DE2038258B2

DE2038258B2 - Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Futtermittels aus grünen Pflanzen

Info

Publication number: DE2038258B2
Application number: DE2038258A
Authority: DE
Inventors: Jenoe Dipl.Chem.Dr. Goeroeg; Janos Dr. Hollo; Lehel Dipl.-Chem. 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: 1974-07-18
Also published as: NL156580B; DK138873B; RO62382A; FR2057924A5; DE2038258A1; OA03500A; ES382347A1; DE2038258C3; ZA705277B; MY7400010A; DK138873C; NL7011395A

Description

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a) Saponine; ein Teil dieser wirkt hämolytisch auf nenten wird nicht bewirkt, obwohl die Luzerne einige Warmblütler (Luzerne); derartige enthält, z. B. Saponine und/oder Nitrate.

b) Senföle, in freier Form oder als Glukoside Die erste Stufe der bekannten Verfahren sieht im (Raps, Winterkohl); allgemeinen eine Gewinnung eines ausgepreßten Saf-

c) Cumarin und seine Glukoside (Steinklee); 5 tes der grünen Pflanzen vor, der in der Form unter-

d) Alkaloide als Teile der Stickstoffreaktion der schiedlicher Verbindungen den größten Teil des grünen Pflanzen, außerdem Nitrate als Wirkung Stickstoffgehalts der grünen Pflanzen enthält. Der der Kunstdünger; Stickstoffgehalt von grünen Pflanzen wird im allge-

e) aromatische Substanzen und ätherische Öle, die meinen als der Roheiweißgehalt der bestimmten an sich keine toxische Wirkung haben, aber io Pflanze ausgedrückt, der durch Multiplikation des dennoch vom Standpunkt der Fütterung uner- ermittelten Stickstoffgehalts mit 6,25 berechnet werwünscht sind. den kann. Dieser Roheiweißteil der grünen Pflanzen

besteht aus folgenden stickstoffhaltigen Fraktionen:

Außer den obenerwähnten schädlichen Begleit- a) echte Eiweißfraktion, die aus Polypeptiden mit

stoffen enthalten einige grüne Pflanzen Oxalsäure 15 einem Molekulargewicht über 10 000 besteht

und Oxalat (z. B. Spinat, Sauerklee). Die Pflanze Ga- und die durch Wärmewirkung, Säure oder

lega officinalis, die wegen ihres hohen Eiweißgehalts Schwermetallsalze koaguliert werden kann;

ein wertvoller Rohstoff ist, enthält in beträchtlicher b) »Amidfraktion«, die aus Polypeptiden mit

Menge Guanidin und Isoamylenguanidin, was ihre einem Molekulargewicht unter 10000 besteht

Verwendung als Futterrohstoff verhindert. ao (freie Aminosäuren, Amide, wie Asparagin,

Zur Verminderung der Menge der Begleitstoffe ist Glutamin usw.);

bislang nur die Pflanzenzüchtungsmethode bekannt, c) die »Amidfraktion« enthält auch die anorgani-

die jedoch für die Lösung des Problems nicht geeig- sehen Nitrate sowie die Ammoniumsalze, die

net ist. Das Entfernen der erwähnten schädlichen ebenfalls im Roheiweißgehalt der als Ausgang

Substanzen ermöglicht es, solche Pflanzenarten für 35 dienenden grünen Pflanze bestimmt werden,

die Fütterungszwecke zu verwenden, die von diesem Die in der grünen Pflanze befindliche »Amidfrak-

Standpunkt früher als nutzlos betrachtet wurden. tionc kann bei dem herkömmlichen Verfahren nicht

Wenn die grünen Pflanzen nach einer der bekannten in eine wertvollere Eiweißfraktion umgewandelt wer-

Methoden aufgearbeitet werden, z.B. durch Trock- den, obwohl die mit Hitze koagulierbare echte

nen, dann kann weder die faserfreie Form des Fut- 30 Eiweißfraktion nur etwa 30 bis 50 °/o der Gesamt-

ters noch die Verminderung der Menge der schädli- menge der Stickstoff enthaltenden Verbindungen in

chen Begleitsubstanzen ohne beträchtliche Verluste der grünen Pflanze ausmacht. Es ist somit eine sehr

erzielt werden. Demzufolge, sind die gegenwärtig be- wichtige Aufgabe, die sogenannte »Amidfraktion«

kannten Methoden für die Herstellung von Extrakten oder einen Teil dieser in wertvollere Nährstoffe um-

oder Konzentraten grüner Pflanzen in praktisch 35 zuwandeln.

faserfreier Form, wobei ihr vollkommener biologi- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein

scher Wert erhalten bleibt und sie sämtliche wichtige Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien

Komponenten der grünen Pflanze enthalten, ungeeig- Futtermittels zur Verfügung zu stellen, wobei mit

net. Andererseits sichern diese Methoden nicht das Ausnahme des Fasergehalts der als Rohstoff verwen-

Entfernen der schädlichen Begleitsubstanzen, ob- 40 deten grünen Pflanze sämtliche wesentlichen, wichti-

wohl dieses ein äußerst wichtiges Problem bedeutet. gen und nützlichen Komponenten verwertet werden

In der GB-PS 705 369 wird ein Verfahren für die sollen. Die schädlichen Begleitstoffe sollen aber entBehandlung von pflanzlichen oder t'erischen Stoffen fernt werden, oder ihre Konzentration soll im gewonbeschrieben, wobei der Rohstoff ohne Zerkleinerung nenen Futter auf einen Wert vermindert werden, der unter Druck gesetzt wird, die ausgepreßte Flüssigkeit 45 die Anwendbarkeit des Produkts nicht beeinträchtigt, abgetrennt und zwecks Gewinnung ihres Eiweißge- Das Verfahren soll dazu imstande sein, ein Futterhaltes koaguliert wird. Die koagulierte Eiweiß- mittel in praktisch faserfreier Form zu ergeben, das fraktion wird als Tierfutter verwendet. Diese Frak- als Futter für monogastrische Tiere geeignet ist. tion enthält aber nur einen Teil der wertvollen Korn- Auch sollen nach diesem Verfahren unterschiedliche ponenten der grünen Pflanze. Deswegen kann diese 50 grüne Pflanzen oder sogar Unkräuter aufarbeitbar nicht als vollwertiges Futter betrachtet werden. sein, die bislang als für Fütterungszwecke ungeeignet

