DE2038258A1

DE2038258A1 - Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Extraktes von hohem biologischem Wert

Info

Publication number: DE2038258A1
Application number: DE19702038258
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Jenoe Goeroeg; Dr Janos Hollo; Dipl-Chem Lehel Koch; Istvan Zagyvai
Original assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Current assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1971-02-11
Also published as: NL156580B; DK138873B; RO62382A; FR2057924A5; OA03500A; ES382347A1; DE2038258C3; ZA705277B; MY7400010A; DK138873C; DE2038258B2; NL7011395A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER, NAT. K. HOFFMANN PATBJiTANWAtTE O η q O O C β D-8000 MÖNCHEN 81 . ARABELLASTRASSE 4 . TELEFON (0811)911087

<? ^^ 12. Oktober 1970

Licencla TalalmSnyokat Ertekesltö Völlalat In Budapest / Ungarn

Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Extraktes von hohem

biologischem Wert '

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Extraktes von hohem biologischem Wert aus grünen Pflanzen, In entgifteter Form, durch Zerkleinern des grünen Pflanzenstoffes, der seine generative Perlode noch nicht erreicht hat, Auspressen des zerkleinerten Pflanzenmaterlais, Abtrennen des Pressesaftea vom gepreßten Kuchen, Anfeuchten des PreBkuchens mit Wasser, und gegebenenfalls abermaliges Pressen des PreSkucherts.

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Das Ziel der Forschungen am Gebiet des konzentrierten Grünfutters ist solche Produkte zu gewinnen, die nahezu so gut sind wie die Eiweissfutter tierischen Ursprungs /z.B. Fischmehl/ und wie spezielle Eiweissfutter aus pflanzlichen Samen /z.B. Soja, Erdnüsse/, die wenigstens annähernd über ihren biologischen Wert verfügen und die gleichzeitig auch aus Kulturpflanzen sowie eventuell aus massenhaft zur Verfügung stehendem Unkraut auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden können«

Den bislang bekannten Vorgängen gemäss werden die zerkleinerten Kulturpflanzen, die ihre vollkommene Grosse, d.h. den sog. generativen Abschnitt erreicht haben, oder ihre Teile mit Hilfe von Rauchgas /Temperatur 600 bis 700⁰C/ getrocknet und eventuell gemahlen /Advances in Agronomy, VoIo II, 1950/. Der auf diese Weise durchgeführte Trocknungevorgang verursacht eine beträchtliche Verminderung im biologischen Wert und vergrössert dadurch den durch die übrigen Operationen verursachten Schaden. Das auf diese Welse hergestellte Produkt verfügt über einen unvorteilhaft hohen Fasergehait.

Es gibt auch eine andere bekannte Vorschrift, die zwar noch nicht in die Praxis eingeführt wurde, nach der ein aus grünen Kulturpflanzen durch feines Mahlen gewonnener, 12 bis 13% Trockensubstanz enthaltender Brei entweder in ein als menschliche Nahrung verwendbares, eiweisshaltiges Nah«* rungsmittel, oder in Futter überführt wird, indem das Elweiss aus diesem mittels Hitzekoagulation abgetrennt wird /J.Sei. Food e.a. Agricult·, 1961. ρ·502<?512$ Premier Congres International dft industries Agricoles et Alimentaires dee Zones Tropical«« «t Sft&trdpicales, Abidjan, 13-19. Dezember 1964Λ

Versuche haben erwiesen, dass difs© Methoden su einem beträchtlichen Verlust in biologisch wertvollen Substanzen führen können, wobei Im Endprodukt nicht nur Polypeptide mit einem Molekulargewicht unter 10 OQO fehlen k®nn®n₉ sondern auch freie Aalnoeaäuren,
wertvolle Pflanaenstoffee
stoffe oder Kohlenhydrate« Mit älomi f©iie

stellen, dass der durchschnittliche Roheiweissgehalt der üblichen.konzentrierten Puttern die aus grünen Pflanzen stammen, oder genauer gesagt ihr Rohfasergehalt mindestens 17% beträgt, wobei 5O# des ursprünglichen Eiweiss- und übrigen -Nährmittelgehalts der geernteten Pflanzen oder der Pflanzenteile im Laufe der Aufarbeitung verlorengeht, wie z.B. im Laufe des natürlichen Trocknungsvorganges.

Gleichzeitig gibt es eine grosse Zahl von Pflanzen, die - wegen der Komponenten, die in ihnen zumeist in geringer Menge gegenwärtig sind und die über nützliche oder schädliche physiologische oder sensorische Wirkungen verfügen nicht für Ernährungs-, d.h. für Fütterungszwecke verwendet werden können, oder deren Verwendung stark begrenzt ist.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren für die Herstellung eines Grünfutterkonzentrats in praktisch faserfreier Form zu bieten.

Ein andereβ Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung eines Grünfutterkonzentrats zu bieten, das mit Ausnahme des Pasergehalts der als Rohstoff verwendeten grünen Pflanze sämtliche wesentliche, wichtige und nützliche Komponenten enthält, gleichzeitig werden die schädlichen Begleitstoffe entfernt, oder ihre Konzentration wird im gewonnenen Putter auf einen Wert vermindert, der die Anwendbarkeit des Produktes nicht beeinträchtigt»

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren für die Herstellung eines Grünfutterkonzen<H trats zu entwickeln, das infolge seines niedrigen Pasergehalts oder in einer praktisch faserfreien Form als Putter für einmagige Tiere geeignet ist, wobei gleichzeitig sämtliche wesentliche biologische Komponenten der grünen Pflanze erhalten bleiben.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens, dasi fy_r die Aufarbeitung von unterschiedlichen grünen Pflanzen oder sogar von Unkräutern dient, die früher als für Putterungszwecke ungeeignet betrachtet wurden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es

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ein Verfahren für die Gewinnung eines Grünfutterfconzentrats zu entwickeln, dee vom technologiechen Standpunkt leicht durchführbar ist und gleichzeitig eine gute wirtschaftliche Wirksamkeit sichert.

