DD147198A5 - Verfahren zur haltbarmachung von eiweisshaltigen gruenpflanzenstoffen - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemaesze Verfahren ist zur derartigen Verarbeitung und Haltbarmachung von eiweiszhaltigen Gruenpflanzenstoffen geeignet, die die Herstellung eines praktisch den vollen Inhalt der Pflanze behaltenden Produktes ermoeglicht, ohne kostspielige Investitionen oder Technologie zu benoetigen. Erfindungsgemaesz wird die Zerstoerung der geernteten Pflanze in Form von Zerquetschen durchgefuehrt, und das zerquetschte Material wird 2 bis 4 min lang koaguliert. Das Material wird ausschlieszlich auf mechanischem Wege entwaessert. Die mechanische Entwaesserung kann durch Vibration, Unterdruckfiltration, Zentrifugierung usw. durchgefuehrt werden. Nach einer Variante der Erfindung wird aus dem zerquetschten Pflanzenstoff zuerst so viel Feuchtigkeit entfernt, damit im zurueckgebliebenen faserigen Material etwa 30 bis 50% des urspruenglichen Eiweiszgehaltes erhalten bleibt, dann sowohl das erhaltene faserige Material als auch das Filtrat unabhaengig voneinander 2 bis 4 min lang koaguliert und schlieszlich wieder auf mechanischem Wege entwaessert. Das durch das erfindungsgemaesze Verfahren hergestellte Produkt kann als Futtermehl, faseriges Material oder Pellet ausgebildet werden. Es ist zweckmaeszig, das Produkt mit einer laengere Lagerung sichernden Verpackung zu versehen.

Description

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Verfahren zur Haltbarmachung von eiweißhaltigen GrUnpflanzenstoffen ;

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Haltbarmachung von eiweißhaltigen Grünpflanzenstoffen, bei welchem die geerntete Pflanze zerstört, auf einer Temperatur von 40 bis 100 ⁰C koaguliert, dann bis zur Erreichung des Gleichgewich, tswassergehaltes entwässert wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Haltbarmachung der eiweißreichen Grünpflanzenstoffe für PUtterungszwecke beim kleinstmöglichen Verlust ist heute noch eines der wichtigsten Probleme der Landwirtschaft. Das Wesen der meisten bekannten Verfahren besteht darin, daß der Wassergehalt des Grünpflanzengrundstoffes bis zum Gleichgewichtswassergehalt (etwa bis 12 ~ 18 %) so verringert wird, daß das Wasser letzten Endes in Form von Dampf entfernt wird. Am einfachsten ist die Trocknung in der Sonne, die zwar ohne zusätzlichen Energieaufwand, bei niedriger Temperatur vonstatten geht, aber sie hat den Nachteil, daß trotz der niedrigen Temperatur der Verdampfung mit dem Wasserdampf auch wertvolles Eiweiß entweicht, sich die Gefahr der Abtrennung der Blätter von der Pflanze und damit zusammen auch die des Proteinverlustes erhöht, das Karotin zerfällt und schließlich auch die Menge des Endproduktes geringer wird.

Wenn der zerkleinerte Pflanzenstoff auf hoher Temperatur durch Rauchgase getrocknet wird, entweicht das Wasser aus . dem Pflanzenstoff in IHrm von Heißdampf, und das Eiweiß bleibt neben dem trockenen faserigen Material nur deshalb

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erhalten, weil es durch die heißen Rauchgase festgebacken (teilweise karamelisiert) wurde. Der Nachteil dieses groben Verfahrens besteht darin, daß in dieser Weise ein beachtlicher Teil der Vitamine vernichtet wird, außerdem der Eiweißgehalt und die Verdaulichkeit des Endproduktes verringert werden. Weitere Nachteile sind der große Energieaufwand, der Ertragverlust, die Umweltverschmutzung und die Feuergefahr sowie die Tatsache, daß im Endprodukt die Spurenelemente des Brennstoffes (z. B. vom Öl) und der Rauchgase nachgewiesen werden können.

Aus der HU-OS Hr. H-1814 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das interzellulare und das Zellenv/asser in der Weise entzogen wird, daß mindestens ein Teil der Zellen der Futterpflanze zerstört wird und durch Verwendung von Druck die kapillaren und osmotischen Spannungen in den zerstörten Fasern beseitigt werden. Danach wird das Futter mindestens bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % ausgetrocknet.

Der grundsätzliche Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, .daß es nur denjenigen Teil der Nährstoffe der Grünpflanzen nutzbar macht, welcher im ausgepreßten faserigen Produkt zurückbleibt. Nachdem aber die Pressung bei relativ hohen

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Drücken (40 - 250 kg/cm ) stattfindet, entweichen mit dem Wasser auch wertvolle Nährstoffe.

