenát, Hlávkový salát a tráva. Vysoká účinnost způsobu podle tohoto vynálezu činí zpracování těchto rostlinných materiálů užitečným a výhodným.

Proud šťávy z rostlinných materiálů získaný způsobem podle tohoto vynálezu;

je dále zpracováván, například pomocí protlačování síty, kdy jsou získávány například proteiny, peptidy, aminokyseliny a jiné složky něbo jsou složky obsažené ve šťávě opětně získávány a to například pomocí koagulace skrze působení kyselin a/nebO ^v , ít tepla. Tento proud šťávy může být také dále získáván pomocí (ultra nebo!

membránové) filtrace, sušení, fermentáce, nebo jinými způsoby, známými odborníkům v dané oblasti techniky. Na protein bohaté nebo jinak vysoce výživné látky pro spotřebu lidí a zvířat, ale také bohaté na pigmenty jako je karoten (provitamin A) mohou být získávány zcytosolu tímto způsobem, také z listových a/nebo stonkových částí.

Rovněž přicházející v úvahu pro získávání způsobem podle toho vynálezu je rostlinný materiál nenáležející mezi pěstované plodiny v přesném slova smyslu, jako je pokosená tráva podél silnic nebo dálnic, nebo směsi trav a jiných pokosených nepěstovaných, divoce rostoucích rostlin v přírodních oblastech.

• ·

Tento vynález dále poskytuje způsob oddělování složek z rostlinných materiálů, které byly sklizeny relativně dlouho před zpracováním a jsou již alespoň částečně, vysušeny anebo které již nemohou být považovány za čerstvé a zelené, ale získaly již více dřevitější a/nebo suchý charakter například dozráváním. Takový materiál není vhodný pro zpracování lisovacím způsobem, ale nyní je významně zpracovatelný, neboť při způsobu podle tohoto vynálezu není tak důležitý požadavek na pokud možno vysokou úroveň vnitřního napětí v rostlinných buňkách.

Tento vynález poskytuje rafínační aparaturu nebo aparaturu s porovnatelnou funkcí a použití takové aparatuiy, například pro oddělování složek od rostlinného materiálu, který (ještě) neprokazuje dřevnatění nebo prokazuje dřevnatění v pouze malém rozsahu, a v němž je přítomen parenchym. Tento parenchym s cytosolem, jež je zde přítomen, je základem proudu šťávy, jak odpovídá záměru podle tohoto vynálezu. Rafínační zařízení se obvykle používá k rozlámání dřevěných třísek a hoblin na vlákna za účelem vyrobení drtě pro výrobu papíru a/nebo kartónu. Tento vynález poskytuje za pomoci rafínačního zařízení způsob zpracování sklizně, vybrané z velkého množství rozmanitých sklizených plodin, jež se tradičně rafinací nezpracovávají. Rafínační zařízení se obvykle nepoužívá pro čerstvý a/nebo zelený materiál; obvykle se používá se při zpracovávání dřeva, sestávajícího v podstatě z mrtvé nebo zdřevnatělé tkáně, kde většina parenchymu, s chloroplasty je již zmizelá. Odborníkům v dané oblasti techniky jsou známa různá rafínační zařízení. Jsou to například rafínační zařízení s kónickými disky nebo s plochými disky. Tento vynález používá oba dva typy a/nebo ekvivalentní zařízení, například konvexní/konkávní typ kompozitních rozmělňovacích disků, způsobem podle tohoto vynálezu.

Dále budou uvedeny příklady provedení tohoto vynálezu, jejichž účelem je blíže ilustrovat tento vynález, přičemž však žádným způsobem neomezují obsah ani rozsah tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Experimentálně je nyní tento vynález porovnáván tradičním způsobem. Porovnání se provádí za použití laboratorního protokolu a průmyslového zařízení. Na této bázi jsou porovnávány vlastnosti získané vláknité frakce a opětovná získatelnost obsažených složek u těchto dvou způsobů. Výsledky uvedené níže ilustrují rozdíly v opětovné získatelnosti proteinu a jiných obsažených složek.