Eine wichtige Aufgabe der Ernährungswissenschaft und der Futterindustrie, die bislang noch nicht gelöst wurde, besteht darin die Menge der in den für Fütterungszwecke die*- nenden grünen Pflanzen enthaltenen schädlichen Begleitstoffe zu vermindern.

Die gewöhnlichsten, in den meisten für Fütterungszwecke dienenden grünen Pflanzen gegenwärtigen schädlichen Begleite toffe sind z.B. folgendet

a/ Saponine, ein Teil dieser wirkt hämolytisch auf Warmblüter /Luzerne/}

b/ Senföle, in freier Form oder als Glukosid« /Raps, Winterkohl/j

c/ Cumarin und seine Glukoside /Steinklee/j

d/ Alkaloide als Teile der Stickstoffraktion der grünen Pflanzen, ausserdem Nitrate als Wirkung der Kunst» dünger$

e/ aromatische Substanzen und ätherische Öle, die an sich keine toxische Wirkung haben, aber dennoch vom Standpunkt der Fütterung unerwünscht sind.

Auseer den oben erwähnten schädlichen Begleitstoffen enthalten einige grüne Pflanzen Oxalsäure und Oxalat /z.B«,Spinat, Sauerklee/. Die Pflanze Galega officinalis, die wegen ihres hohen Eiweissgehalts ein wertvoller Rohstoff ist, enthält in beträchtlicher Menge Guanidin und Galegin /Isoamylen« guanidin/, dies verhindert ihre Verwendung als Futterrohstoff.

Hinsichtlich einer Verminderung der Menge der Begleitstoffe ist nur die sog. Pflanzenzüchtungsmethode bekannt, die jedoch für die Lösung des Problems nicÜgeeignet ist. Das Entfernen der erwähnten schädlichen Substanzen ermöglicht solche Pflanzenarten für die Fütterungsswecke zu verwenden, die von diesem Standpunkt früher als nutzlos betrachtet wurden.

Wenn die grünen Pflanzen einer der bekannten Methoden gemäss aufgearbeitet werden, z.B. durch Trocknen, so kann weder die faserfreie Form des Futters» noch die Verminderung

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der Menge Aar schädlichen Begleitsubstanzen ohne beträchtliche Verluste erzielt werden. Demzufolge sind die gegenwärtig bekannten Methoden ungeeignet für die Herstellung von Extrakten oder Konzentraten grüner Pflanzen in praktisch faserfreier Form, wobei ihr vollkommener biologischer Wert erhalten bleibt und sie sämtliche wichtige Komponenten der grünen Pflanze enthalten, andrerseits sichern diese Methoden nicht das Entfernen der schädlichen Begleitsubstanzen, obwohl dieses ein äusserst wichtiges Problem bedeutet·

In der englischen Patentschrift Nr. 705 369 wird ein Verfahren für die Behandlung von pflanzlichen oder tie*« rischen Stoffen bekanntgegeben, wobei der Rohstoff ohne Zerkleinerung unter Druck gebracht wird, die ausgepresste Flüssigkeit wird abgetrennt und zwecke Gewinnung ihres Biweisegehaltes.'koaguliert· Die koagulierte Eiweissfraktion wird als Tierfutter verwendet, aber diese Fraktion enthält nur einen Teil der wertvollen Komponenten der grünen Pflanze. Deswegen kann diese nicht als vollwertiges Tierfutter betrachtet werden»

Die USA Patentschrift Nr. 600 903 bezieht sich nur auf die Behandlung der Luzerne und ist nicht anwendbar für eine breite Auswahl von grünen Futterstoffen. Dieser Methode gemäea wird die frisdh geerntete Luzerne ausgepresst, die abgetrennte Flüssigkeit wird auf einen alkalischen pH-Wert eingestellt, nachher werden die flüssigen und festen Komponenten separat gesammelt. Der gewonnene Saft wird schnell aufgewärmt, um die in diesem befindlichen Enzyme zu inaktivieren, dann werden die suspendierten Feststoffe von neuem abgetrennt und konzentriert. Der Vorgang ermöglicht die Trennung bestimmter Substanzgruppen, wie Xantophylle und Karotinoidsäuren, Mineralstoffe, aber im gewonnenen Hauptprodukt können nicht sämtliche biologisch wichtige Komponenten zurückgewonnen werden und für das Entfernen dar Schädlichen Komponenten ist nicht gesorgt, obwohl die Luzerne einige derartige enthält, z.B* Saponine und/oder Iitrete«

Die erste Stufe der bekennten Vorgänge besteht im allgemeine» aus Gewinnung eines aueg«pressten Saftes der grillten Pflanzen, der in der For« imferechlealicher !erbindungen

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den grösaten Teil des Stickstoffgehalts der grünen Pflanzen enthält. Der Stickstoffgehalt irgendeiner grünen Pflanze wird im allgemeinen als der Roheiweissgehalt einer bestimmten Pflanze ausgedrückt, der durch Multiplikation des ermittelten Stickstoffgehalts mit 6,25 berechnet werden kann. Dieser Roheiweissteil der grünen Pflanze besteht aus folgenden stickstoffhaltigen Fraktionen:

a/ echte Eiweissfraktion /Chloroplaste/, die aus Polypeptiden mit einem Molekulargewicht über 10 000 besteht, und die durch Wärmewirkung, Säure oder Schwermetallsalze koaguliert werden kannj

b/ ^wAmidfraktion", die aus Polypeptiden mit einem Molekulargewicht unter 10 000 besteht /freie Aminosäuren, Amide wie Asparagin, Glutamin usw/j -

c/ die "Amidfraktion" enthält auch die anorganischen Nitrate sowie die Ammoniumsalze, die ebenfalls im Roheiweisagehalt der als Ausgang dienenden grünen Pflanzen bestimmt werden.