Das Verfahren der US-PS 600 903 bezieht sich nur angesehen wurden. Schließlich soll das angestrebte auf die Behandlung der Luzerne und ist auf eine Verfahren leicht durchführbar sein und gleichzeitig breite Auswahl von grünen Futterstoffen nicht an- eine gute wirtschaftliche Ausbeute ergeben,
wendbar. Bei dem Verfahren gemäß dieser US-PS 55 Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem wird die frisch geerntete Luzerne ausgepreßt, und die Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch abgetrennte Flüssigkeit wird auf einen alkalischen gelöst, daß dem Preßsaft vor der Eiweißkoagulation pH-Wert eingestellt. Danach werden die flüssigen ein Antioxidans zugefügt und das koagulierte Eiweiß und festen Komponenten separat gesammelt. Der ge- mit Wasser und mit verdünnter Säure gewaschen wonnene Saft wird schnell erhitzt, um die in diesem 60 wird, dann der praktisch eiweißfreie Preßsaft mit den befindlichen Enzyme zu aktivieren; dann werden die Waschflüssigkeiten vereinigt wird, hierauf die versuspendierten Feststoffe von neuem abgetrennt und einigten Flüssigkeiten mit einem oder mehreren Mikonzentriert. Dieses Verfahren ermöglicht zwar die kroorganismen beimpft werden, der/die fähig ist/sind, Trennung bestimmter Substanzgruppen, wie Xanto- Stickstoffquellen auch in der Form von Ammoniak phyll, Carotine und Mineralstoffe, doch können im 65 und Nitrat zu verwerten, dann die beimpfte Flüssiggewonnenen Haupiprodukt nicht sämtliche biolo- keit einer aeroben Gärung unterworfen und dabei so gisch wichtigen Komponenten zurückgewonnen wer- lange belüftet wird, bis die in ihr enthaltenen Stickden. Auch die Entfernung der schädlichen Kompo- stoffquellen praktisch erschöpft sind, hierauf die

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Gärlösung bei einer Temperatur von 50 bis 140° C Wachstum oder in vegetativer Periode befinden, da eingeengt wird, bis sie etwa 60 Gew.-% Trockensub- sich in dieser Periode der Eiweißgehalt und die Eiweißstanz enthält, und dann mit dem koagulierten Eiweiß qualität am weitesten dem tierischen Eiweiß angenävermischt und getrocknet wird oder die Gärlösung hert haben und auch der Gehalt an biologisch wichtiauf etwa 85° C erwärmt, dann die Biomasse abge- S gen Substanzen am besten ist. Die biologisch wertvollen trennt, mit dem koagulierten Eiweiß vermischt und Substanzen werden mit Hilfe einer Methode zurückgegetrocknet wird oder die Biomasse lediglich aus wonnen, bei der die wertvollen Substanzen verschont der Gärlösung abgetrennt, mit dem koagulierten bleiben. Die Eiweißkörper bleiben im Laufe des Vor-Eiv/eiß vermischt und getrocknet wird. ganges weitaus erhalten, und gleichzeitig wird derFaser-Nach einer bevorzugten Ausführungsform des er- xo gehalt des Futtermittels praktisch vollkommen entfernt, findungsgemäßen Verfahrens wird die echte Eiweiß- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man fraktion bet Temperaturen zwischen 80 und 85° C im einzelnen so vor, daß das Pflanzenrohmaterial, thermisch koaguliert. d. h. grüne Pflanzen, die vor der generativen Periode Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin- geerntet werden, oder Teile davon einer graben medung geht man so vor, daß man die Konzentrierung 15 chanischen Zerkleinerung unterworfen werden, worder flüssigen Phase nach der Gärung durch Abtren- auf das zerkleinerte Gut in einer oder in mehreren nen der in der flüssigen Phase angehäuften Bio- Stufen ausgepreßt wird. Der erste Preßkuchen wird masse durchführt. mit Wasser befeuchtet. Das wiederholt ausgepreßte Als Mikroorganismen, die Stickstoffquellen in Material wird am günstigsten mit 20 bis 30 ⁰O Was-Form von Nitrat und Ammoniak verwerten können, ao ser, bezogen auf das Rohmaterial, befeuchtet. Das werden z. B. Mikroorganismen aus der Gruppe Han- Pressen erfolgt am günstigsten in 2 bis 3 Stufen nach senula Candida, Saccharomyces, Ascomycetes und einmaligem oder nicht mehr als zweimaligem An-Phycomycetes sowie die Gemische daraus verwendet. feuchten des gepreßten Kuchens. Der Preßsaft wird Weiterhin können z. B. folgende Mikroorganismen dann z. B. durch Filtrieren von den faserigen Teilen verwendet werden: Nitrosomas europaea ATCC as abgetrennt. Gegebenenfalls kann die klare Flüssig-19 718, E. coli ATCC 11 699, E. coli ATCC13 473, keit, die aus dem nach dem ersten Auspressen ge-Cladosporium herbarum ATCC 11 282, Aspergillus wonnenen Preßsaft abgetrennt wurde, ebenfalls als niger ATCC 6275 und Aspergillus niger ATCC Waschflüssigkeit verwendet werden. Nach dem Ent-16 620. fernen der faserigen Substanzen (Cellulose, Hemicel-Geeignet sind auch folgende Mikroorganismen: E. 30 lulose, Lignin) der Pflanzen oder der Pflanzenteile coli ATCC 11 699 + Bazillus subtilis. bilden die gewonnenen Preßsäfte, die am besten ver-Die Konzentrierung der Flüssigkeitsphase, die aus einigt werden, eine praktisch homogene Phase. Ein praktisch kein echtes Eiweiß enthaltenden stickstoff- Antioxidans wird in einer Menge von 0,5 bis 4 °/o des haltigen Substanzen besteht, erfolgt durch Trennung Trockengehalts des Endprodukts in dem Preßsaft der Hefesuspension von der Flüssigkeitsphase. Die 35 aufgelöst oder dispergiert. Als Antioxidans wird am Konzentrierung kann auch durch Verdampfen des günstigsten Dimethyläthoxichinolin verwendet. Die Wassergehalts der Flüssigkeitsphase im Vakuum er- Flüssigkeitsphase wird einer Behandlung unterworfolgen. fen, um aus ihr den echten Eiweißgehalt zu koagulie-Der Gärungsvorgang kann in bevorzugter Weise in ren. Die Koagulation wird vorteilhaft durch Erhitzen zwei Stufen durchgeführt werden, wobei derselbe 40 der Flüssigkeit auf etwa 80 bis 85.° C durchgeführt, oder unterschiedliche Mikroorganismen verwendet Diese Wärmebehandlung entfaltet doppelte Wirkung, werden. Auf diese Weise kann einerseits die Pasteurisation Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vor- des Preßsaftes stattfinden, andererseits kann der in liegenden Erfindung geht man, um den Stickstoffge- dem Preßsaft enthaltene echte Eiweißgehalt koaguhalt der der aeroben Gärung unterworfenen Flüssig- « liert werden, und das Koagulat kann von dem Preßkeitsphase zu erhöhen, so vor, daß die Gärung in der saft getrennt werden. Die Wärmebehandlung erfolgt ersten Stufe so lange fortgesetzt wird, bis die in der durch unmittelbares Einleiten von Dampf oder auf Flüssigkeitsphase befindlichen Stickstoffquellen indirekte Weise in Pasteurisationseinrichtungen. praktisch erschöpft sind; dann werden der Flüssig- Nach der Koagulation enthält der Preßsaft praktisch keitsphase in der Form von Ammoniak oder Nitrat 50 keine echte Eiweißfraktion mehr, und der Stickstoffäußere Stickstoffquellen zugefügt, und es wird eine gehalt liegt nur in der Form der obenerwähnten wiederholte Gärung durchgeführt, bis die in der »Aniidfraktion« vor. Der ursprüngliche Stickstoffge-Flüssigkeitsphase vorhandenen Energiequellen prak- halt des durch Pressen grüner Pflanzen gewonnenen tisch erschöpft sind. Im letzteren Falle werden die Preßsaftes schwankt beträchtlich entsprechend der stickstoffhaltigen Substanzen der Flüssigkeitsphase 55 Art der aufzuarbeitenden grünen Pflanze. In derselnach der Gärung mit der koagulierten echten Eiweiß- ben grünen Pflanze schwankt er entsprechend der fraktion vereinigt und getrocknet. unterschiedlichen Wachstumsperioden. Die Grenz-