!l

Tradiční způsob

U experimentů v laboratorním měřítku se tradiční způsob drcení a lisování simuluje rozmělněním materiálu vTecatorově homogenizátoru a lisováním drtě pomocí upraveného laboratorního stolního tažného lisu od Lloyd Instruments. Experimentování se provádí za použití kalíšku s perforovanou spodní částí (o velikosti povrchu 50 cm²) v němž se lisuje 100 g čerstvé drtě po dobu 15 minut za tlaku do 1,01 MPa (10 bar). Původní materiál a lisovaná šťáva se analyzují na obsah dusíku a opětná získatelnost proteinu se stanoví jako množství surového proteinu (množství dusíku násobeno 6,25) ve šťávě se vyjadřuje jako procento množství surového proteinu v původním materiálu. ’

Ve větším měřítku se použije k drcení trávy kladivový mlýn typu Jenž A30 a takto získaná drť se lisuje ve Vetterově šnekovém lisu s kompresním poměrem 1:7,65 a perforace válcové stěny je 0,7 mm. Rostlinný materiál prochází kladivovým mlýnem jednou nebo několikrát; materiál může být dezintegrován ve větším nebo menším rozsahu. _v

Nový způsob

U experimentů v laboratorním měřítku se nový způsob simuluje za použití jemně nasekané čerstvé trávy v řezačce, poté se mixuje 30 g jemně nasekaných kousků trávy s 400 ml vody, a pokračuje se zvlákňováním v mísiči (Braunův mixer) po dobu 10 minut, protlačováním směsi z mísiče skrze síto o velikosti ok 850 . 10^-6 m (850 mikronů), a dále praním a sušením frakce získané po třídění sítem. Vlákna se analyzují na obsah dusíku, popela a buněčných stěn a tak tedy se Stanovuje složení odvlákněné suspenze. Výtěžek vláken se stanovuje jako množství suchého materiálu ve vláknité frakci jako procento z množství suchého materiálu v původním materiálu. Opětná získatelnost proteinu se stanoví jako množství surového proteinu v odvlákněné frakci vyjádřeno jako procento z množství surového proteinu v původním materiálu.

Tento nový způsob se také testuje za použití Sprout-Waldronova 12ti palcového (304,8 mm) tlakového rafínačního zařízení, s drtícími disky typu D2A505.

•|i. . φ ' ΦΦΦΦ ·· ·· ^Τ ··' • · · 9 9 9 9 99 . · « 9 9 99 99 ^ř ’ · ········· ¹ , · · φ φφφφ ·· • e φ ·φ φ· · ··9

Ί

Rafinovaná nebo zvlákněná tráva se zpracovává za atmosférických podmínek při vzdálenosti disku 0,04 mm, s přídavkem vody na konzistenci 2 % suchého materiálu. Vlákna se pak podrobí třídění pomocí sítování na sítu o velikosti otvorů síta 140 . 10⁶ _řm (140 mikronů).

Nový způsob se také testuje na polotechnickém zařízení za použití Sunds Disk Refíner typu RO 20 FLUFF sériové číslo 3838, rok výroby 1985, s drtícími disky o vysoké nebo nízké rezistenci vůči prosazení. S tímto rafínačním zařízením se zkoumá . inter alia účinnost typu disku a vzdálenost disku na prosazení a složení vláken.

Rafínace probíhá za atmosférických podmínek s posekanou trávou, s vodou nebo bez přídavku vody. Testuje se také zvlákňování vrchních částí brambor.

Tráva pocházející jak zkultivovaných porostů, tak z přírodních oblastí a zpracovává se v čerstvé, posekané formě. Vzorky zvlákněného materiálu se ručně propírají a třídí sítem a analyzují se na obsah dusíku a popela. Opětná získatelnost surového proteinu se stanoví na základě průměrného vláknitého podílu z 33 % travního suchého materiálu.

Vrchní části brambor pocházejí ze škrobnatých bramborových rostlin v časovém období plné růstové fáze bramborových rostlin. Vrchní části se trhají mechanicky a následně se šrotují na stejnou velikost. Vrchní Části brambor sestávají ze stonků a listů. Tyto vrchní části se bez předchozího propířání zpracovávají v rafínačním zařízení, dokud jsou čerstvé, bez přídavku vody. Z vlákněný materiál se lisuje ručně. '

Experimentální výsledky ;;

¹ ' J ' ' t-

Popis obrázků . «i

Obrázek 1 a 2 (detail)

Lisovaný koláč trávy (vlevo) a travní vlákna (vpravo) z jílku ozimého (Lolium perenne).