Die in der grünen Pflanze befindliche "Amidfraktion" kann dem konventionellen Vorgehen geaaäss micht in eine wertvollere Eiweissfraktion umgewandelt werden, obwohl die mit Hitze koagulierba*® echte Eiweiasfraktion nur etwa 30 bis 50% der Gesamtmenge der Stickstoff enthaltenden Verbindungen in der grünen Pflanze beträgt. Es ist somit eine sehr wichtige Aufgabe die sog. "Amidfraktion¹¹ oder einen Teil dieser in wertvolleren Nährstoff umzuwandeln»

Die vorliegende Erfindung beruht auf einem Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Extraktes von hohe» biologischem Wert aus grünen Pflanzen, wonach grünes Pflanzenmaterial, das den generativen Abschnitt noch nicht erreicht hat, zerkleinert und gepresst wird, um einen Pres~ saft daraus zu gewinnen, der Pressaft wird vom ausgepressten Kuchen getrennt, der &»presst© Kuchen wird Mt fesser angefeuchtet, dann von neuem ausgepresst® ium weiteren Prossaft xu gewinnen! demnach wird @yfi3adiaag@|||@aäiaiid®ia Presssft ©in Antioxidant zugefügt und aus
fraktion koaguliert und il©
von der

; 203.82.8f

Stickstoffquellen, die von echtem Eiweiss praktisch frei Bind, daB koagulierte Präaipiiat wird mit Wasser und mit verdünnter Säure gewaschen, die Flüssigkeitsphase wird mit den Waschflüsßigkeiten vereinigt, die rekombinierte Flüssigkeitsphase wird mit einem Mikroorganismus beimpft, der fähig ist Stickstoff quellen in-der Form von Nitrat und Ammoniak zu verwerten, die beimpfte Flüssigkeitsphase wird einer aeroben Fermentation unterworfen und so lange belüftet, bis die in dieser enthaltenen Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, die Stickstoff· enthaltenden Substanzen in der Flüssigkeitsphaee werden konzentriert, die konzentrierte FlüBsigkeitsphase wird mit der koagulierten echten Biweissfraktion vereinigt und getrocknet.

Die Koagulation der echten Eiweissfraktion erfolgt vorzugsweise auf Wirkung von Wärme, bei einer Temperatur zwischen 80 und 85°C

Als Mikroorganismus, der fähig ist Stickstoffquellen in der Form von Kitrat und Ammoniak zu verwerten, wird vorteilhaft ein aus der Gruppe Hansefaula Candida, Saceharömyces, Ascomycetes, Phycofaycetee stammender Mikroorganismus gewählt sowie ihre Gemische.

Die Konzentrierung der FlUssigkeitsphase, die aus praktisch kein echtes Eiweiss enthaltenden stickstoffhaltigen Substanzen besteht, erfolgt durch Trennung der Hefesuspension von der Flüssigkeitsphase. Die Konzentrierung kann auch durch Verdampfen des Wassergehalts der Flüssigkeitephase im Vakuum stattfinden.

Der Fermentationsvorgang kann in zwei Stufen durchgeführt werden, wobei derselbe oder unterschiedliche Mikroorganismen verwendet werden.

Nach einer bevorzugten AuöfUhrungsform der vorliegenden Erfindung» wird derart gearbeitet um den Stickstoffgehalt der aeroben Fermentation unterworfenen Flüasigkeitsphase zu erhöhen, dass die Fermentation in der ersten Stufe so lange fortgesetzt wird, bis die in der Flüssigkeitsphase befindlichen Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, dann werden der Flüseigkeitsphase in der Form von Ammoniak oder Nitrat äuesere Stickstoffquellen zugefügt und eine wiederholte Fermentation wird unternommen, bis die in der FlÜBEiigkeitsphase befindlichen Energiequellen praktisch er-

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schöpft sind. In letzterem Falle werden die stickstoffhaltigen Substanzen der Flüssigkeitsphase nach der !fermentation mit der koagulierten echten Eiweissfraktion vereinigt und getrocknet.

Der erfindungsgemässe Vorgang beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist einen Grünfutierextrakt herzustellen, der mit den vorangehend erwähnten Eiweissträgern, d.h. mit Fischmehl, Soja, Erdnüssen vollkommen gleichwertig ist und der seine Eiweisszusammensetzung und seinen biologischen Wert betreffend von noch höherer Qualität ist,, der ohne jegliche Wertverminderung lange Zeit äusserst gut aufbewahrt werden kann. Vorbedingung für die Herstellung dieses Präparats ist die Verwendung einer Kulturpflanze, oder sogar von Unkraut oder Pflanzenteilen, die sich im Wachstum oder in vegetativer Periode befinden, da in dieser Periode ihr Eiweissgehalt und ihre Eiweißsqualität am nähesten sum tierischen Biweiss steht, ,und auch ihr Gehalt an biologisch wichtigen Substanzen am besten geeignet ist» Die biologisch wertvollen Substanzen werden mit Hilfe einer Methode zurückgewonnen, in der die wertvollen Substanzen verschont bleiben und die Eiweisskörper bleiben im Laufe des Vorganges in höchstem Masse erhalten, gleichzeitig wird der Fasergehalt des Präparats praktisch vollkommen entfernt,