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der werte des Stickstoffgehalts sind folgende: Erkenntnis, daß es möglich ist, einen Grünfutterex- 1. Die in beträchtlicher Menge Kohlenhydrate enttrakt herzustellen, der den vorstehend erwähnten 60 haltenden Pflanzen, wie Mohrenhirse, Weizen, Eiweißträgern, d.h. Fischmehl, Soja, Erdnüssen, sudanesisches Gras, (Sorghum vulgäre sudavollkommen gleichwertig ist und dessen Eiweißzu- nese), weisen einen Eiweißgehalt von etwa 12 sammensetzung und biologischer Wert eine noch hö- bis 20 Gewichtsprozent, auf den Trockensubhere Qualität hat. Das Futtermittel kann ohne Wert- stanzgehalt berechnet, auf, von dem 6 bis 10 verminderung lange Zeit äußerst gut aufbewahrt wer- s$ Gew.-% (d. h. 30 bis 35 Gew.-%> des Roheiden. Voraussetzung für die Herstellung dieses Futter- weißgehalts) echtes Eiweiß sind, mittels ist die Verwendung einer Kulturpflanze oder 2. In den in beträchtlicher Menge Eiweiß enthalsogar von Unkraut oder Pflanzenteilen, die sich im tenden Pflanzen, wie Luzerne usw., befinden

sich etwa 17 bis 25 Gew.-°/o Roheiweiß, auf den Trockensubstanzgehalt berechnet.

Im allgemeinen beträgt die wärmekoagulierbare echte Eiweißfraktion der Gesamtroheiweißmenge etwa 30 bis 50 Gew.-°/o. Die meisten bekannten Verfahren verwerten nur die wärmekoagulierbare Fraktion der grünen Pflanzen, wobei die restlichen stickstoffhaltigen Substanzen weder verwertet noch in wertvollere Stickstoffquellen umgewandelt werden können.

Die koagulierte echte Eiweißfraktion wird von dem Preßsaft getrennt und mit Wasser und verdünnter Säure gewaschen. Die Waschflüssigkeiten werden mit dem Preßsaft vereinigt und auf etwa 28 bis den Belüftung der Flüssigkeit den Verbrauch der vorhandenen Stickstoffquelle sicher. Die Menge der unerwünschten Begleitsubstanzen, wie Saponine, Senföle usw., sinkt auf etwa 10 bis 15 °/o des Ausgangswertes, wenn 60 % des ursprünglichen Nitratgehalts der Flüssigkeit verbraucht werden. Die Verminderung des ursprünglichen Nitratgehalts zeigt den Verbrauch der übrigen unerwünschten Substanzen an, gleichzeitig auch die Umwandlung

ίο der zu Beginn der Gärung gegenwärtigen »Amidfraktion« in eine wertvollere Stickstofffraktion.