Es ist kennzeichnend für den Inhaltverlust bei dem vorher erwähnten Verfahren, daß die in den HU-PS Nr. 153 249 und 152 580 beschriebenen Verfahren ge-rade diese im Preßsaft befindlichen Nährstoffe nutzbar-machen. Diese Verfahren dienen zur Herstellung eines biologisch'vollwertigen, detoxisierten Konzentrates mit erhöhtem Eiweißgehalt. Das V/esen.

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dieser Verfahren besteht darin, daß die zerkleinerten Pflanzenteile gepreßt, mit Y/asser angereichert, dann wieder gepreßt werden und dann der gefilterte Preßsaft durch Vakuumverdampfung angedickt wird. Nach der Zugabe von einem Antioxidationsmittel wird die Eiweißfraktion auf mechanischem Wege abgesondert und schließlich durch Wärmezuführung getrocknet.

Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß sie komplizierte Maschinen benötigen und ihre Produktivität kleiner ist als die des einfacheren Schnelltrocknungsverfahrens. Ihr weiterer Nachteil besteht darin, daß die nützlichen faserigen Materialien, die sonst für die Tiere mit zusammengesetztem Magen ein grundsätzliches Putter bedeuten, nicht in das Konzentrat gelangen und auf diese Weise nicht verwertet werden können.

Es ist auch ein Verfahren bekannt," bei welchem der Eiweißgehalt des verbreiteten Pflanzenstoffes etwa auf einer Temperatur von 40 bis 80 ⁰C koaguliert und die so erhaltene Dispersion mit Hilfe einer Zentrifuge mindestens bis zu einem Wassergehalt von 65 % entwässert wird, dann das so erhaltene Material durch heiße Rauchgase bis zur Erreichung . eines Wassergehaltes von 10 bis 12 % weiter getrocknet wird. Aus dem während der Entwässerung abgesonderten Saft werden die noch nutzbaren Stoffe durch Klärung, Filtrierung oder Absetzen abgetrennt und zusammen mit den entwässerten Pflanzenstoffen getrocknet. Das so erhaltene Produkt wird mit anderen Futtermitteln oder Lebensmittelgrundstoffen vermischt.

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Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Qualität des als Endprodukt gewonnenen Mehls besser ist als die des aus nur durch Rauchgase getrocknetem Futter gefertigten Mehls, da sein Eiweißgehalt in geringerem Maße karamelisiert wird und einen höheren Nährstoffgehalt aufweist als das erste Produkt. Es ist aber nachteilig, daß die Investitionskosten bei diesem Verfahren relativ hoch sind und während der Anwendung des Verfahrens auch die Betriebskosten beträchtlich sind. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß die Zeitdauer der Koagulierung nicht genauer bestimmt bzw. eingeschränkt ist, infolgedessen ein Teil des Eiweiß- und Karotingehaltes des Putters zerfällt. Es ist auch nachteilig, daß die ursprünglichen Pflanzenfasern physikalisch vernichtet werden und das Endprodukt also Futtermehl ist.

Aus dem Gesagten ist es ersichtlich, daß mit einem Teil der gegenwärtig bekannten Verfahren die eiweißhaltigen Grünpflanzenstoffe nur mit niedrigem Wirkungsgrad verarbeitet werden können und die Qualität des erhaltenen Produktes auch nicht befriedigend ist (siehe das herkömmliche Verfahren der Trocknung durch Rauchgase oder das Verfahren gemäß der HU-OS Nr. H-1814). Diejenige Verfahren, mit welchen ein Produkt besserer Qualität hergestellt werden kann (siehe z. B. die HU-PS Nr. 167 839), erhöhen wesentlich die Verarbeitungskosten, wobei der Inhaltverlust immer noch ziemlich bedeutend ist.

Wenn man bestrebt ist, praktisch die ganze Menge des wertvollen Inhalts zu gewinnen (siehe die HU-PS 113 249 und 153 580), so kann dies gegenwärtig nur bei recht hohen Investitions- und Betriebskosten gelöst werden. Ein solches

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Verfahren könnte wirtschaftlich nur dann angewendet werden, "wenn die kontinuierliche Versorgung mit dem zu verarbeitenden Pflanzenstoff im ganzen Jahr gesichert ist. Darüber hinaus· sind die Endprodukte und Nebenprodukte dieser Verfahren zur Fütterung der Tiere an sich nicht geeignet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Haltbarmachung von eiweißhaltigen Grünpflanzenstoffen, das die Herstellung eines den praktisch vollen Inhalt der Pflanze beinhaltenden Produktes ermöglicht, ohne kostspieliege Investitionen und teueren Betrieb zu benötigen.

.Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Verfahrensbedingungen aufzufinden.

In dem Verfahren zur Haltbarmachung der eiweißhaltigen Grünpflanzenstoffe, bei dem die geernteten Pflanzen zerstört auf einer Temperatur von 40 bis 100 ⁰C koaguliert, dann bis zur Erreichung des Gleichgewichtswassergehaltes entwässert werden, wird erfindungsgemäß die Zerstörung in Form von Zerquetschen, zweckmäßigerweise durch Hindurchführen der geernteten Pflanzen zwischen Walzen verschiedener Drehzahl ausgeführt. Das zerquetschte Material wird 2 bis 4 Minuten lang koaguliert und ausschließlich auf mechanischem Wege entwässert.

Während des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Material auf einer Temperatur von 60 bis 75 ⁰C koaguliert. Die mecha-

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nische Entwässerung kann durch Unterdruckfiltration, Zentrifugierung, Vibration, Pressung oder in ähnlicher Weise erfolgen.

Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die technologischen Schritte vertauscht, und es wird zuerst aus dem zerquetschten Pflanzenstoff ein Teil des Feuchtigkeitsgehaltes auf mechanischem Wege entfernt» Die Entwässerung soll allerdings so durchgeführt werden, daß im so erhaltenen faserigen Produkt etwa 30 bis 50 % des ursprünglichen Eiv/eißgehaltes der Pflanze zurückbleibt und dieses faserige Material (z. B. Heu) zur Fütterung einv/andfrei verwendet werden kann. Danach werden das erhaltene faserige Material und das Filtrat voneinander getrennt, 2 bis 4 Minuten lang koaguliert und schließlich v/i ed er auf mechanischem Wege entwässert.

Nach der letzten mechanischen Entwässerung wird dem .Material zweckmäßigerweise Antioxidationsmedium zugegeben, und das Produkt wird wunschgemäß, z. B. in lichtdichtes Material verpackt· Das Produkt kann in Form von faserigem Material, Mehl oder Pellet hergestellt v/erden.

Erfindungsgemäß bleibt der volle Inhalt des Grünpflanzenstoffes so erhalten, wenn zuerst das Eiweiß durch Koagulation an die Pflanzenfaser gebunden wird, wonach das die Nährstoffe bereits nur in Spuren enthaltende V/asser mechanisch entfernt wird. Auf diese V/eise entfällt die Trocknung durch Wärme; so wird also die· Qualität des Nährstoffes dadurch nicht mehr verschlechtert. Die Entwässerung soll natürlich nur bis zur Erreichung des Gleichgewichtswassergehaltes durchgeführt werden, weil das Eiweiß in die-

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sem Zustand schon dauerhaft gelagert werden kann. Ausführung bei s pi el

Das erfindungsgemäße Verfahren wird ausführlicher anhand von Beispielen erläutert. '

Beispiel 1

Es wurde Luzerne (medicago sativa) mit einer Geschwindigkeit von 20 t/h in einem Gang geerntet. Der Wassergehalt der frisch geernteten Luzerne betrug etwa 82 %. Die sofort eingelieferte frische Luzerne wurde mit Hilfe eines Kratzkettenförderers einem Verteilersilo zugeführt· Aus dem Verteilersilo wurde der Pflanzenstoff mit Hilfe eines Zellensuteilers zwischen mit Dornen versehene Reißwalzen geführt. Nach dieser vorhergehenden mechanischen Zerstörung wurde der Pflanzenstoff durch Hindurchführen zwischen Rillenwalzen zerquetscht. Die Walzen drehten sich mit verschiedener Geschwindigkeit, damit zwischen den beiden harten Flächen ein Gleiten erzielt wird. Die eine Walze drehte sich mit einer Geschwindigkeit von 80 UmdrehungenAü-nute und die andere 100 U/min.

Der aus den Walzen herausgekommene zerquetschte Pflanzenstoff wurde unter Einführung eines Wasserdampfes von 105 C koaguliert. Dabei wurde eine kontinuierliche Mischung des zerquetschten Materials gesichert für eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Die Temperatur der Koagulierung betrug 60 ⁰C. Das Material befand sich im Durchschnitt 2 Minuten lang auf der angegebenen Temperatur.

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Das zerquetschte Material wurde nach der Koagulierung einem Schüttelsieb mit einer Maschenweite von 2 mm zugeführt, wo sein Wassergehalt etwa auf 20 % verringert wurde. Danach wurden-aus dem zerquetschten Material Bällen mit einer Kantenlänge von 50x50x50 cm gepreßt. In der Ballenpresse wurden aus dem Material weitere 8 % Wasser entfernt, wonach sich schließlich der Gleichgewichtswassergehalt von 12 % einstellte. .