Při lisování koláče je zelená barva dobře viditelná vzhledem k přítomnosti chloroplastů. Také zbytky listů jsou rozeznatelné podle své velikosti (příčný řez větší než 1 mm) a charakteristické nejsilnější nervy žilnatiny čepele listové na vrcholku listu. Travní vlákna se vyznačují světlou barvou (prakticky úplná absence íi, .

• · · · ·· ·· ··· ú • · · · · · · · ♦· · i • · · ·· · · · • 9 99 99999 chloroplastů), vláknitou strukturou a malým průměrem jednotlivých vláken (v tomto . í případě mnohem menší než 1 mm). Rozdíl mezi za sebou jdoucími čísly je 1 cm.i

Obrázek 3

Suspenze travního vlákna z jílku ozimého (Lolium perenne).

Na obrázku jsou viditelné vláknité struktury (cévní svazky) o průměru několika desítek mikrometrů a epidemické plošky od nejmenšího průměru po několik stovek mikrometrů.ý

Obrázek 4

Mikroskopický záznam epidermu travního vlákna pocházejícího zjílku ozimého (Lolium perenne).

Na obrázku je patrná charakterická přítomnost průduchu jílku ozimého, koncentrovaná v epidermu vrchní části listu: Kompaktnější tkáň na straně průduchu je vlastní sklerenchym. Protáhnuté, do délky rostoucí epidemické buňky mají příčný řež 20 mikrometrů.

Obrázek 5

Mikroskopický záznam cévních svazků v travním vláknu pocházejícím z jílku ozimého (Lolium perenne). J

Na obrázku patrné charakteričké cévní svazky jsou vystavěny z několika buněk a je patrná i přítomnost cév s žilnatými ztluštěními. Průměr vláken ve středu toho obrázku je 50 mikrometrů. . *

Obrázek 6

Mikroskopický záznam parenchymálních buněk v proudu šťávy z odvlákněné trávy pocházející z jílku ozimého (Lolium perenne). Tento proud šťávy náleží k vláknité frakci na obrázcích 1 a 2.

Charakteričké pro parenchymální buňky v listech trávy je hojná přítomnost chloroplastů. Některé parenchymální buňky se nicméně během fřakcionace poruší, rozlámou: pouze buněčné stěny zůstávají stále viditelné, chloroplasty se vyskytují izolovaně v okolní kapalině. Velikost těchto parenchymálních buněk je 20 až 40 mikrometrů. Frakce ukázaná na obrázku je před fotografováním zředěná pro ·· zvýraznění relativně velkého množství parenchymálních buněk v proudu šťávy podle tohoto vynálezu. . ₄

Obrázek 7

Mikroskopický záznam parenchymálních buněk v proudu šťávy z trávy pocházející z jílku ozimého (Lolium pěrenne).

Tento proud šťávy náleží k lisovanému koláči na obrázcích 1 a 2. Frakce ukázaná na tomto obrázku je před fotografováním koncentrována pro zvýraznění relativně malého množství parenchymálních buněk v lisované šťávě.

Obrázek 8

Schéma pracovního postupu při zvlákňování nebo rafinaci trávy

Obrázek 9

Schéma pracovního postupu při zvlákňování nebo rafinaci trávy

Obrázek 10

Schéma pracovního postupu při zvlákňování nebo rafinaci trávy

·	• 4« 4	99	• 4 -	’ 4 4 . 4 í
• ·	4	9	9	4 4	4 ♦	9 4j-
· ·	•	9	4	• 4	4 4	4 i
' 9
9 ·	• 9	9	4	9 9	4 9	4
• 4 4	99	99		99	99	44 4

Zvlákňování

Tabulka 1

Složení vláken a výtěžek vláken kultivovaných trav, podle druhu a odrůdy (průměr během . období), a některých jiných plodin

Druh/odrůda	Obsah dusíku (g/kg sušiny)	Obsah popela (g/kg sušiny)	Obsah buněčných stěn (g/kg sušiny)	Výtěžek vláken (% sušiny v surovině)
Trávy
Lolium perenne 4n Vr. *	4,0	’ 50,6	867	28
Loliurn perenne 2n Vr.	4,3	43,5	865	34
Lolium perenne 4n Lt.	4,5	41,1	879	29
Lolium perenne 2n Lt.	5,4	34,7	857	29
Lolium multiflorum 4n	3,8	47'4	877	24
Lolium multiflorum 2n	4,4	36,6	880	27
Phleum pratense	4,3	, 39/8	862	30
Festuca arundinacea	4,4	36,7	867	29
Dactylis glomerata	5,1	42,0	873	32
Festuca pratensis	4,5	44,2 ‘ / 1·	872	32