Der Vorgang besteht im einzelnen darin, dass das Pflanzenrohmaterial, vorteilhaft grüne Pflanzen, die vor der generativen Periode geerntet werden oder ihr© Seile, grober mechanischer Zerkleinerung unterworfen werden, eodann das zerkleinerte Gut in einer oder in mehreren Stufen ausgepresst wird. Der erste Presskuchen wird mit Wasser befeuchtet. Das dem wiederholten Auspressen unterworfene Material wird vorteilhaft in 20 bis 30$ des Rohmaterials betragender Menge mit Wasser befeuchtet. Das Pressen erfolgt vorteilhaft in 2 bis Stufen mit Hilfe von einmaligen, oder nicht mehr als zweimaligem Anfeuchten. Der Pressaft wird dann z.B, durch Filtrieren von den faserigen Teilen abgetrennte Gegebenenfalls kann die klare Flüssigkeit, die aus dem nach dem ersten Auspressen gewonnenen Pressaft abgetrennt wurde, ebenfalls als Waschflüssigkeit verwendet werden. Uach dem Entfernen der faserigen Substanz /Cellulose, Hemicellulose» Lignin/ der Pflanzen

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oder der Pflanzenteile, bilden die gewonnenen Preβsafte, die vorteilhaft vereinigt werden, eine praktisch homogene Phase. Ein Antioxydant wird in einer Menge von 0,5 via 4 Promille des Trockengehalts des Endprodukts entsprechenden Menge in dem Pressaft aufgelöst oder dispergiert. Als Antioxydant wird vorteilhaft Santoquine /Dimethyläthoxychinolin/ verwendet. Die Flüssigkeitsphase wird einer Behandlung unterworfen, um aus ihr den echten Eiweissgehalt zu koagulieren* Die Koagulation wird vorteilhaft durch Aufwärmen der Flüssigkeit auf etwa 80 vis 85⁰C durchgeführt. Die Wärmebehandlung entfaltet doppelte Wirkung. Auf diese Weise kann einerseits die Pasteurisation des Pressaftes stattfinden, andererseits kann der in dem Pressaft enthaltene echte Eiweissgehalt koaguliert werden und das koagulierte Präzipitat kann von dem Pressaft getrennt werden. Die Wärmebehandlung erfolgt durch unmittelbares Einleiten von Dampf oder auf indirekte Weise in Pasteurisationseinrichtungen. Nach der Koagulation enthält der Pres» saft praktisch keine echte Eiweissfraktion mehr, und ihr Stickstoffgehalt ist nur in der Form der oben erwähnten "Aaid« fraktion" gegenwärtig· Der ursprüngliche Stickstoffgehalt dee durch Pressen grüner Pflanzen gewonnenen Pressaftes schwankt beträchtlich in Abhängigkeit von der Art der aufzuarbeitenden grünen Pflanze sowie auch in derselben grünen Pflanz© in Abhän* gigkeit von ihren unterschiedlichen Wachstumsperioden. Die Grenzwerte des Stickstoffgehalts sind folgendet

1· Die in beträchtlicher Menge Kohlenhydrate enthaltenden pflanzen, wie Mohrenhirse, eUsse Mohrenhirse, Weizen, sudanesisches Gras, /Sorfchum vulgäre Sudanese/ weisen einen Biweisagehalt von etwa 12 via 20 Gewichtsprozenten, auf den Trookensubetanzgehalt berechnet, auf, von dem 6 bis 10 Gewichtsprozente /d.h. 30 bis 35 Gewichtsprozente des Roheiweisagehalts/ echtes Eiw·las sind.

it In den in beträchtlicher Menge Eiweiss enthaltenden Pflanzen, wie Luzerne usw. befinden sich etwa 17 bis 25 Gtwiohteprozent· f*ohei weise, auf den Trockeneubstanzgehalt berech«« net*

Ib allgemeinen beträgt die durch Wärmekoagulierbare

echte Eiwtiesfraktion der OeeaetröheiweiBsm|«*Ä· etwa 30 bis

••9·» "

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50 Gewichtsprozente. Die meisten bekannten Verfahren verwerten nur die durch Warmekoagulierbare Fraktion der grünen Pflanzen, und die restlichen stickstoffhaltigen Substanzen können weder verwertet noch in wertvollere Stickstoffquellen umgewandelt werden«

Die koagulielte echte Eiweissfraktion wird von dem Pressaft getrennt und entweder mit Wasser, oder mit verdünnter Säure gewaschen. Die Waschflüssigkeiten werden mit dem Pres« saft vereinigt und auf etwa 28 bis 3O°C abgekühlt. Diese Flüssigkeit wird in einem für aerobe Fermentation geeigneten Fermentationsreaktor fermentiert, der mit einem Rührer und mit Belüftungseinheiten ausgestattet ist. Die Flüssigkeit wird mit einem Mikroorganismus beimpft, der geeignet ist Stickstoffquellen in der Form von nitraten und Ammoniak zu verwerten. Als Mikroorganismus wird im allgemeinen eine Hefe verwendet, entweder in der Form einer Stammkultur, oder die Hefe wird aus der vorangehenden Hauptfermentationsstufe abgesondert. Die Hefe wird unter aeroben Verhältnissen gezüchtet unter Verwendung der in der Flüssigkeit befindlichen Stick*» stoffquellen. Der Mikroorganismus ist infolge des Mangels der echten Eiweissfraktion gezwungen die Stickstoffquellen von niedrigerem biologischem Wert, d.h. die sog. "Amidfraktion" zu verwerten. Auf diese Weise kann die "Amidfraktion" in eine wertvollere stickstoffhaltige Substanz mit erhöhtem biologischen Wert umgewandelt werden. Die Züchtung der Hefe unter aeroben Verhältnissen ist der Hauptvorgang, währenddem die für die Züchtung notwendigen Wachstumsfaktoren der Flüssig-* keit entnommen werden. Als Energiequelle für die Hefezüchtung dienen die Kohlenhydratfraktionen der Flüssigkeit, vor allem die reduzierenden Zucker, ausserdem können auch die Säuren der Pflanze als Energiequelle dienen. Im Laufe der Fermentation werden die in der Flüssigkeit gegenwärtigen schädlichen Begleitstoffe, wie Saponine, Senföle usw. ebenfalls als Energiequellen verwendet, infolgedessen kann ihre ursprüngliche Menge in dem Pressaft auf einen verträglichen Wert reduzier* werden. Während der Fermentation kann der Flüssigkeit in etwa 50 bis 100 »l/n Menge ein Antischaummittel zugefügt werden, wie Silikonöl oder sulfoniertes und neutralisiertes