Die Gärung kann mit einer Hefeart ausgeführt werden oder mit dem Gemisch unterschiedlicher Hefearten. So können z.B. Saccharomyces und Candida

30° C abgekühlt. Diese Flüssigkeit wird in einem für 15 zusammen verwendet werden. Mitunter erweist es aerobe Gärung geeigneten Gärgefäß, das mit einem sich als nützlich, die Gärung 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 abao hängig.

Die durchschnittliche Zusammensetzung der flüssi-

Rührer und mit Belüftungseinheiten ausgestattet ist, vergoren. 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, odei üie Hefe wird aus der vorhergehenden Gärung entnommen. Die Hefe wird unter aeroben Bedingungen und unter Verwendung der in der Flüssigkeit befindlichen Stickstoffquellen gezüchtet. Der Mikroorganismus verwertet dabei als Stickstoffquelle die sogenannte »Amidfraktion«. Auf diese Weise kann die »Amidfraktion« in eine wertvollere stickstoffhaltige Substanz mit erhöhtem biologischem Wert mngewandelt werden. Die Züchtung der Hefe unter aeroben Verhältnissen ist der Hauptvorgang, während dem die für die Züchtung notwendigen Wachstumsfaktoren der Flüssigkeit entnommen werden. Als Kohlengen Phase vor und nach der Gärung ist aus nachstehender Tabelle ersichtlich.

Substanz

NH₂-StICkStOfT, g/l
NH₄-StICkStOfT, g/l
Nitrat-Stickstoff,

mg/1

Reduzierender

Zucker, g/l ...

stoff quelle für" die Hefezüchtung diener, die Kohlen- 35 Hefetrockensub-

hydratfraktionen der Flüssigkeit, vor allem die redu- stanzgehait, g/l

zierenden Zucker; außerdem können auch die Säuren der Pflanze als Energiequelle dienen. Im Laufe der Gärung werden die in der Flüssigkeit gegenwärtigen

schädlichen Begleitstoffe, wie Saponine, Senföle, usw., ebenfalls als Eneigiequellen verwendet, so daß ihre ursprüngliche Menge in dem Preßsaft auf einen

verträglichen Wert reduziert werden kann. Während

der Gärung können der Flüssigkeit etwa 50 bis Saponine, mg/1
Senföle, mg/1 ..

Vor der Gärung

0,25 bis 0,40 0,12 bis 0,20

130 bis 300 4,0 bis 50,0

Spuren 0,12 bis 0,20 2,0 bis 4,0

Nach der Gärung

0,04 bis 0,06 0,015 bis 0,025

50 bis 90 0,5 bis 2,5

7,00 bis 25,00 0,01 bis 0,02 0,01 bis 0,02

Als Resultat der Gärung nimmt der ursprüngliche Roheiweißgehalt der Ausgangsflüssigkeit im absoluten Sinne nicht zu, nur in dem Falle, wenn die Flüssigkeit nach der Gärung, d. h. nach dem Verbrauch der ursprünglichen Stickstoffquellen noch immer eine

100 ml/m³ eines Antischaummittel zugefügt werden, 45 beträchtliche Menge von Energiequellen, wie Kohwie Silikonöl oder ein sulfoniertes oder neutralisiertes lenhydrate usw., enthält. Um diese Energiequellen Sonnenblumenöl. auszunützen und sie in wertvollere Stickstofffraktior

Im Falle von Pflanzen, die in größerer Menge umzuwandeln, können der Gärbrühe Ammoniak und Kohlenhydrate enthalten, wie die Mohrenhirsearten Ammoniumsalze zugesetzt werden, wodurch Ammousw., dient ihr Kohlenhydratgehali als Kohlenstoff- 50 niak in Hefeprotein umgewandelt und der endgültige quelle, während im Falle von grünen Pflanzen, die Eiweißgehalt des Produkts erhöht werden kann. Dagrößere Mengen Eiweiß enthalten, wie Luzerne, bei kann der über niedrigen biologischen Wert verfü-Winterkohl, die Säuren als Kohlenstoffquelle dienen gende Stickstoffgehalt der grünen Pflanze in 60 bis können. Die Mineralstoffe und andere für die Züch- 80 %> in eine vom Standpunkt der Fütterung wertvolrung der Hefe erforderlichem Komponenten befinden 55 lere Stickstofffraktion umgewandelt werden,
sich ursprünglich in der ausgepreßten Flüssigkeit. Die Versuche zeigen, daß der Gärungsvorgang im

Die Belüftung der Gärbrühe erfolgt kontinuierlich. Laufe von 4 bis 6 Stunden beendet werden kann unc In der ersten Gärungsstufe werden 30 m³ Luft/m³ daß während dieser Zeit die unerwünschten Begleit-Gärbrühe verwendet. Später wird die für die Gärung substanzen entfernt werden können oder mindestens notwendige Luftmenge den Forderungen der ange- 60 ihre Menge auf einen verträglichen Wert verminderi wandten Hefe gemäß geregelt. werden kann. In einzelnen Fällen soll der pH-Weri

Parallel mit der Vermehrung der Hefe sinkt der Stickstoffgehalt der Gärbrühe. Wenn die Menge der stickstoffhaltigen Substanzen auf einen bestimmten Wert sinkt, dann ist die Vermehrung der Hefe beendet, und die Autolyse der Hefe beginnt. Die Gärung wird in der Regel bis zum Beginn der Autolyse der Hefe fortgesetzt, da dies im Falle einer entsprechender Gärbrühe vor der Gärung oder im Laufe der Gärung in Abhängigkeit vom Bedarf des angewandter Mikroorganismus korrigiert werden.