Jiné rostlinné materiály /
Vojtěška	5,7	18,9	824	28 ,
Vrchní části nových brambor	4,2	- 26,1	836	16
Vrchní části starých brambor	3,7	50,7	’ 714	21
Vrchní části hrachu	4,8	25,7	832	29
Vrchní části řepy	12,0	79/7	680	9

*) 4n - tetraploidní; 2n - diploidní;

Vr - časně kvetoucí; Lt. - pozdně kvetoucí

.. ' ^!ΐ

Úl >

• ♦ • ·· ' · • · · '· · ··«· ·· '·· „ „·· ..

• · · ··· · • · · · · · · • · ···· · · • · · · · · ··

Výtěžek zvlákněné rostlinné biomasy, její vláknitá frakce, v závislosti na vlastnostech materiálu kolísá od méně než 10 % do více než 30 % sušiny..Přesná hodnota tohoto údaje je také závislá na velikosti otvorů síta, jímž se vlákna oddělují á na intenzitě propírání. Vláknitá frakce v případě Lolium perenne typicky sestává z více než 80 % z materiálu buněčných stěn a má obsah dusíku většinou nižší než 6 až 8 g na kg sušiny a obsah popela většinou nižší než 50 až 100 g na kg sušiny.

Tabulka 2

Složení vláken ____________________________ rafinováno laboratorní protokol

Popel (g/kg sušiny)

Dusík (g/kg sušiny)

Buněčné stěny (g/kg sušiny)

22,326,0

5,3

808

Složení vláknité frakce je porovnatelné pro experimenty s rafínací a experimenty podle laboratorního protokolu. >

Odvláknění

Tabulka 3

Složení trávy a odvlákněné travní suspenze

	. Tráva	Odvlákněná suspenze
rafinováno	laboratorní protokol
Popel (g/kg sušiny)	92,6	138	139
Dusík (g/kg sušiny)	31,0	47,4	48,7
Buněčné stěny (g/kg sušiny)	544	375	438

		··		··		··	♦ ·
• 4	•		•	• ·	9
® ·	•		•	··	•	•
• · · -	•		•	• ·	•	•
·· ··		··		• ·		··	··

Kromě obsažených buněčných složek (jako je. protein), obsahuje odvlákněná suspenze také část buněčných stěn z rostlinného materiálu. Jsou to v podstatě buněčné stěny z měkké parenchymální tkáně, která se rozrušuje při zvlákňování a následně, při odvlákňování, prochází sítem jako jemně dispergovaný materiál. Množství, přítomné v odvlákněné suspenzi, je částečně závislé na průměru otvorů síta.

Tabulka 4

Opětná získatelnost surového proteinu u kultivovaných trav, a to u různých druhů a odrůd v průměru během sezónního období, a u několika jiných rostlinných materiálů, a to při drcení + lisování a při odvláknění.

Druh/odrůda	Drcení + lisování (%)	Odvláknění (%)
Trávy
Lolium perenne 4rt Vr.	30	95
Lolium perenne 2n Vr.	23	94 ' 7-'
Lolium perenne 4n Lt.	.22' ' 1 -	95
Lolium perenne 2n Lt	16	94
Lolium multiflorum 4n	41	96
Lolium multiflorum 2n	35	95
Phleum pratense	11 y	94
Festuca arundinacea	21	94
Dactylis glomerata	31	93
Festuca pratensis	17	94

Jiné materiály

Vojtěška	52 '	95
Vrchní části nových brambor	51	⁹⁸
Vrchní části starých brambor	42	95
Vrchní části hrachu	16	95
Vrchní části řepy	24	95

« ····'	.99		9 9'		99
• · ·	9 9	9	9	.9'	9
	9	9		9 9-	•	9
. · · ·	9	•	9	9		9
·♦· 99	99		99		99

Odvláknění poskytuje suspenzi, která většinou obsahuje více než 70 % a s výhodou více než 80 % nebo 90 % veškerého surového proteinu z rostlinného materiálu. Tento protein zní může být opětně získáván odstřeďováním, které může být vedeno buď bez nebo za pomoci tepelné koagulace.

Při tradičním způsobu frakcionace je opětná získatelnost surového proteinu většinou menší než 50 %.