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Sonnenblumenöl»

Im Falle von Pflanzen, die in grösserer Menge Kohlenhydrate enthalten, wie die Mohrenhhirsenarten usw., dient ihr Kohlenhydragehalt als Energiequelle, währenddem im Falle von grünen Pflanzen, die grössere Mengen Eiweiss enthalten, wie Luzerne, Winterkohl, dient ihre Karbonfraktion /z.B. die Säuren/ als Energiequelle. Die Mineralstoffe und andere, für die Züchtung der Hefe erforderlichen Komponenten befinden sich ursprünglich in der ausgepressten Flüssigkeit.

Die Belüftung der Flüssigkeit /Fermentationssaft/ erfolgt kontinuierlich, in der ersten Fermentationsstufe werden 30 m Luft/m Hermentationssaft verwendet, später wird die für die Fermentation notwendige Luftmenge den Forderungen der angewandten Hefe gemMss geregelt.

Parallel mit der Züchtung der Hefe sinkt der Stickstoffgehalt des Fermentationssaftes. Wenn die Menge der stick» stoffhaltigen. Substanzen auf einen bestimmten Wert sinkt, ist die Züchtung der Hefe beendet und die Autolyse der Hefe bVgint. Die Fermentation wird in der Regel bis zum Beginn der Autolyse der Hefe fortgesetzt, da dies im Falle einer entsprechenden Belüftung der Flüssigkeit den Verbrauch der vorhandenen Stick-· stoffquellen, sichert. Laut unserer Erfahrungen sinkt die Menge der unerwünschten Begleitsubstanzen, wie Saponine, SenfÖle usw., auf etwa 10 bis 15% des Ausgangswertes, wenn 6ö% des ursprünglichen Bitratgehalts der Flüssigkeit verbraucht wurde. Dieser letzterer Zeitabschnitt wird als Detoxikationsperiode bezeichnet. Die Verminderung des ursprünglichen Bitratgehalts zeigt den Verbrauch der übrigen unerwünschten Substanzen an, gleichzeitig auch die Konveraion der zu Beginn der Fermentation gegenwärtigen "Amidfraktion¹¹ ±n eine wertvollere Stickstoffraktion,

Die Fermentation kann mit einer Hefeart durchgeführt werden, oder mit dem Gemisch unterschiedlicher Hefearten, So können z.B. Saceharomyces und Candida zusammen verwendet werden. Mitunter erweist es sich nützlich die Fermentation mit einer bestimmten Hefeart zu beginnen und mit einer anderen zu beenden· Die Auswahl der entsprechenden Hefeart ist von der Art der aufzuarbeitenden grünen Pflanze abhängig» Die durchschnittliche Zusammensetzung der flüssigen

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Phase vor und nach der Fermentation ist aus nachstehender Tabelle ersichtlich.

Substanz

vor nach

der Fermentation

₂-Stickstoff, g/Liter NH₄-Stickstoff, g/Liter Nitrat-Stickstoff, mg/Liter reduzierende Zucker, g/Liter Hefetrockensubstanzgehalt, g/Liter Saponine, mg/Liter Senföle, mg/Liter

0,25-0,40

0,12-0>20

130-300

4,0-50,0

Spuren

0,12-0,20

2,0-4,0

0,04-0,06 0,015-0,025

50-90 0,5-2,5 7,00-25,00 0,01-0,02 0,01-0,02

Als Resultat der Fermentation nimmt der ursprüngliche Roheiweissgehalt der Ausgangsfiüssigkeit im absoluten Sinne nicht zu, nur in dem Falle, wenn die Flüssigkeit nach der Fermentation, d.h. nach dem Verbrauch der ursprünglichen S Werkstoff quellen noch immer eine beträchtliche Menge von Energiequellen, wie Kohlenhydrate usw. enthält. Um diese Energiequellen auszunützen und sie in wertvollere Stickstoffraktion umzuwandeln, können dem Fermentationssaft Ammoniak oder Ammoniumsalze zugesetzt werden, wodurch Ammoniak in Hefeprotein umgewandelt und der endgültige Biweissgehalt des Produkts erhöht werden kann. Als wichtigstes kennzeichen des beschriebenen Verfahrens ist zu erwähnen, dass der über niedrigen biologischen Wert verfügende Stickstoffgehalt der grünen Pflanze in 60 bis 80% in eine vom Standpunkt der Fütterung wertvollere Stickstoffraktion umgewandelt werden kann.

Die Versuche erweisen, dass der Fermentationsvorgang im Laufe von 4 bis 6 Stunden beendet werden kann, und dass während dieser Zeit die unerwünschten Begleitsubstanzen entfernt werden können, oder mindestens kann ihre Menge auf einen verträglichen Wert vermindert werden. In einzelnen Fällen soll der pH-Wert der Fermentationsflüssigkeit vor der Fermentation oder im Laufe der Fermentation in Abhängigkeit vom Bedarf des abgewandten Mikroorganismus korrigiert werden.