Die Aufarbeitung der vergorenen Flüssigkeit kanr; z. B. durch mechanische Trennung der Hefezellmasse von der Flüssigkeit stattfinden; dann wird diese Masse auf etwa 85° C erwärmt und mit der koagu-

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lierten echten Eiweißfräktion vereinigt. Die nach dem; Entfernen¹ der Hefezellhiässe zurückbleibende Flüssigkeit kann entwedertnit dem'faserfreien Endprodukt oder mit" dem faserigen Preßkuchen vermischt werden;¹ Nach einer Ausführungsweise kann die vergorene Flüssigkeit im Vakuum eingeengt und der gewonnene Rückstand mit Jder koagulierten echten Eiweißfraktion vereinigt werden.

Die vereinigte eiweißreiche Fraktion wird schließ-

chem oder kontinuierlichem Typ gefüllt, um zusammen mit den Nährstoffen einen Teil· des etwa 50 °/o betragenden Feuchtigkeitsgehalts zurückzugewinnen< Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsgehalt des Preßkuchens so stark herabgesetzt, „als ob er auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 14°/o getrocknet worden wäre, ohne daß ein thermischer Energieverbrauch erfolgt. Die Temperatur des etwa 30°/o Feuchtigkeit enthaltenden, aus der Hochdruckpresse

lieh granuliert oder zu einem Kuchen oder zu irgend- 10 entfernten Preßkuchens betrug 50 bis 70° C, so daß einem anderen üblichen Produkt gepreßt, entweder für das Trocknen praktisch nur die Ventilationsenerallein oder mit anderen Futtermitteln. ' gie notwendig war.

-.' Der als Nebenprodukt gewonnene faserige Preß- Mit dieser Methode wurden aus 10 t Roggen' S bis

kuchen ist nicht wertlos, da dieser für Wiederkäuer 101 Flüssigkeit gewonnen, die 9O°/o des nicht faserials geringwertiges getrocknetes Halmfutter verwendet 15 gen Materials der aufgearbeiteten pflanzlichen' Subwerden kann, am besten mit Harnstoff ergänzt. stanz enthielt. Dann wurde die Flüssigkeit aus der

Presse entfernt und von den Fasern getrennt, wobei diese durch ein Sieb von 0,5 bis 1 mm Maschenweite getrieben wurden. Der erhaltenen Flüssigkeit wurde vorerst eine kleine Menge Antioxidans zugefügt (0,5 °/o des Gehalts an Trockensubstanz), und dann wurde das Konzentrat auf die erforderliche Antioxidantienkonzentration eingestellt.

Die abgetrennte Flüssigkeit wurde auf 85" C er-

Nachstehende Beispiele dienen als Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

101 Roggen, die vor der Kombildung, jedoch spätestens zwei Wochen nach der Blüte, geerntet worden waren, wurden zwecks Entfernen der Stein- Und Eisenverunreinigungen mit Wasser gewaschen. Das

gewaschene Material wurde sodann grob zerkleinert 25 wärmt, und die koagulierte echte Eiweißfraktion d d b V f

und gepreßt.

■ Iffi Falle von diskontinuierlich funktionierenden Pressen wurde wie folgt verfahren:

a) Als Vorpressen wurde ein diskontinuierliches Nijderdruckpressen (z. B. eine Weinpresse) angewandt;

b) als beendendes Pressen wurde ein diskontinuierliches oder kontinuierliches Hochdruckpressen (z. B. mit einer Friktionspresse für Pflanzenöle) verwendet.

Die zerkleinerte Substanz wurde in die Presse a) mit z, B. 40 hl Korbvolumen gefüllt. In einen Korb dieser Größe können etwa 2.5 bis 3,0 t Roggen ge

wurde abgetrennt. Von 8 bis 10 t ausgepreßtem Saft ausgehend, können 1,5 bis 2 t feuchter Niederschlag mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 20 bis 25 Gew.-°/o gewonnen werden. Der Niederschlag wurde 30 mit Wasser und mit verdünnter Säure in einer Menge von etwa 10 bis 15 Gew.-°/o des Niederschlags gewaschen, und die Waschflüssigkeit wurde mit dem nach dem Abtrennen der echten Eiweißfraktion gewonnenen Saft (flüssige Phase) vereinigt. Die flüssige Phase wurde 35 auf einen pH-Wert von 4,5 bis 5 eingestellt und unte^r Rühren belüftet. Die Temperatur der flüssigen Ph.^c wurde in einem Wärmeaustauscher auf etwa 28 Γ abgekühlt und mit Hefe der Art Candida υυ'ί* beimpft, die entweder einer Slammkultur eniiiomim-'i füllt werden, und das Rohmaterial kann auf diese 40 wurde oder einer im Gärstadium befindlichen Weise durch vier aufeinanderfolgende Auffüllungen Gärbrühe. Die Impfmenge betrug 1 kg trockene Hen verarbeitet werden. In der ersten Presse a) wurde die jet flüssiger Phase. Nach der Beimpfurtg wurde dv: Substanz so lange gepreßt, bis etwa 50 % Flüssigkeit Belüftung mit großem · Luftüberschuß — 30 m' gewonnen wurden, wobei mit einem niedrigen Druck Luft/m³ Gärbrühe und Stunde — in Gang gese'/J von 1 kg/cm^s begonnen wurde. Das Pressen wurde 45 Eine Stunde nach der Beimpfung wurde" die Gcso lange fortgesetzt, bis die Ausbeute an Flüssigkeit schwindigkeit der Belüftung in dem Wachstum er!