Das mit Hilfe der erläuterten Technologie hergestellte faserige Material wurde überprüft, und es.wurde festgestellt, daß das erhaltene Produkt etwa 95 % des ursprünglichen Eiweißgehaltes und etwa 98 % des ursprünglichen Karotingehai-. tes enthält. Es ist also ersichtlich, daß der Inhalt des Pflanzenstoffes während des Verfahrens fast in vollem Maße behalten wurde. Darüber hinaus wurde die während der Entwässerung entfernte Flüssigkeit filtriert, und die so zurückgewonnenen Kolloide wurden noch vor der Herstellung der Ballen in das Putter zurückgeführt.

Beispiel 2

Es wurde Knäuelgras mit einer Geschwindigkeit von 25 t/h geerntet. Der Wassergehalt der frischen Pflanze betrug 75 %« Nach der sofortigen Einlieferung wurde das Material in ein Verteilersilo eingeschüttet. Von hier wurde es mit Hilfe eines gezahnten Elevators einer Quetschanlage zugeführt. Das Zerquetschen wurde auch hier durch Hindurchführen zwischen Rillenwalzen verschiedener Geschwindigkeit ausgeführt. Die Geschwindigkeit der Rillenwalzen betrug 60 bzw. 40 Umdrehungen pro Minute»

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Die Koagulierung wurde bei dieser Lösung gleichzeitig mit dem Zerquetschen in der Weise durchgeführt, daß geheizte Walzen verwendet wurden. Die Temperatur der Walzen betrug 100 ⁰C. Das Zerquetschen bzw. die Koagulierung wurde so. durchgeführt, daß sich das Material nicht länger als 3 Minuten lang zwischen den Walzen bzw. im durch die Walzen beheizten Raum befand. Auf diese Weise betrug die Temperatur der Koagulierung etwa 70 ⁰C und ihre Zeitdauer überstieg 3 Minuten nicht·

Das zerquetschte Material wurde dann einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge zugeführt, wo es unmittelbar bis zum Gleichgewichtswassergehalt (12 %) entwässert wurde. Das fertige Futter wurde in Schober gesetzt und später gemahlen. Aus dem gemahlenen Produkt wurden teilweise zur Fütterung geeignete Pellets hergestellt. Der Eiweiß- bzw. Karotingehalt des Produktes ist gleich dem Produkt gemäß Beispiel

Beispiel 3

Es wurde Rotklee mit einer Geschwindigkeit von 20 t/h geerntet. Das Material wurde nach der Einlieferung in einen Aüfnahmeschacht geschüttet, von dem es mit Hilfe eines Kratzförderers der Quetschanlage zugeführt wurde. Das Zerquetschen des Materials wurde zwischen sich mit einer Geschwindigkeit von 100 U/min bzw. 120 U/min drehenden Rillenwalzen durchgeführt.

Das aus den Walzen herauskommende Material wurde einer Schneckenpresse zugeführt, die das zerquetschte Material

2 mit einem Druck von 4 bis 5 kg/cm entwässerte.

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nachdem bei dieser Durchführungsvariante der Erfindung vor dem Zerquetschen keine Koagulierung durchgeführt wurde, enthielt sowohl die als Produkt der teilweisen Entwässerung erhaltene Flüssigkeit als auch das so erhaltene faserige Material Nährstoffe.

Die aus der Schneckenpresse herauskommende Flüssigkeit wurde einem Behälter zugeführt, wo sie auf einer Temperatur von 55⁰C kontinuierlich koaguliert wurde. Die Flüssigkeit war etwa 2 Minuten lang im koagulierenden Behälter. Die dem koagulierenden Behälter entnommene Flüssigkeit wurde einer Zentrifuge zugeführt, in der das Wasser und die Nährstoffe getrennt wurden. Der erhaltene Nährstoff enthielt etwa 50 % des ursprünglichen Eiweißgehaltes und etwa 60 % des ursprünglichen Karotingehaltes der Pflanze. Das Material wurde mit hermetischer Verpackung versehen. Zur Verpackung wurde lichtdichte Folie benutzt.

Gleichzeitig wurde das aus der Schneckenpresse herauskommende Heu durch Dampf mit einer Temperatur von 100 ⁰C behandelt. Während der Behandlung spielte sich die Koagulation bei einer Temperatur von 70 ⁰C ab, wobei ihre Zeitdauer 4 Minuten betrug.