Die Aufarbeitung der fermentierten Flüssigkeit kann z.B. durch mechanische Trennung der HefezelJenmasse von der stattfinden dann wird diese Maeae auf etwa

aufgewärmt und mit der koagullerten echten Eiweissfraktion vereinigt. Die nach dem Entfernen der Hefezellenmasse zurückbleibende Flüssigkeit kann entweder mit dem faserfreien Endprodukt, oder mit dem faserigen Presskuchen vermischt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens wird die fermentierte Flüssigkeit im Vakuum eingeengt und der gewonnene Rückstand wird mit der koagulierten echten Eiweissfraktion vereinigt.

Die vereinigte eiwelssreiche Fraktion wird schliesslich granuliert, oder zu einem Kuchen oder zu irgendeinem anderen üblichen Produkt gepresst, entweder allein, oder mit anderen Futtern und Nahrungsmitteln.'

Der als Nebenprodukt gewonnene faserige Presskuchen ist nicht wertlos, da dieser für Wiederkäuer als geringwertiges getrocknetes Halmfutter verwendet werden kann, vorteilhaft mit Harnstoff ergänzt.

Nachstehende Beispiele dienen als Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

10 Tonnen Roggen, die vor der Kornbildung geerntet wurden, jedoch spätestens «wei Wochen nach der Blüte, wurden zwecks Entfernen der Stein- und Eisenverunreinigungen mit Wasser gewaschen. Das gewaschene Material wurde sodann grob zerkleinert und gepresst·

Im Falle von diskontinuierlich funktionierenden Pressen war das Verfahren folgendes!

a/ als Vorpressen wurde diskontinuierliches Niederdruckpressen /z.B. eine Weinpresse/ angewandt*

b/ als beendendes Pressen wurde diskontinuierliches oder kontinuierliches Hoehdruckpreseen /z.B. mit einer Friktionapresse für Pflanzenöle/ verwendet·

Die zerkleinerte Substanz wurde in die Presse a/ von z.£. 40 Hektoliter Korbvolumen gefüllt. In einen Korb dieser GrOsee können etwa 2,5 bis 3,0 Tonnen Roggen gefüllt werden, und das Rohmaterial kenn auf diese Weise durch vier aufeinander folgenden Auffallungen verarbeitet werden. In der ersten Presse a/ wurde die Substanz so lange gepresst, bis etwa 50% Flüssigkeit

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gewonnen wurde, mit einem niedrigen Druck von 1 kg/cm'V beginnend. Bas Fressen wurde so lange fortgesetzt, bis die Ausbeute an Flüssigkeit unter 5-10 liter/Minute fällt, der Presskuchen wurde dann aufgelockert und das weitere Pressen wurde bei höherem Druck /2-3 kg/cm / fortgesetzt. Dieses Vorgehen wurde mit höherem Druck wiederholt.

Der etwa 12 bis 15 Tonnen betragende Presskuchen wurde folgendermassen aus der Maschine entfernt; der aufgelockerte Presskuchen wurde mit Wasser befeuchtet, dessen Menge 10 bis 30% des Rohmaterials war /insgesamt zwei Durchtränkungen/, im vorliegenden Falle mit 500 kg. Wach dieser Behandlung wurde das Material vor der weiteren Aufarbeitung vorteilhaft eine Stunde lang stehengelassen, dann wurde es nach einer zweiten Zerkleinerung in eine Presse ähnlichen Typs gefüllt, die unter ähnlichen Bedingungen funktioniert.

Wenn das Ziel ist eine Ausbeute in Extraktgehalt zu gewinnen, die 9056 des Rohmaterials übertrifft /ohne den Fasergehalt in Rechnung zu ziehen/> soll eine zweite Durch*« tränkung unternommen werden, worauf Pressen folgt. Der aus der Vorpresse entfernte Presskuchen, dessen Menge 25 bis 30% des Rohmaterials beträgt, wird in eine Hochdruckpresse von diskontinuierlichem oder kontinuierlichem Typ gefüllt, um zusammen mit den Nährstoffen einen Teil des etwa 50% betragenden Feuchtigkeitsgehalts zurückzugewinnen. Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsgehalt des Presskuchens so stark herabgesetzt als ob es auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 14% getrocknet geworden wäre, ohne irgendeinen thermischen Energieverbrauch. Die Temperatur des etwa 30$ Feuchtigkeit enthaltenden, aus der Hochdruckpresse entfernten Presskuchens betrug 50 bis 70⁰C, wodurch für sein Trocknen praktisch nur die Ventiletioneenergie notwendig war*

Mit dieser Methode wurden aus 10 Tonnen Roggen 8 bis 10 Tonnen Flüssigkeit gewonnen, die 90% des nicht faserigen Materials der aufgearbeiteten pflanzlichen Substanz enthielt. Nachher wurde die Flüssigkeit aus der Presse entfernt und von den Fasern getrennt, wobei dies® durch ein Sieb von 0,5-1 mm Mesh, getrieben wurden« Der ©riialtanen Flüssigkeit wurde vorerst eine kleine Menge Antioxidant zugefügt/0,5%«des

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Gehalts an Trockensubstanz/, dann wurde das Konzentrat auf die erforderliche Antioxydantenkonzentration eingestellt.

Die abgetrennte Flüssigkeit wurde auf 85°C aufgewärmt und die koagulierte echte Eiweissfraktion, welche die Chloroplaste enthält, wurde abgetrennt. Von 8 bis 10 Tonnen ausgepresstem Saft ausgehend können 1,5 bis 2 Tonnen feuchtes Präzipitat mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 20 bis 25 Gewichtsprozenten gewonnen werden. Das Präzipitat wurde mit Wasser und mit verdünnter Säure in einer Menge von etwa 10 bis 15 Gewichtsprozenten des Präzipitats gewaschen, und die Waschflüssigkeiten wurden mit dem nach dem Abtrennen der echten Eiweissfraktion gewonnenen Saft /flüssige Phase/ vereinigt. Die flüssige Phase wurde auf einen pH-Wert von 4,5 bis 5 eingestellt und wurde unter Rühren belüftet. Die Temperatur der flüssigen Phase würde in einem Wärmeaustauscher auf etwa 28°C abgekühlt und mit der Hefe Candida u tills beimpft, die entweder einer Stammkultur entnommen wurde, oder einem im Hauptfermentationsstadium befindlichen Fermentationssaft. Die Menge des Impfstoffes betrug 1 kg trockene Hefesubstanz je Tonne flüssige Phase. Nach der BeiÄpfung wurde

3 3 die Belüftung mit groeeem Luftüberschuss -30 m Luft/nr Fermentationssaft/Stunde, - in Gang gesetzt. Eine Stunde nach der Beimpfung wurde die Geschwindigkeit der Belüftung in dem Wachstum entsprechenden Masse vermindert. Als Antischaummittel wurde ein sulfoniertes und neutralisiertes Sonnenblumöl verwendet. Der pH-Wert des Fermentationssaftes wurde während einer 4stündigen Periode nach Beginn des Hefewachstums kontrolliert. In der sechsten Stunde der Fermentation beginnt die Zunahme der Zahl der Hefezellen Z¹U stagnieren, dann nimmt der pH-Wert des Fermentationssaftes zu und sein Gehalt an reduzierenden Zuckern sank auf 2 g/Liter. Die zurBelüftuhg dienende luft wurde zwecks Förderung der Thermoly.ee der Hefe aufgewärmt. Das Verdampfen des Fermentationssaftes wurde bei einer Temperatur von 5^ bis 14Ö°G so lange fortgesetzt, bis der Rückstand 6o Gewichtsprozente Trockensubstanz enthielt. Der Rückstand wurde mit der fcoagulierten echten Eiweisefraktion vereinigt und auf die übliche Weise einer Sprühtrocknung unterworfen.

Nach einer anderen Variante wurde die Fermentation

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auf folgende Weise durchgeführt.

Wenn es wünschenswert ist die im Fermentationssaft gegenwärtige Gesamtenergiequellen auf 2 g/Liter zu vermindern, so werden dem Fermentationssaft Ammoniak ader Ammoniumsalze zugefügt; um die Autolyse der Hefe und den Anstieg des -pH-Wertes zu verhüten.

Die Zusammensetzung der den beschriebenen zwei Varianten des Vorgangs gemäß gewonnenen getrockneten Produkte ist in nachstehender Tabelle zusammengestellt.

Komponenten

ohne Fermentation

der ersten Varia- der zweiten Variation gemäß/Fermen- tion gemäß/sämttationsperiode liehe Energiequel-6-8 Stunden len werden verbraucht/

Roheiweiß % 15-20

echtes Eiweiß #

/aus dem Rohei- 7-11

weiß/

Rohfasern % 1

Rohfett % 1,5

stickstofffreier
Extrakt % 60 - 65

Mineralsubstanzen

% 10 - 13

30	—	35
18	mm	22
	1
	2	,0

40 - 45

28 - 32

1 2,5

45 - 40

40-45

12-18 15 - 20

Die an trockenem Produkt erzielte Ausbeute war etwa 0,8 bis 1,4 Tonnen, in Abhängigkeit vom Maß der biologischen Konversion.

Beispiel 2

10 Tonnen Luzerne wurden vor der Blüte geerntet und der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäß aufgearbeitet. Der pH-Wert des ausgepreßten Saftes wurde auf etwa 6 bis 7 eingestellt, und es wurde mit Hansenula anomala beimpft. Die Fermentation wurde fortgesetzt, bis die ursprünglichen Stickstoffquellen erschöpft wurden, dann wurde der Fermentationssaft auf etwa 85⁰C aufgewärmt und die Hauptmenge der Hefezellen wurde abgetrennt. Im Laufe der Trennung wurde eine feuchte feste Substanz gewonnen, die mit einer koagulierten echten Eiweißfraktion vermischt wurde, der aus der Trennung stammende verdünnte Saft dagegen wurde eingedampft und das gewonnene Konzentrat wurde dem Faser enthaltenden Nebenprodukt zugefügt, '

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bevor dieses getrocknet wurde. Die Zusammensetzung des getrockneten Endprodukts ist aus nachstehender Tabelle ersichtlich: .-.-.-

Komponenten	ohne Fermentation	mit	Fermentation
Roheiweiss %	35,0	40	- 45
Achtes Eiweiss %
/aus dem Roheiweiss/	16-18	28	- 32
Rohfasern %	1,0		1,0
Rohfett %	3,0		3,5
stickstoffreier Extrakt	40-45	35	-■40
Asche %	15 - 20	12	- 18

Die an getrocknetem Produkt erzielte Ausbeute betrug etwa 1,2 bis 1,6 Tonnen.

Beispiel 3

10 Tonnen Winterkohl /Brassioa oleracea/ wurden der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäss aufgearbeitet. Der ausgepresste Saft wurde nach dem Beimpfen mit der Hefe Candida utilis fermentiert. Wenn der Gehalt an reduzierenden Zuckern des Saftes im Laufe der Fermentation auf etwa 5 g/Liter sank dies war derselbe Zeitpunkt wenn die pH-Veränderung stattfand - wurde die sich im Fermentationssaft angehäufte Masse der Hefezellen abgetrennt, und nach Wärmebehandlung wurde diese mit der koagulierten echten Eiweissfraktion vermischt. Der pH-Wert des abgetrennten Saftes wurde danach auf etwa 6,5 ein» gestellt, dann wurde mit der Hefe Hansenula suaveolens beimpft und die Belüftung des Fermentationssaftes wurde in Gang gesetzt. Die Menge der als Impfstoff verwendeten Hefe war 1 kg/or Fermentationssaft· Die Fermentation dauerte 3 Stunden, dann wurde die Hauptmasse der Hefezellen abgetrennt und von neuem mit der echten Eiweissfraktion vermischt. Der abgetrennte Saft wurde eingedampft und der Rückstand wurde mit dem noch nicht getrockneten faserhaltigen Nebenprodukt vermischt.

Die vereinigten fiiweissfraktionen wurden mittels Sprühtrocknung getrocknet.

Die aus 10 Tonnen Winterkohl gewonnene Ausbeute betrug etwa 0,7 Tonnen getrocknetes Produkt. Die Zuaammenset-

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zung des getrockneten Endproduktes war folgende:

Komponenten ohne Fermentation mit Fermentation

Roheiweiss %	28 -	32	45 -	50
echtes Eiweiss %
/aus Roheiweiss/	12 -	15	34 -	38
Rohfasern %	1		1
Rohfett %	1,0 -	- 1,5	1,5 -	2,0
stickstoffreier Extrakt %	45 -	50	35 -	40
Asche %	18 -	20	10 -	15
Beispiel 4

10 !Tonnen Sorghum saccharatum wurden der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäss aufgearbeitet. Der ausgepresste Saft wurde mit zwei Hefearten /Saccharomyces cerevisiae und Candida utilis/ in einer Menge von 1 kg/nr Saft beimpft. Wenn der Gehalt an reduzierenden Zuckern im Saft unter 1 g/Liter sank, wurde der Fermentationssaft auf etwa 85° C aufgewärmt, die Hefezellen wurden abgetrennt und mit der echten Eiweisefraktion vereinigt.

Die gewonnene Ausbeute betrug etwa 1,2 bis 1,4 Tonnen getrocknetes Endprodukt, mit einem Roneiweissgehalt von etwa 35 bis 40 Gewichtsprozenten*

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Claims

PATENTAHSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Extraktes von hohem biologischem Wert aus grünen Pflanzen, in entgifteter form, durch Zerkleinern des grünen Pflanzenstoffes, der seine generative Periode noch nicht erreicht hat. Auspressen des zerkleinerten Pflanzenmaterials, Abtrennen des Pressesaftes vom gepressten Kuchen, Anfeuchten des Presskuchens mit Wasser, und gegebenenfals abermaliges Pressen des Presskuchens, dadurch gekennzeichnet dass dem Pressaft ein Antioxydant zugefügt und die echte Eiweissfraktion aus diesem koaguliert wird, die koagulierte Eiweissfraktion wird von dem Pressaft getrennt, der praktisch frei von echtes Eiweiss enthaltenden Stickstoffquellen ist, das koagulierte Eiweisspräzipitat wird mit Wasser und mit verdünnter Säure gewaschen, der Pressaft wird mit den Waschflüssigkeiten vereinigt, die vereinigte flüssige Phase wird mit einem Mikroorganismus beimpft, der fähig ist Stickstoffquellen auch in der Form von Ammoniak und Nitrat zu verwerten, die beimpfte flüssige Phase wird einer aeroben Fermentation unterworfen und wird so lange belüftet, bis die in ihr enthaltenen Stickstoff quellen praktisch erschöpft sind, die stickstoffhaltige Substanz in der Flüssigkeitsphase wird eingeengt, die konzentrierte Flüssigkeitsphase wird mit der koagulierten echten Eiweissfraktion vereinigt und getrocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koagulation der echten Eiweissfraktion durch Wärmewirkung, bei einer Temperatur zwischen 80 und 85°C durchgeführt wird·

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikroorganismus eine Spezies unter den folgenden Genera verwendet wird: Hansenula, Candida, Saccharomyces, Ascoraycetea, Phycomycetes sowie ihre Gemische,

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentrierung der flüssigen Phase nach der Fermentation durch Abtrennen der sich in der flüssigen Phase angehäuften Kefezellemnasse durchgeführt wird·

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich

net
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net, dass die Konzentrierung der flüssigen Phase nach der Fermentation durch Verdampfen des Wassergehalts der flüssigen Phase in Vakuum durchgeführt wird.

6. Verfahren nach, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daas die aerobe Fermentation in der flüssigen Phase in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei derselbe oder unterschiedliche Mikroorganismen angewandt werden.

7· Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erschöpfen der in der Flüssigkeit befindlichen Stickstoffquellen durch die Fermentation in der Form von Ammoniak oder Ammoniumsalzen eine weiter® Menge von Stickstoff quellen zugefügt und die flüssig® Phase wiederholter Fermentation unterworfen wird, bis ihre Stickstoffquelle» praktisch erschöpft sind und die aus der Flüssigkeit gewonnene Hefezellenmasse wird abgetrennt, nach Wärmebehandlung mit der echten Eiweissfraktion vereinigt und getrocknet«

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dasβ die Hefezellenmasse vor der Zugabe der äusseren Stickstoffquellen abgetrennt wird.

9· Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass als Impfstoff ein oder mehrere Mikroorganismen verwendet werden, die fähig sind Stickstoffquellen auch in der Form von Ammoniak und Hitrat zu verwerten.

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