Tabulka 5

Porovnání opětné získatelnosti proteinu z trávy při opakovaném procházení kladivovým mlýnem, po němž následuje lisování ve šnekovém lisu a při zvlákňování podle tohoto vynálezu

Opětná získatelnost proteinu
Kladivový mlýn + šnekový lis
Procházení kladivovým mlýnem
1 x	, - 28
2 x	30
4x	' < . ? . ' 35
8 x -	' J ‘ 43
Zvlákňování podle tohoto vynálezu	93 až 96

Dokonce při opakovaném drcení trávy v kladivovém mlýně následovaném lisováním ve šnekovém lisu bylo zjištěno, že opětná získatelnost proteinu je menší než polovina opětné získatelnosti proteinu stanovená při zvlákňování trávy.

Výsledky testů s rafínačním zařízením Sunds Disk Refíňer jsou shrnuty v dále uvedené tabulce 6.

Volba typu desek a vzdálenosti mezi disky určuje rozsah zvláknění, ale opětnou získatelnost proteinu určuje pouze v malém rozsahu. Vysoké prosazení je možné v kombinaci s vysokou opětnou získatelnosti proteinu (v tomto případě > 85

, _íf ·· ·· ··. · • ··.· <· · · · · · · ··!

··’·· · .··*· · · ·>

··«*···* · » · ί.

··· ·· ·· ·· ·· ···

%) jak u pěstované trávy bohaté na protein, tak u trávy běžně rostoucí v přírodě, která ’ je na protein chudá.

, ΐ i,.

Vrchní části brambor jsou velmi dobře zpracovatelné pomocí rafínačního i zařízení. Obsah dřevnatých vláken ve vláknité frakci je relativně vysoký, neboť původní vrchní části brambor nejsou tvořeny pouze listovou tkání, ale také stonkovou tkání. Vysoký obsah popela ve vláknech vrchních částí brambor je do velké míry způsoben vysokým obsahem písku ve vrchních částech vzhledem k tomu, že surový !

materiál nebyl propírán. ‘ '

	Φ 0 90 0 ·· ·· 9 0 9 9 0 9 0 • 9 0 9 9 9	0 0 ·! 0 0 90 0 9 0,
²¹	·· 0 0 0 0 0 000 00 ·· ··	0.0 · 9 0 0 0 0

-A íX

Složení vláken a opětná získatelnost proteinu u trávy a vrchních částí brambor (v.č.bramb.) v polotechnickém měřítku za použití zařízení Sunds Disk Refíner

ětná získatelnost proteinu

91

87

co 00

98

87

CD 00

82

84

•

op složení vláken

Z

(g/kg sušiny)

uo

14

1 15

15

14

f-<

15

20

CD

oj. in r—<

o co t—<

popel

□ Cft s

CO T“4

f-( co

1 27

00 co

49

rH tT

54

82

41

473

374

prosazení

□ G 43 o % 3

•

39

1 55

104

157

lO CO t—<

139

211

t

1

disk

vzdálenost disku

— o £

o*

o r—í o ,

0,50

00'1

0,05

o r—I o

OSO

o o r—<

0,10

0,20

vnitřní odpor

vysoký

vysoký i_:

vysoký

nízký

nízký 1

nízký

5

nízký

vysoký

nízký

složení surového materiálu

Z

(g/kg sušiny)

19,3

36,1

r^-H oj

uo co OJ

27,0

popel

(g/kg sušiny)

r-H cn

CO co F“<

z

=

z

138

342

344

sušina

(g/kg čerstvé)

to r—i

CN Tf · r—í

z

215

104

CTI »—H r—<

Surový materiál

pěstovaná tráva

z

-

přírodní tráva

v.č.bramb.

=

' f

e · ♦	* ·» t	•	··’ • 9 « 9	9 9 ' ♦ 9» • ·	·!
·«	9 • .
t
•	• ·	•	•	9 9	• 9
···	··	9 ·		• 9	99 .	>· ·

i'

Schéma pracovních postupů při zvláknování trávy i .

i r

Předběžné zpracování

Připojená schéma pracovních postupů (viz obrázky 8 až 10) začínají od dodání posekané trávy jak je také běžné při zpracovávání trávy a vojtěšky při sušení travin. Obvykle se tráva seká tak, aby její velikost byla několik centimetrů, ale může být také delší nebo kratší. Pro rafínační test byla čerstvá tráva předem rozdrcena na řezačce j

Pierret guillotine na částice o délce 6 mm, jinými slovy, na velmi krátké. Podle všeho .‘ (pravděpodobně) není tak krátká délka požadovaná; rafínace nebo zvlákňováníI lisované trávy (délka částic se dá předpokládat několik centimetrů) neznamená žádný problém. ’ . i

Praní

Propírací krok je pravděpodobně nezbytný v praxi k odstranění písku a ke snížení opotřebování zařízení a pro umožnění získání čistšího produktu. Tento pracíj krok lze nicméně přeskočit, pokud není přítomen písek a jiné nečistoty..