Danach wurde das zerquetschte Material einem Unterdruckfilter zugeführt, wo es vom ganzen überflüssigen Wassergehalt befreit wurde. Der Wassergehalt des fertigen Futters betrug 11 %, und es enthielt 45 bzw. 38 % des ursprünglichen Eiweiß- bzw· Karotingehaltes des Rotklees.

Dann wiarde das Futter in Schober gesetzt, und aus einem Teil wurde zur Fütterung Futterkuchen hergestellt.

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Aus den Beispielen ist deutlich erkennbar, daß das erfindungsgemäße Verfahren in zahlreichen Varianten verwendbar ist und alle relativ billig und wirtschaftlich durchgeh führt ^werden können. Ein grundsätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehtdarin, daß der auf den Grünpflanzenstoff bezogene Wert der während des Verfahrens verwendeten Energie wesentlich kleiner ist als bei den bekannten Verfahren.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Qualität des Endproduktes besser ist als die der bekannten ähnlichen Produkte, da der Wassergehalt des Materials aus dem in geeigneter Weise vorbereiteten Grünpflanzenstoff ausschließlich auf mechanischem Wege entfernt wird. Das so hergestellte Putter kann auch ohne Schaden für längere Zeit gelagert werden.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß durch die ausschließlich auf mechanischem Wege durchgeführte Entwässerung das Futter seine ursprünglichen Merkmale hinsichtlich des Halmstoff- und Pasergehaltes, des Geschmacks, der Farbe usw. beibehält, während die durch die bekannten Verfahren erhaltenen Produkte diese Eigenschaft nicht einmal in solchen Fällen gewährleisten konnten, wenn das Produkt kein Futtermehl, sondern faseriges Material war.

Zur guten Qualität des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Materials .trägt es auch bei, daß das Material höchstens 4 Minuten lang koaguliert wird, so kommt es nicht zum Zerfall des Eiweißes bzw. des Karotins. Die kurze Erwärmung beschädigt auch die Vitamine (z. B..das ß-Karotin) nicht.

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Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist, eiweißhaltige Grünpflanzenstoffe zu verarbeiten und haltbar zu machen und die Herstellung eines praktisch den ganzen Inhalt der Pflanze enthaltenden Produktes sowie die Sicherung eines Putters sehr guter Qualität zu ermöglichen. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt keine kostspielige Investitionen, und seine Technologie ist auch wirtschaftlich. .

Es wäre noch zu bemerken, daß durch diejenige Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher die teilweise Entwässerung vor der Koagulierung durchgeführt wird, aus der den Nährstoff enthaltenden Flüssigkeit notwendigenfalls auch ein für Humanzwecke verwendbares Produkt erhalten werden kann.

Claims (13)

13 ... 214 6 1 J 29.11.1979 AP A 23K/214 611 55 925 11. Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Haltbarmachung von eiweißhaltigen Grünpflanzenstoffen, bei welchem die geerntete Pflanze zerstört, auf einer Temperatur von 40 bis 100 ⁰C koaguliert und bis zur Erreichung des Gleichgewichtswassergehaltes entwässert wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Zerstörung neben Beibehaltung der ursprünglichen faserigen Beschaffung der geernteten Pflanze in Form von Zerquetschen durchgeführt, das Material 2 bis 4 Minuten lang
koaguliert und die Entwässerung ausschließlich auf mechanischem Wege durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem zerquetschten Pflanzenstoff vor der Koagulierung so viel Feuchtigkeit entfernt wird, damit im zurückgebliebenen faserigen Material 30 bis 50 % des ursprünglichen Eiweißgehaltes erhalten bleibt, und dann sowohl das faserige Material als auch das Filtrat unabhängig voneinander koaguliert werden.

3· Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch,
daß das Zerquetschen der Pflanzen zwischen Walzen verschiedener Drehzahl durchgeführt wird.

4· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, ₍daß die geerntete Pflanze vor dem Zerquetschen in einer anderen Art und Weise zerstört wird.

5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet, dadurch, daß die 3
durchgeführt wird.

dadurch, daß die Ko^gulierung zwischen 60 und 75 ⁰C

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6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Entwässerung durch Unterdruckfiltration durchgeführt wird.

7· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Entwässerung durch Zentrifugierung durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Entwässerung durch Vibration durchgeführt wird.

9· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Entwässerung durch Pressung durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß dem Material nach der Entwässerung Antioxidationsmedium zugegeben wird.

11.Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Produkt gemahlen wird.

12. Verfahren nach einem der.Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Produkt"pelletiert wird.

13· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß das entwässerte Produkt in lichtdichtes Material verpackt wird. .