sprechendem Maße vermindert. Als Antischaummi tel wurde ein sulfoniert^ und neutralisiertes Sonnenblumenöl verwendet. Der pH-Wert der Gärbrühe wurde während einer 4stündigen Periode nach Beginn des Hefewachstums kontrolliert. In· der sechster. Stunde der Gärung beginnt die Zunahme der Zahl der Hefezellen, zu- stagnieren, > dann nimmt der .. pH-Wert der Gärbrühe zu, und sein Gehalt an .redu-

befeuchtete:(irisgesamt^:: zwei"Durchiränkungen), im 55 zierenden Zuckern sankauf 2 g/l. Die zur Belüftung vorliegenden Falle-mit 50 kg.'Nach 'dieser'Behänd- dienende Lüftwurde zwecks Förderung der Thermo lung wurde-äaS'Material vor derweitere'n Aufarbei- lyse der Hefe aufgewärmt. Das Verdampfen der Gärtung vorteilhaft''eine Stunde lang stehengelassen, brühe wurde bei -einer- Temperatur von 50' bis dann würde es nach einer zweiten Zerkleinerung in 140⁰C soMarige fortgesetzt, bis der Rückstand 60 eine Presse ähnlichen Typs gefüllt, die unter ähnli- 60 Gew.-% Trockensubstanz enthielt. Der- Rückstand cheri Bedingungen arbeitete. ' wurde mit der koagulierten echten Eiweißfraktion

- Wenn eine Ausbeute im Extraktgehalt erhalten vereinigt -und auf die übliche Weise einer Sprühtrock-

werden soll, die 90⁰Zo des Rohmaterials übertrifft nungunterworfen. .. , .,...,.,

(ohne den Fasergehalt); dann soll eine zweite Durch- Nach einer anderen. Variante wurde die Gärung

tränküng unternommen werden, worauf ein Pressen 65 auf folgende Weise durchgeführt:...: ■■■ . · ,.■ erfolgt. Der aus der Vorpresse entfernte Preßkuchen, ' .Wenn es wünschenswert ist, die in der Gärbrühe dessen Menge 25· bis 30 »/0 des Rohmaterials beträgt, enthaltenen Gesamtenergiequellen auf 2 g/I zu verwird in eine Hochdruckpresse von diskontinuierli- mindern, dann werden der Gärbrühe Ammoniak

unter 5 bis 10 l/min abfiel. Dfcr Preßkuchen wurde dann aufgelockert, und das weitere Pressen wurde bei höherem Druck (2 bis 3 kg/cm²) fortgesetzt. Dieses Vorgehen wurde mit höherem Druck wiederholt. • Der etwa 12 bis 15 t betragende Preßkuchen wurde folgendermaßen ^uS-der 'Maschine erttfernt: Der aufgelockerte "Preßkuchen würde'mit Wässer, dessen^!Menge Iu bis'-30·%)'des Rohmaterials"betrug,

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oder Ammoniumsalze zugefügt, um die Autolyse der Hefe und den Anstieg des pH-Wertes zu, verhüten und somit ein Weiterwachsen der Hefe zu gewährleisten'. ··' "^:- ' ' "■ "

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

	Ohne Gärung	Ijtech der	Nach der fc\Veiteh
Komponenten	15 bis 20	ersten Variante (öärühgs- ' periode 6 bis 8 Std.)	Variante (sämtliche Energiequel len werden verbraucht)
Roheiweiß, °/o		30 bis 35	40 bis 45
Echtes Eiweiß,
°/o (aus dem	7 bis 11
Roheiweiß)	1	18 bis 22	28 bis 32
Rohfasern, ⁰Zo	1,5	1	1
Rohfett, °/o		2,0	2,5
Stickstofffreier	60 bis 65
Extrakt, °/o		40 bis 45	45 bis 40
Mineral-	lObJsl?,
substanzen,°/o	12.bisl8	15 bis 20

tet. Der ausgepreßte Saft wurde nach dem Beimpfen mit Hefe der Art Candida utilis·vergoren. Wenn der Gehalt an reduzierenden Zückern des Saftes im Laufe der'.Gärung auf etwa 5 g/l sank — dies war derselbe Zeitpunkt, an dem die pH-Veränderung stattfand —, wurden die in der Gärbrühe enthaltenen Hefezellen 'abgetrennt, und nach.Wärmebehandlung wurden diese mit der koagulierten echten Eiweißfraktion vermischt: Der pH-Wert 'des abgetrennten Saftes wurde danach auf etwa.' -6,5 eingestellt, dann wurde mit Hefe der Art HahSenuld suaveolens beimpft, und die Belüftung der Gärbrühe wurde in Gang gesetzt. Die Menge der als Impfstoff verwendeten Hefe war lkg/m³ Gärbrühe. Die Gärung dauerte 3 Stünden; 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 Ne-

ao benproduktvermischt. ·:■·«-■ -.i.<:

Die vereinigten Eiweißfraktionen wurden mittels Sprühtrocknung getrocknet...

Die aus 101 Winterkohl gewonnene Ausbeute betrug etwa 0,7 t getrocknetes Produkt. Die -Zusammensetzung des getrockneten Endproduktes war folgende:

Die an trockenem Produkt erzielte Ausbeute war etwa 0^8 bis 1,41, in Abhängigkeit vom Maß der biologischen Umwandlung.

. Beispiel 2 . ........

■ ' 10 t 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 wur-de mit Hansenula anomala beimpft. Die Gärungiwurde fortgesetzt, bis die ursprünglichen Stickstoff quellen-· erschöpft wurden, dann wurde die Gärbrühe auf etwa 85° C erwärmt, 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 zum Faser enthaltenden Nebenprodukt gegeben, bevor dieses getrocknet wurde. Die Zusammensetzung des getrockneten Endproduktes ist aus nachstehender Tabelle ersichtlich. Komponenten

Roheiweiß, ⁰Zo

Echtes Eiweiß, "Zo (aus

Roheiweiß)

Rohfasern, °/o

Rohfett, ⁰Zo

Stickstofffreier Extrakt, °,Ό
Asche, ⁰Zo

Ohne Gärung

28 bis 32

12 bis 15

.1,0 bis 1,5 45 bis 50 18 bis 20

Mit Gärung

45 bis 50

34 bis 38

1. 1,5 bis. 2,0

35 bis 40 10 bis 15

Beispiel 4

Komponenten	Ohne Gärung	Mit Gärung
Roheiweiß, ⁰Zo Echtes Eiweiß, ⁰Zo (aus dem Roheiweiß) Rohfasern, ⁰Zo Rohfett, ⁰Zo Stickstofffreier Extrakt .. Asche, ⁰Zo	35,0 16 bis 13 1,0 3,0 40 bis 45 15 bis 20	40 bis 45 28 bis 32 1,0 3,5 35 bis 40 12 bis 18

Die an getrocknetem Produkt erzielte Ausbeute betrug etwa 1,2 bis 1,61.