: í.

Přidávání siřičitanu > .··',·

Přídavek siřičitanu bývá nezbytný, > ale nemusí být, k zabránění tvorby!

nežádoucích komplexů mezi proteiny a polyfeholy. Na základě minulých experimentů týkajících se zpracovávání šťávy z trávy, je známo, že tvorba takového komplexu snižuje výživné hodnoty proteinů obsažených v trávě. Podmínky a okolností při rafinaci mohou být nicméně odlišné. Rychlý vzestup teploty během rafínace může <

ihned zastavit enzymatickou aktivitu (bělicí efekt) a zabránit tvorbě polyfenolů.

'i

Rafínace: základní schéma (obrázek 8)J

Rafínace trávy je v podstatě možné provádět s přídavkem kapaliny nebo bezi přídavku kapaliny. Při prvním testu, s čerstvou trávou (15 %), se způsob spíše provádí bez obvyklého přídavku vody k suchému materiálu procentuálně 2 %. Nezbytnost přídavku vody je zřejmě částečně závislá na typu rafínačního zařízení a na vlastnostech dané trávy (vláknitosti). Lisovaná tráva (26 % sušiny) by mohla být rafinována bez přídavku vody. Pokud se voda přidává, pak podle toho, kolik je přidávané vody, se následně zvýšuje teplota během rafínace, a tudíž rozsah denaturace proteinu a tím jsou ovlivněny i následující kroky v daném způsobu. !

. ·· ·· ·¹ • · ♦ · · · · · · « ······ « • · « · ♦ · · . · · 4 · · ·* · · t> · · 4 ·

Základní schéma zahrnuje, po rafínaci, tyto kroky: třídění sítem (prosévání) vláken, tepelnou koagulaci kapaliny z rafínace, po níž následuje separování proteinového koláče pomocí dekantování a odpaření deproteinizované vody. Lze si představit dvě extrémní varianty tohoto schéma: jedna s minimálním přídavkem kapalina během rafínace a jedna s hojným přídavkem kapaliny. Základní schéma je potom změněno na variantu A (obrázek 9) a případně variantu B (obrázek 10).

Rafínace: varianta A (obrázek 9)

Při minimálním přidávání vracené kapaliny může eventuálně dojít ' k podstatnému zvýšení teploty během rafínace': při testu s lisovanou trávou nad 70 °Č. Potom během rafínace dochází ke koagulaci a pasterizaci proteinu a je možné přeskočit oddělený koagulační krok. V tomto případě se schéma pracovního postupu jednoduší na rafínaci - prosévání - dekántaci - odpařování: viz varianta A základního schéma.

Rafínace: varianta B (obrázek 10)

Varianta Β: V případě hojného přidávání vracené kapaliny může teplota zůstat omezená během rafínace: při testu s lisovanou trávou do 35 °C. Výsledkem je pravděpodobně to, že část proteinu může zůstat v roztoku. V tomto případě jsou po rafínaci možné dvě alternativní cesty. Nejjednodušší je po prosetí vláken tepelná koagulace kapaliny a dekantace. V takovém případě se utvoří jeden proteinový koláč a deproteinizovaná voda, kterou lze odpařit (viz základní schéma). Komplexnější cesta (varianta B) v sobě zahrnuje, po prosetí vláken, první dekantaci, čímž se získá koláč surového proteinu (surový, tj. s příměsí jemně rozmělněných parenchymálních buněčných stěn, jež prošla sítem), po níž následuje tepelná koagulace a opětná, dekantace. V tomto druhém dekantačním kroku se získá čistší protein.

Třídění vláken proséváním sítem

Pro účel třídění vláken proséváním sítem lze použít soustředná (centrická) síta, jak je známo odborníkům v dané oblasti techniky pro separaci vláken z brambor. Při tomto testu se použije Šikmé síto, opatřené drátěným pletivem o velikosti otvorů 140 krát 140 mikrometrů. V laboratorním měřítku se použije síto o průměru otvorů 850 až 250 mikrometrů. Podle zkušeností je většina vláken separována na relativně hrubém sítu. Jemnější vláknitá frakce může být přidána k celkové vláknité frakci,

4 ····	·· ··	··
·· ·	• · · ·	• ·	• · I
• *	• · ··	• ·
• · ·	• · š ě	• ·
··· ··	·· ··	(1·	···

nebo za pomoci enzymatické delikvescence, k melase, koncentrátu nebo proudu šťávy.

Praní a sušení vláken

Vlákna, která jsou separována tříděním sítem, mohou být kontaminována rozpuštěnou a suspenzovanou substancí. Podle toho je pak nutné praní s deproteinizovanou vracenou kapalinou, po němž následuje odstraňování vlhkosti pomocí lisování/odstřeďování a sušení.

Sušení proteinového koláče

Na protein bohatý koláč se odděluje dekantací, suší se stejným způsobem, jak je známo odborníkům vdané oblasti techniky, například jaký je používán u bramborového proteinu. V případě přítomnosti relativně velké lipidové frakce, vykazuje zlepšený efekt přídavek antioxidantu.

Odpařování deproteinizované kapaliny

Deproteinizovaná kapalina se odpařuje za vzniku sirupu bohatého na cukr.

Rozšířený způsob

Základní schéma může být rozšířeno tak, že obsahuje způsoby dalšího rafinování surového proteinového koláče. Jednou z možností je přídavek enzymatické delikvenscence parenchymálních buněčných stěn v surovém proteinovém koláči. Cukry, které se takto mohou získat, je možné například přidat k melase, koncentrovat nebo přidat do proudu šťávy. 25

Průmyslová využitelnost

Způsob separování a opětného získávání složek z rostlinných surovin, zejména pak listových a/nebo stonkových částí rostlin, podle tohoto vynálezu je významný především pro zemědělství a pro zpracovatelský průmysl v oblasti potravinářské výroby a výroby krmných směsí

Claims

1. Způsob separování složek z rostlinného materiálu, vyznačující se t í m, že obsahuje alespoň části listů a/nebo stonků, charakterizovaný tím, že uvedený materiál je alespoň částečně zvlákněný a následně se rozděluje na vláknitou frakci a na proud šťávy, takže vláknitá frakce v podstatě Obsahuje relativně tuhé tkáně jako je epiderm, sklerenchym a cévní svazký, a proud šťávy v podstatě obsahuje měkké tkáně jako je parenchym a cytosol. _t

2. Způsob podle nároku 1, vy zn a č u j í c í se t í m, že proud šťávy obsahuje chloroplasty. ·

3. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že uvedený materiál se mechanicky zvlákňuje.

4. Způsob podle nároku 1, vy z ή a č u j í c í se t í m, že uvedený materiál se zvlákňuje pomocí rafínačmho zařízení. *

5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že vláknitá frakce se odděluje od proudu šťávy tříděním sítováním.

6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že rostlinný materiál pochází z kultí vovaných plodin.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se t í m, že kultivované plodiny pocházejí z čeledě trav.

8. Vláknitá frakce, vyznačující se t í m, že je získaná způsobem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7.

9. Použití vláknité frakce podle nároku 8.

10. Použití vláknité frakce podle nároků 9 pro výrobu energie nebo pro výrobu kartónu a/nebo papíru. ,

11. Proud šťávy, vyznačující se t í m, že je získaná způsobem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7.

12. Proud šťávy podle nároku 11, vy z n a č u j í c í se t í m, že obsahuje více než 55 %, s výhodou více než 75 %, ještě výhodněji více než 90 % surového proteinu z rostlinného materiálu.

13. Použití proudu šťávy podle nároku 11 nebo 12.

14. Použití proudu šťávy podlé nároku 11 nebo 12 pro výrobu potravin.

15. Použití proudu šťávy podle nároku 11 nebo 12 pro opětné získávání nebo purifikaci alespoň jedné obsažené složky.

16. Zařízení pro provádění způsobu, vyznačující s e t í m, že způsob je podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7.

17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se t í m, že obsahuje alespoň jedno rafínační zařízení.

18. Zařízení, v y z n a č u j í c í s e tím, že se v něm provádí způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7.