Beispiel 3

10 t Winterkohl (Brassica oleracea) wurden der im Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäß aufgearbei-10t 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/m³ Saft beimpft. Wenn der Gehalt an reduzierenden Zuckern in der Gärbrühe unter 1 g/l sank, wurde die Gärbrühe auf etwa 85° C aufgewärmt, die Hefezellen abgetrennt und mit der echten Eiweißfraktion vereinigt.

Die gewonnene Ausbeute betrug etwa 1,2 bis 1,4 t getrocknetes Endprodukt mit einem Roheiweißgehali von etwa 35 bis 40 Gewichtsprozent.

Beispiel 5

Weiterhin wurden unter getrenntem Einsatz dei untenstehenden Mikroorganismen Versuche durch geführt:

1. Nitrosomas europaea ATCC19 718, 2. E. coli ATCC 11 699,

3. E. coli ATCC 13 473,

4. Cladosporium herbarum ATCC 11 282,

5. Aspergillus niger ATCC 6275 und

6. Aspergillus niger ATCC 16 620.

Die Versuchsserie wurde auf folgende. Weise durcli geführt:

4202

Vorbehandlung des Nährbodens: Ein aus Luzerne gewonnener Preßsaft wurde bei 80° C wärmebehandelt und nach der Wärmebehandlung der erhaltene Niederschlag zentrifugiert. Das nach dem Zentrifugieren erhaltene klare Filtrat wurde für die Fermentationsproben verwendet.

Angaben des Nährbodens

Trockensubstanzgehalt 5,7 %>

Eiweißgehalt der Trockensubstanz 25,8 %

Mineralstoffe 16,4%

pH 6,OVo

Aus diesem Nährboden wurden 100 g Muster vorgelegt und die einzelnen Mikroorganismen in Schüttelkultur geprüft.

Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

1. Cladosporium herbarum ATCC 11282

Gärungszeit 72 Std.

pH am Ende der Gärung 7,1

Temperatur während der Gärung .... 30° C Menge des Myzeliums, berechnet auf

.10Og Nährboden 1,7 g

Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner

bei 5O⁰C 87,7%

Roheiweißstoff gehalt 35,9 %

Aschegehalt 17,4%

2. Aspergillus niger ATCC 6275

Gärungszeit 72 Std.

pH am Ende der Gärung 4,2

Temperatur während der Gärung 30° C

Menge des Myzeliums, berechnet auf

100 g Nährboden 1,9 g

Trockenstoff geh alt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner

bei 50⁰C 95,3%

Roheiweißstoffgehalt 23,5%

Aschegehalt 19,0%

3. Aspergillus niger ATCC 16 620

Gärungszeit 72 Std.

pH am Ende der Gärung 3,9

Temperatur während der Gärung .... 30° C Menge des Myzeliums, berechnet auf

100 g Nährboden 3,55 g

Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach is Trocknen in einem Vakuumtrockner

bei 50⁰C 93,2%

Roheiweißstoffgehalt 27,4 %

Aschegehalt 19,4%

4. E. coli ATCC 11 699 + Bacillus subtilis

Gärungszeit 30 Std.

pH am Ende der Gärung 8,5

_a. Temperatur während der Gärung .... 30° C

Menge des Myzeliums, berechnet auf

100 g Nährboden 3,1 g

Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner

bei 50°C 90,5%

Roheiweißstoffgehalt 37,5 %

Aschegehalt 22,6 %

Die obigen Versuche wurden zehnmal wiederholt um exakte und zuverlässige Werte zu erhalten. Dii vorstehend angeführten Mikroorganismen verwertei ausnahmslos den Pflanzenpreßsaft. Bei den Versuchs Serien wurde dem Pflanzenpreßsaft kein Zusatz zu gefügt.

Claims

,03»aas I abermaliges Pressen dieses Kuchens, Koagulation des Patentansprüche: Eiweißes und Abtrennen desselben aus dem PreSsaft. Es ist Zie; der Forschungen auf dem Gebiet des

1. Verfahren zur Herstellung eines praktisch konzentrierten Grünfutters, solche Produkte zu gefaserfreien Futtermittels aus grünen Pflanzen 5 winnen, die nahezu so gut sind wie die Eiweißfutter durch Zerkleinern solcher Pflanzen, die ihre ge- tierischen Ursprungs (z. B. Fischmehl) und wie spenerative Periode noch nicht erreicht haben, Aus- zielle Eiweißfutter aus pflanzlichen Samen (z. B. pressen der zerkleinerten Pflanzenteile, Abtren- Soja, Erdnüsse), die wenigstens annähernd deren bionen des Preßsaftes vom gepreßten Kuchen, gege- logischen Wert besitzen und die gleichzeitig auch aus benenfalls Anfeuchten des gepreßten Kuchens io Kulturpflanzen sowie eventuell aus massenhaft zur und abermaliges Pressen dieses Kuchens, Koagu- Verfügung stehendem Unkraut auf wirtschaftliche lation des Eiweißes und Abtrennen desselben aus Weise hergestellt werden können.

dem Preßsaft, dadurch gekennzeich- Nach den bislang bekannten Methoden werden die net, daß dem Preßsaft vor der Eiweißkoagula- zerkleinerten Kulturpflanzen, die ihre vollkommene tion ein Antioxidans zugefügt und das koagu- 15 Größe, d. h. den sogenannten generativen Abschnitt, lierte Eiweiß mit Wasser und mit verdünnter erreicht haben, oder ihre Teile mit Hilfe von Rauch-Säure gewaschen wird, dann der praktisch gas (Temperatur 600 bis 700⁰C) getrocknet und eiweißfreie Preßsaft mit den Waschflüssigkeiten eventuell gemahlen (Advances in Agronomy, Vol. II, vereinigt wird, hieiauf die vereinigten Flüssigkei- 1950). Der auf diese Weise durchgeführte Trockten mit einem oder mehreren Mikroorganismen ao nungsvorgang verursacht jedoch eine beträchtliche beimpft werden, der/die fähig ist/sind, Stickstoff- Verminderung im biologischen Wert und vergrößen quellen auch in der Form von Ammoniak und dadurch den durch die übrigen Operationen verur-Nitrat zu verwerten, dann die beimpfte Flüssig- sachten Schaden. Das auf diese Weise hergestellte keit einer aeroben Gärung unterworfen und dabei Produkt verfugt weiterhin über einen unvorteilhaft so lange belüftet wird, bis die in ihr enthaltenen »5 hohen Fasergehalt.

Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, hierauf Nach einer Methode, die zwar noch nicht in die

die Gärlösung bei einer Temperatur von 50 bis Praxis eingeführt wurde, nach der ein aus grünen

140° C eingeengt wird, bis sie etwa 60 Gew.-°/o Kulturpflanzen durch feines Mahlen gewonnener, 12

Trockensubstanz enthält, und dann mit dem koa- bis 13°/o Trockensubstanz enthaltender Brei entwe-

gulierten Eiweiß vermischt und getrocknet wird 30 der in ein als menschliche Nahrung verwendbares,

oder die Gärlösung auf etwa 85° C erwärmt, eiweißhaltiges Nahrungsmittel oder in Futter über-

dann die Biomasse abgetrennt, mit dem koagu- führt worden ist, wird das Eiweiß aus diesem durch

lierten Eiweiß vermischt und getrocknet wird Hitzekoagulation abgetrennt (J. Sei. Food e. a. Agri-

oder die Biomasse lediglich aus der Gärlösung cult., 1961, S. 502 bis 512; Premier Cougres Interna-

abgetrennt, mit dem koagulierten Eiweiß ver- 35 tional des Industries Agricoles et Alimentaires des

mischt und getrocknet wird. Zones Tropicales et Subtropicales, Abidjan, 13. bis

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 19. Dezember 1964).

kennzeichnet, daß die echte Eiweißfraktion bei Entsprechende Versuche haben erwiesen, daß

Temperaturen zwischen 80 und 85° C thermisch diese Methoden zu einem beträchtlichen Verlust an

koaguliert wird. 40 biologisch wertvollen Substanzen führen können, wo-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- bei im Endprodukt nicht nur Polypeptide mit einem kennzeichnet, daß die aerobe Gärung in zwei Stu- Molekulargewicht unter 10 000, sondern auch freie fen durchgeführt wird, wobei derselbe oder unter- Aminosäuren, weiterhin andere äußerst wertvolle schiedliche Mikroorganismen eingesetzt werden. Pflanzenstoffe, nämlich wasserlösliche Vitamine,

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 45 Mineralstoffe oder Kohlenhydrate, fehlen können, kennzeichnet, daß, nachdem die Gärung in Der durchschnittliche Roheiweißgehalt oder genauer der ersten Stufe so lange fortgesetzt wor- der Rohfasergehalt der üblichen konzentrierten Futden ist, bis die in der Flüssigkeitsphase befindli- ter, die aus grünen Pflanzen stammen, beträgt mindechen Stickstoff quellen praktisch erschöpft sind, stens 17 °/o, wobei 50 °/o des ursprünglichen Eiweißder Flüssigkeitsphase äußere Stickstoffquellen in 50 und übrigen Nährmittelgehalts der geernteten Pflander Form von Ammoniak oder Nitrat zugefügt zen oder der Pflanzenteile im Laufe der Aufarbeiwerden und daß eine wiederholte Gärung unter- tung verlorengehen, z. B. im Laufe des natürlichen nommen wird, bis die in der Flüssigkeitsphase Trocknungsvorgangs.

befindlichen Energiequellen praktisch erschöpft Gleichzeitig gibt es eine große Zahl von Pflanzen,

sind. 55 die — wegen der Komponenten, die in ihnen zumeist

in geringer Menge vorhanden sind und die über nützliche oder schädliche physiologische oder sensorische Wirkungen verfügen — nicht für Ernährungs-, d. h. für Futterzwecke verwendet werden können oder de-60 ren Verwendung stark begrenzt ist.

Eine wichtige Aufgabe der Ernährungswissen-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- schaft und der Futterindustrie, die bislang noch nicht

lung eines praktisch faserfreien Futtermittels aus grü- gelöst wurde, besteht darin, die Menge der in den für

nen Pflanzen durch Zerkleinern solcher Pflanzen, die Fütterungszwecke dienenden grünen Pflanzen enthal-

ihre generative Periode noch nicht erreicht haben, 65 tenen schädlichen Begleitstoffe zu vermindern.

Auspressen der zerkleinerten Pflanzenteile, Abtren- Die gewöhnlichsten, in den meisten für Fütte-

nen des Preßsaftes vom gepreßten Kuchen, gegebe- rungszwecke dienenden grünen Pflanzen gegenwärti-

nenfalls Anfeuchten des gepreßten Kuchens und gen schädlichen Begleitstoffe sind z. B. folgende: