DE2038258C3 - Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Futtermittels aus grünen Pflanzen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Futtermittels aus grünen PflanzenInfo
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Description
a) Saponine; ein Teil dieser wirkt hämolytisch auf Warrnblütler (Luzerne);
b) Senföle, in freier Form oder als Glukoside (Raps, Winterkohl);
c) Cumarin und seine Glukoside (Steinklee);
d) Alkaloide als Teile der Sticksioffreaktion der
grünen Pflanzen, außerdem Nitrate als Wirkung der Kunstdünger;
e) aromatische Substanzen und ätherische Öle, die an sich keine toxische Wirkung haben, aber
dennoch vom Standpunkt der Fütterung unerwünscht sind.
Außer den obenerwähnten 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 beträch'Hcher
Menge Guanidin und Isoamylenguanidin, was ihre Verwendung als Futterrohstoff verhindert.
Zur Verminderung der Menge der Begleitstoffe ist bislang nur die Pflanzenzüchtungsmethode bekannt,
dic jedoch für die Lösung des Problems nicht gecignet ist. Das Entfernen der erwähnten schädlichen
Substanzen ermöglicht es, solche Pflanzenarten für die Fütterungszwecke zu verwenden, die \on diesem
Standpunkt früher als nutzlos betrachtet wurden.
Wenn die grünen Pflanzennach einer der bekannten
Methoden aufgearbeitet werden, z. B. durch Trocknen.
dann kann weder die faserfreie Form des Futlers noch die Verminderung d:~ Menge der schädlichen
Begleitsubstanzcn ohne beträchtliche Verluste erzielt werden. Demzufolge sine die gegenwärtig bekannten
Methoden 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, ungeeignet. Andererseits sichern diese Methoden nicht das
Entfcrnen der schädlichen Begleitsubstanzen, obwohl dieses ein äußerst wichtiges Problem bedeutet.
In der GB-PS 705 369 wird ein Verfahren für die Behandlung von pflanzlichen oder tierischen Stoffen
beschrieben.. wobei der Rohstoff ohne Zerkleinerung unter Druck gesetzt wird, die ausgepreßte Flüssigkeit
abgetrennt und zwecks Gewinnung ihres Eiweißgehaltcs koaguliert wird. Die koagulierte Eiweißfraktion
wird als Tierfutter verwendet. Diese Fraktion enthält aber nur einen Teil der wertvollen Kornponenten
der grünen Pflanze. Deswegen kann diese nicht als vollwertiges Futter betrachtet werden.
Das Verfahren der US-PS 600 903 bezieht sich nur auf die Behandlung der Luzerne und ist auf eine
breite Auswahl von grünen Futterstoffen nicht anwendbar. Bei dem Verfahren gemäß dieser US-PS
wird die frisch geerntete Luzerne ausgepreßt, und die abgetrennte Flüssigkeit wird auf einen alkalischen
pH-Wert eingestellt. Danach werden die flüssigen und festen Komponenten separat gesammelt. Der gewonnene
Saft wird schnell erhitzt, um die in diesem befindlichen Enzyme zu aktivieren; dann werden die
suspendierten Feststoffe von neuem abgetrennt unJ konzentriert. Dieses Verfahren ermöglicht zwar die
Trennung bestimmter Substanzgruppen, wie Xantophyll,
Carotine und Mineralstoffe, doch können im gewonnenen Hauptprodukt nicht sämtliche, biologisch
wichtigen Komponenten zurückgewonnen werden. Auch die Entfernung der schädlichen Komporiemen
wird nicht bewirkt, obwohl die Luzerne einige derartige enthält, z. B. Saponine und/oder Nitrate.
Die erste Stufe der bekannten Verfahren sieht im allgemeinen eine Gewinnung eines ausgepreßten Saf-
tes der grünen Pflanzen vor, der in der Form unterschiedlicher
Verbindungen den größten Teil des Stickstoffgehalts der grünen Pflanzen enthält. Der
Stickstoffgehalt von grünen Pflanzen wird im allgemeinen
als der Roheiweißgehalt der bestimmten
Pflanze ausgedrückt, der durch Multiplikation des ermittelten Stickstoffgehalt* mit 6,25 berechnet werden
kann. Dieser Roheiweißteil der grünen Pflanzen besteht aus folgenden stickstoffhaltigen Fraktionen:
a) echte Eiweißfraktion, die aus Polypeptiden mit einem Molekulargewicht über 10 000 besteht
und die durch Wärmewirkung, Säure oder Schwermetallsalze koaguliert werden kann;
b) sAmidfraktion«, die aus Polypeptiden mit
einem Molekulargewicht unter 10 000 besteht
ao (freie Aminosäuren, Amide, wie Asparagin,
Glutamin usw.);
c) die »Amidfraktion« enthält auch die anorganisehen
Nitrate sowie die Ammoniumsalze, die ebenfalls im Roheiweißgehalt der als Ausgang
as dienenden grünen Pflanze bestimmt werden.
Die in der grünen Pflanze befindliche »Amidfraktion«
kann bei dem herkömmlichen Verfahren nicht in eine wertvollere Eiweißfraktion umgewandelt werden,
obwohl die mit Hitze koagulierbare echte Eiweißfraktion nur etwa 30 bis 5O°,o der Gesamtmenge
der Stickstoff enthaltenden Verbindungen in der grünen Pflanze ausmacht. Es ist somit eine seh,
wichtige Aufgabe, die sogenannte »Amidfraktion«
oder einen Teil dieser in wertvollere Nährstoffe umzuwandeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung ein»;-, praktisch faserfreien
Futtermittels zur Verfügung zu stellen, wobei mit Ausnahme des Fasergehalts der als Rohstoff verwendelen
grünen Pflanze samtliche wesentlichen, wichtigen und nützlichen Komponenten verwertet werden
sollen. Die schädlichen Begleitstoffe sollen aber entfcrnt werden, oder ihre Konzentration soll im gewonnencn
Futter auf einen Wert vermindert werden, der die Anwendbarkeit des Produkts nicht beeinträchtigt.
Das Verfahren soll dazu imstande sein, ein Futtermittel in praktisch faserfreier Form zu ergeben, das
als Futter für monogastrische Tiere geeignet ist. Auch sollen nach diesem Verfahren unterschiedliche
grüne Pflanzen oder sogar Unkräuter aufarbeitbar sein, die bislang als für Fütterungszwecke ungeeignet
angesehen wurden. Schließlich soll das angestrebte Verfahren leicht durchführbar sein und gleichzeitig
eine gute wirtschaftliche Ausbeute ergeben.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch
gelost, daß dem Preßsaft vor der Eiweißkoagulation ein Antioxidans zugefügt und das koagulierte Eiweiß
mit Wasser und mit verdünnter Säure gewaschen wird, dann der praktisch eiweißfreic Preßsaft mit den
Waschflüssigkeiten vereinigt wird, hierauf die vereinigten Flüssigkeiten mit einem oder mehreren Mikroorganismen
beimpft werden, der/die fähig ist/sind Stickstoffquellen auch in der Form von Ammoniai
und Nitrat zu verwerten, dann die beimpfte Flüssigkeit einer aeroben Gärung unterworfen und dabei se
lange belüftet wird, bis die in ihr enthaltenen Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, hierauf die
Wachstum oder in vegetativer Periode befinden, da sich in dieser Periode der Eiweißgehalt und die Eiweißqualität
am weitesten dem tierischen Eiweiß angenähert haben und auch der Gehalt art biologisch wichtigen
Substanzen am besten ist. Die biologisch wertvollen Substanzen werden mit Hilfe einer Methode zurückgewonnen,
bei der die wertvollen Substanzen verschont bleiben. Die Eiweißkörper bleiben im Laufe des Vorganges
weitaus erhalten, und gleichzeitig wird derfr aser-
jenula Candida, Saccharomyces, Ascomycetes und
Phycomycetes sowie die Gemische daraus verwendet. Weiterhin können z. B. folgende Mikroorganismen
Gärlösung bei einer Temperatur von 30 bis 140° C
eingeßngt wird, bis sie etwa 60 Gew.-'Vo Trockensubstanz enthält, und dann mit dem koagulierten Eiweiß
vermischt und getrocknet wird oder die Gärlösung
auf etwa 85° C erwärmt, dann die Biomasse abgetrennt, mit dem koagulierten Eiweiß vermischt und
getrocknet wird oder die Biomasse lediglich aus
der Gärlösung abgetrennt, mit dem koagulierten
Eiweiß vermischt und getrocknet wird. „ _
eingeßngt wird, bis sie etwa 60 Gew.-'Vo Trockensubstanz enthält, und dann mit dem koagulierten Eiweiß
vermischt und getrocknet wird oder die Gärlösung
auf etwa 85° C erwärmt, dann die Biomasse abgetrennt, mit dem koagulierten Eiweiß vermischt und
getrocknet wird oder die Biomasse lediglich aus
der Gärlösung abgetrennt, mit dem koagulierten
Eiweiß vermischt und getrocknet wird. „ _
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des er- io gehalt des Futtermittels praktisch vollkommen entfernt,
fmdungsgemäßen Verfahrens wird die echte Eiweiß- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man
fraktion bei Temperaturen zwischen 80 und 85° C im einzelnen so vor, daß das Pflanzenrohmaterial,
thermisch koagulieiL 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 günsthsten in 2 bis3 Stufen nach
einmaligem oder nicht mehr als zweimaligem Anfeuchten des gepreßten Kuchens. Der Preßsaft wird
dann z. B. durch Filtrieren von den faserigen Teilen
verwendet werden: Nitrosomas europaea" ATCC »5 abgetrennt. Gegebenenfalls kann die klare Flüssig-19
718, E. coli ATCClJ 699, E. coli ATCC13 473, keit, die aus dem nach dem ersten Auspressen je-Cladosporium
herbarum ATCC 11282, 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 Iulose, 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 "0 des
hakigen 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 koagulic-
Dei Gärungsvorgang kann in bevorzugter Weise in ren. Die Koagulation wird vorteilhaft durch Erhitzen
twei 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- 45 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 Pasteurisationseinrichtungcn.
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 Stickstofflußere
Stickstoffquellen zugefügt, und es wird eine gehalt liegt nur in der Form der obenerwähnten
Iviederholte Gärung durchgeführt, bis die in der »Amidfraktion« vor. Der ursprüngliche Stickstoffge-Flüssigkeitsphase
vorhandenen Energiequellen prak- halt des durch Pressen grüner Pflanzen gewonnenen
lisch erschöpft sind. Im letzteren Falle werden die Preßsafte:: schwankt beträchtlich entsprechend der
itäckstoffhaltigen Substanzen der Flüssigkeitsphase 55 Art der aufzuarbeitenden grünen Pflanze. In derselhach
der Gärung mit der koagulierten echten Eiweiß- ben grünen Pflanze schwankt er entsprechend der
fraktion vereinigt und getrocknet.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, einen Grünfutterextrakt
herzustellen, der den vorstehend erwähnten 60 Eiweißträgern, d.h. Fischmehl, Soja, Erdnüssen,
vollkommen gleichwertig ist und dessen EiweißzusammensetEung und biologischer Wert eine noch höhere
Qualität hit. Das Futtermittel kann ohne Wertverminderung
lange Zeit äußerst gut aufbewahrt wer- 65 den. Voraussetzung für die Herstellung dieses Futtermittels
ist die Verwendung einer Kulturpflanze oder sogar von Unkraut oder Pflanzenteilen, die sich im
unterschiedlichen Wachstumsperioden. Die Grenzwerte des Stickstoffgehalts sind folgende:
1. Die in beträchtlicher Menge Kohlenhydrate enthaltenden Pflanzen, wie Mohrenhirse, Weizen,
sudanesisches Gras, (Sorghum vulgäre Sudanese), weisen einen Eiweißgehalt von etwa 12
bis 20 Gewichtsprozent, auf den Trockensubstanzgehalt berechnet, auf, von dem 6 bis 10
Gew.-% (d.h. 30 bis 35 Gew.-°/o des Roheiweißgehalts)
echtes Eiweiß sind.
2. In den in beträchtlicher Menge Eiweiß enthaltenden Pflanzen, wie Luzerne usw., befinden
sich etwa 17 bis 25Gcw.-°/o Roheiweiß, auf den
Trockensubstanzgehalt berechnet. Im allgemeinen beträgt die wärmekoagulierbare
echte Eiweißfraktion der Gcsamtroheiweißmenge etwa 30 bis 50 Gew.-%. 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 Hiweißfraktion wird von dem Preßsaft getrennt und mit Wasser und verdünnter
Säure gewaschen. Die Waschflüssigkeiten werden mit dem Preßsaft vereinigt und auf etwa 28 bis
300C abgekühlt. Diese Flüssigkeit wird in einem für
aerobe Gärung geeigneten Gärgefäß, das mit einem 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, oder die 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 umgewandelt werden. Die Züchtung der Hefe unter aeroben
Verhältnissen ist der Hauplvorgang, während dem die für die Züchtung notwendigen Wachstumsfaktoren
der Flüssigkeit entnommen werden. Als Kohlenstoffquelle für die Hefezüchtung dienen die Kohlcnhydratfraktionen
der Flüssigkeit, vor allem die reduzierenden 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 Energiequellen 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 lOOml/nv» eines Antischaummittels zugefügt werden,
wie Silikonöl oder ein sulfoniertes oder neutralisiertes Sonnenblumenöl.
Im FaHe von Pflanzen, die in größerer Menge Kohlenhydrate enthalten, wie die Mohrenhirsearten
usw., dient ihr Kohlenhydratgehalt als Kohlenstoffquelle, während im Falle von grünen Pflanzen, die
größere Mengen Eiweiß enthalten, wie Luzerne, Winterkohl, die Säuren als Kohlenstoffquelle dienen
können. Die Mineralstoffe und andere für die Züchtung der Hefe erforderlichen Komponenten befinden
sich ursprünglich in der ausgepreßten Flüssigkeit.
Die Belüftung der Gärbrühe erfolgt kontinuierlich. In der ersten Gänmgsstufe werden 30 ms Luft/nv1
Gärbiühe verwendet. Später wird die für die Gärung notwendige Luftmenge den Forderungen der angewandten
Hefe gemäß geregelt.
Parallel mit der Vermehrung der Hefe sinkt der Stickstoffgehalt der Gärbrühe. Wenn die Menge der
stickstoffhaltigen Substanzen auf einem 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 entsprechenden Belüftung der Flüssigkeit döxi Verbfauch der
vorhandenen Stickstoffquelle sicher. Die Menge der unerwünschten Begleitsubsl;anzen, wie Saponine,
Senföle usw., sinkt amf etwa 10 bis 15 °/o des Ausgangswertes, wenn 60 °/o des ursprünglichen
Nilratgehalts 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 e'.ner Hefeart ausgeführt
werden oder mit dem Gemisch unterschiedlicher Hefearten. So können z. B. Saccharornyces und Candida
zusammen verwendet werden. Mitunter erweist es sich als nützlich, die Gärung mit einer bestimmten
Hefeart zu beginnen und mit eineir anderen zu beenden. Die Auswahl der entsprechenden Hefeart ist
von der Art der aufzuarbeitenden grünen Pflanze ab-
ao hängig.
Die durchschnittliche Zusammensetzung der flüssigen Phase vor und nach der Gärung ist aus nachstehender
Tabelle ersichtlich.
Substanz | Vor der Gärung | Nach der Gärung |
NHj-Stickstoff, g/i | 0,25 bis0,40 | 0.04 bis 0,06 |
NH~-Stickstoff, g/l | 0.12 bis 0,20 | 0,015 bis 0,025 |
30 Nitrat-Stickstoff, | ||
mg/1 | 130 bis 300 | 50 bis 90 |
Reduzierender | ||
Zucker, g/l | 4,0 bis 50.0 | 0,5 bis 2.5 |
35 Hefetrockensub | ||
stanzgehalt, g/l .. | Spuren | 7,00 bis 25,00 |
Saponine, mg/1 | O,12bisO,2O | 0,01 bis 0,02 |
Senföle, mg/1 | 2,0 bis 4,0 | 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 Stickstoff quellen noch immer eine beträchtliche Menge von Energiequellen, wie Kohlenhydrate
usw., enthält. Um diese Eneigiequellen auszunützen und sie in wertvollere Stickstofffraktion
umzuwandeln, können der Gärbiriihe Ammoniak und Ammoniumsalze zugesetzt werden, wodurch Ammoniak
in Hefeprotein umgewandeilt und der endgültige Eiweißgehalt des Produkts erhöht werden kann. Dabei
kann der über niedrigen biologischen Wert verfügende Stickstoffgehalt der grünen Pflanze in 60 bis
80»o in eine vom Standpunkt der Fütterung wertvollere:
Stickstofffraktion umgewandelt werden.
Die Versuche zeigen, daß der Gärungsvorgang im Laufe von 4 bis 6 Stunden beendet werden kann und
daß während dieser Zeit die unerwünschten Begleitsubstanzen entfernt werden körinen oder mindestens
ihre Menge auf einen verträglichen Wert vermindert werden kann. In einzelnen Fällen soll der pH-Wert
der Gärbriihe vor der Gärung oder im Laufe der Gärung in Abhängigkeit vom Bedarf des angewandten
Mikroorganismus korrigiert werden.
Die Aufarbeitung der vergorenen Flüssigkeit kann z. B. durch mechanische Trennung der Hefezellmasse
von der Flüssigkeit stattfindem; dann wird diese Masse auf etwa 85° C erwärmt und mit der koagu-
509613ml
ίο
chem 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 er auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 141Vo getrocknet worden
wäre, ohne daß ein thermischer Energieverbrauch erfolgt. Die Temperatur des etwa 30°/n
Feuchtigkeit enthaltenden, aus der Hochdruckpresse
lierten echten Eiweißfraktion vereinigt. Die nach dem Entfernen der Hefezellmasse zurückbleibende
Flüssigkeit kann entweder mit dem faserfreien Endprodukt oder mit dem faserigem Preßkuchen vermischt
werden. Nach einer Amführungsweise kann die vergorene Flüssigkeit im Vakuum eingeengt und
delf gewonnene Rückstand mit der koagulierten echten
Eiweißfraktion vereinigt werden.
Die vereinigte eiweißreiche Fraktion wird schließlich granuliert oder zu einem Kuchen oder zu irgend- to 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 8 bis
kuchen ist nicht wertlos, da dieser für Wiederkäuer 10 t Flüssigkeit gewonnen, die 9O°/o des nicht faserials
geringwertiges getrocknetes HalmfuUer verwendet 15 gen Materials der aufgearbeiteten pflanzlichen Subworden
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 I mm Maschenweite
getrieben wurden. Der erhaltenen Flüssigkeit wurde vorerst eine kleine Menge Antioxidans zugefügt
(0,5 % des Gehalts an Trockensubstanz), und dann wurde das Konzentrat auf die erforderliche Antioxidantienkonzentration
eingestellt.
Die abgetrennte Flüssigkeit wurde auf 85° C ergewaschene Material wurde sodann grob zerkleinert »5 wärmt, und die koagulierte echte Eiweißfraktion
und gepreßt. wurde abgetrennt. Von 8 bis 10 t ausgepreßtem Saft
Im Falle von diskontinuierlich funktionierenden ausgehend, können 1,5 bis 2 t feuchter Niederschlag
Pressen wurde wie folgt verfahren: mit einem Trockensubstanzgehall: von etwa 20 bis 25
, ., ,, . ,· 1 ... · ,· . Gew.-%>
gewonnen werden. Der Niederschlag wurde
a) As Vorpressen wurde ein diskontinuierliches „* Was4 und mit verdünnter Säure in eine? Menge
N.ederdruckpressen (z. B. eine We.npresse) an- VQn ctwa ,Q Ws J3 Gew__.^ ^ Njederschlags gew 8 a.
sehen, und die Waschflüssigkeit wurde 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 unter
Rühren belüftet. Die Temperatur der flüssen Phase
wurde in einem Wärmeaustauscher auf etwa 28 C abgekühlt und mit Hefe der Art Candida utili^
beimpft, die entweder einer Stammkultur entnommen
füllt werden, und das Rohmaterial kann auf diese 40 wurde oder einer im Gärstadium befindlichen
Weise durch vie·- aufeinanderfolgende Auffüllungen Gärbrühe. Die Impfmenge betrug 1 kg trockene Hefe
verarbeitet werden. In der ersten Presse a) wurde die je t flüssiger Phase. Nach der Beimpfung wurde die
Substanz so lange gepreßt, bis etwa 50% Flüssigkeit Belüftung mit großem Luftüberschuß — 30 nV
gewonnen wurden, wobei mit einem niedrigen Druck luft m» Gärbrühe und Stunde — in Gans; gesetzt,
von 1 kg/cm2 begonnen wurde. Das Pressen wurde 45 Eine Stunde nach der Beimpfung wurde die Geso
lange fortgesetzt, bis die Ausbeute an Flüssigkeit schwindigkeit der Belüftung in dem Wachstum ent-
Nachstehende Beispiele, dienen als Erläuterung der Erfindung.
10 t Roggen, die vor der Kornbildung, jedoch spätestens zwei Wochen nach der Blüte, geerntet worden
waren, wurden zwecks Entfernen der Stein- und Eiisenverunreinigungen mit Wasser gewaschen. Das
gewandt;
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 geunter 5 bis 10 l/min abfiel. Der Preßkuchen wurde
dann aufgelockert, und das weitere Pressen wurde bei
höherem Druck (2 bis 3 kg/cm«) fortgesetzt Dieses Vorgehen wurde mit höherem Druck wiederholt.
Der etwa 12 bis 151 betragende Preßkuchen
wurde folgendermaßen aus der Maschine entfernt: Der aufgelockerte Preßkuchen wurde mit Wasser,
dessen Menge 10 bis 30% des Rohmaterials betrug,
sprechendem Maße vermindert. Als Antischaummittel wurde ein sulfoniertes und neutralisiertes Sonnenblumenöl
verwendet. Der pH-Wert der Gärbrühe wurde während einer 4stündig«:n Periode nach Beginn
des Hefewachstums kontrolliert. In der sechsten 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-
befeuchtet (insgesamt zwei Duirchtränkungen), im 55 zierenden Zuckern sank auf 2 g/I. Die zur Belüftung
vorliegenden Falle mit 50 kg. Nach dieser Behänd- dienende Luft wurde zwecks Förderung der Thermo-
lyse der Hefe aufgewärmt. Das Verdampfen der Gärbrühe
wurde bei einer Temperatur von 50 bis 140° C so lange fortgesetzt, bis der Rückstand 60
eine Presse ähnlichen Typs gefüllt, die unter ähnli- 60 Gew.-0/» Trockensubstanz enthielt. Der Rückstand
chen Bedingungen arbeitete. wurde mit der koagulierten echten Eiweißfraktion
Wenn eine Ausbeute im Extraktgehalt erhalten vereinigt und auf die übliche Weise einer Spriihtrockwerden
soll, die 90% des Rohmaterials übertrifft nung unterworfen.
(ohne den Fasergehalt), dann soll eine zweite Durch- Nach einer anderen Variante wurde die Gärung
tränkung 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 % des Rohmaterials beträgt, enthaltenen Gesamtenergiequellen auf 2 g/l zu verwird
in eine Hochdruckpresse von diskontinuierli- mindern, dann werden der Gärbrühe Ammoniak
ilung wurde das Material vor der weiteren Aufarbeitung
vorteilhaft eine Stunde Hang stehengelassen, dann wurde es nach einer zweiten Zerkleinerung in
oder Ammoniumsalze zugefügt, um die Autolyse der Hefe und den Anstieg des pH-Wertes zu verhüten
und somit ein Weiterwachsen der Hefe zu gewahrleisten.
Die Zusammensetzung der den beschriebenen zwei Varianten des Vorgangs gemäß gewonnenen getrockneten
Produkte ist in nachstehender Tabelle zusammengestellt.
Komponenten | Ohne Gärung |
Nach der
ersten Variante (Oärungs- periode 6 bis 8 Std.) |
Nach der
zweiten Variante (sämtliche Energiequel len werden verbraucht) |
Roheiweiß, °/o | 15 bis 20 | 30 bis 35 | 40 bis 45 |
Echtes Eiweiß, | |||
"/o (aus dem | |||
Roheiweiß) | 7 bis 11 | 18 bis 22 | 28 bis 32 |
Rohfasern, 0O | 1 | 1 | 1 |
Rohfett, 0Zo | 1,5 | 2,0 | 2,5 |
Stickstofffreier | |||
Extrakt, °/o | 60 bis 65 | 40 bis 45 | 45 bis 40 |
Mineral- | |||
substanzen,"/!» | 10 bis 13 | 12 bis 18 | 15 bis 20 |
tet. Der ausgepreßte Saft wurde nach dem Beimpfen mit Hefe der Art Candida utilis vergoren. Wenn der
Gehalt an reduzierenden Zuckern 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 Hansenula suaveolens beimpft, und die Belüftung der Gärbrühe
wurde in Gang gesetzt. Die Menge der als Impfstoff verwendeten Hefe war 1 kg/m3 Gärbrühe. Die Gä-
t5 rung 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 Ne-
ai) benprodukt vermischt.
Die vereinigten Eiweißfraktionen wurden mittels Sprühtrocknung getrocknet.
Die aus 10 t Winterkohl gewonnene Ausbeute betrug etwa 0,71 getrocknetes Produkt. Die Zusam-
»5 mensetzung des getrockneten Endproduktes war folgende:
Die an trockenem Produkt erzielte Ausbeute war etwa 0,8 bis 1,4 t, in Abhängigkeit vom Maß der biologischen
Umwandlung.
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 wurde mit
Hansenula anomala beimpft. Die Gärung wurde fortgesetzt, bis die ursprünglichen Stickstoffquellen 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.
Roheiweiß, %
Echtes Eiweiß, ° υ (aus
Roheiweiß)
Rohfasern, 1Vo
Rohfett, °o
Stickstofffreier Extrakt, " ο
Asche, 0O
Asche, 0O
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
Komponenten | Ohne Gärung | Mit Gärung |
Roheiweiß, % Echtes Eiweiß, e/o (aus dem Roheiweiß) Rohfasern, °/o Rohfett, 0Zo Stickstofffreier Extrakt .. Asche, 0Zo |
35,0 16 bis 18 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.
10 t Winterkohl (Brassica oleracea) wurden der im Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäß aufgearbei-10
t Sorghum saccharatum wurden der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäß aufgearbeitet,
Der ausgepreßte Saft wurde mit zwei Hefearten (Saccharomyces cerevisiae und Candida utilis) in einei
Menge von 1 kg/m3 Saft beimpft. Wenn der Gehall an reduzierenden Zuckern in der Gärbrühe untei
1 g/l sank, wurde die Gärbrühe auf etwa 85° C auf gewärmt, die Hefezellen abgetrennt und mit der ech
ten Eiweißfraktion vereinigt.
Die gewonnene Ausbeute betrug etwa 1,2 bis 1,4 getrocknetes Endprodukt mit einem Roheiweißgehal
von etwa 35 bis 40 Gewichtsprozent.
Weiterhin wurden unter getrenntem Einsatz de untenstehenden Mikroorganismen Versuche durch
geführt:
1. Nitrosomas europaea ATCC19 718, 2. E.coli ATCC 11 699,
3. E.coli ATCC 13 473,
4. aadosporiumherbarumATCC11282,
5. Aspergillus niger ATCC 6275 und
6. Aspergillus niger ATCC 16 620.
Die Versuchsserie wurde auf folgende Weise durcl geführt:
■■.;., J
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 6,0%
Aus diesem Nährboden wurden 100 g Muster vorgelegt und die einzelnen Mikroorganismen in Schüttelkultur
geprüft.
Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
I. 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
100 g Nährboden 1,7 g
Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner
bei 500C 87,7%
Roheiweißstoffgehalt 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
Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner
bei 5O0C 95,3%
Roheiweißstoffgehalt 23,5 %
Aschegehalt 19,0%
3. Aspergillus niger ATCC ] 0 620
Gärungszeit 72 Std.
pH am Ende der Gärung 3,9
Temperatur während der Gärung .... 30" C Menge des Myzeliums, berechnet aiuf
100 g Nährboden 3,55 g
Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner
bei 5O0C 93,2%
Roheiweißstoffgehalt 27,4%
Aschegehalt 19,4%
4. E. coli ATCC 11 699 + Barillu« subtilis
Gärungszeit
pH am Ende der Gärung
Temperatur während der Gärung ....
Menge des Myzeliums, berechnet auf 100 g Nährboden
Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner
bei 50° C
Roheiweißstoffgehalt
Aschegehalt
30 Std.
8,5 300C
3,1g
90,5% 37,5% 22.6%
Die obigen Versuche wurden zehnmal wiederholt, um exakte und zuverlässige Werte zu erhalten. Die
vorstehend angeführten Mikroorganismen verwerten ausnahmslos den Pflanzenpreßsaft. Bei den Versuchsserien wurde dem Pflanzenpreßsaft kein Zusatz zugefügt.
Claims (4)
- abermaliges Pressen dieses Kuchen«, Koagulation desPatentanspruch*: Eiweißes und Abtrennen desselben aus dem Preßsaft.Es ist Ziel der Forschungen auf dem Gebiet desI 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 bioinen des Preßsaftes vom gepreßten Kuchen, gege- logischen Wert besitzen und die gleichzeitig auch aus Ibenenfalls Anfeuchten des gepreßten Kuchens jo Kulturpflanzen sowie eventuell aus massenhaft zur wd abermaliges Pressen dieses Kuchens, Koagu- Verfugung stehendem Unkraul auf wirtschaftliche llation 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 H'fe von Rauch-Säure gewaschen wird, dann der praktisch gas (Temperatur 600 bis 700° C) getrocknet und eiweißfreie Preßsaft mit den Waschflüssigkeiten eventuell gemahlen (Advances in Agronomy, Vol. II, vereinigt wird, hierauf die vereinigten Flüssigkei- 1950). Der auf diese Weise durchgeführte Trocknen mit einem oder mehreren Mikroorganismen ao nungsvorgang verursacht jedoch eine betrachtliche beimpft werden, der/die fähig ist/sind, Stickstoff- Verminderung im biologischen Wert und vergrößert quellen auch in der Form von Ammoniak und daduicli den durch die übrigen Operationen verur-Niirat zu verwerten, dann die beimpfte Flüssig- sachten Schaden. Das auf diese Weise her2e:.lelltc lceit einer aeroben Gärung unterworfen und dabei Produkt verfügt weiterhin über einen unvorteilhaft s;o lange belüftet wird, bis die in ihr enthaltenen »5 hohen Fasergehalt.Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, hierauf Nach einer Methode, die zwar noch nicht in diedie Gärlösung bei einer Temperatur von 50 bis Praxis eingeführt wurde, nach der ein aus grünenHO0C eingeengt wird, bis sie: etwa 60 Gew.-0« Kulturpflanzen durch feines Mahlen gewonnener. 12Trockensubstanz enthält, und dann mit dem koa- bis 13"Ό Trockensubstanz enthaltender Brei entwe-gulierten Eiweiß vermischt und getrocknet wird 30 der in ein als menschliche: Nahrung verwendbares,oder die Gärlösung auf etwa 85r C erwärmt, eiweißhaltiges Nahrungsmittel oder in Futter über-tann die Biomasse abgetrennit, mit dem koagu- führt worden ist, wird das Eiweiß ,aus diesem durchlierten Eiweiß vermischt und getrocknet wird Hitzekoagulation abgetrennt (J. Sei. Food e. a. /\eri-cider die Biomasse lediglich aus der Gärlösung cult., 1961, S. 502 bis 512; Premier Congres Interna-ftbgetrennt, mit dem koagulierten Eiweiß ver- 35 tional des Industries Agricoles et Alimentaires desmischt und getrocknet wird. Zones Tropicales et Subtropicales, Abidjan, 13. bis - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 19. Dezember 106-'}.kennzeichnet, daß die echte Eiweißfraktion bei Entsprechende Versuche haben erwiesen, daßTemperaturen zwischen 80 und 85 C thermisch diese Methoden zu einem beträchtlichen Verlust ankoaguliert 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 »chiedläche 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 Roheiweißpehalt oder genauer tier ersten Stufe so lange fortgesetzt wor- der Rohfascrgehalt der üblichen konzentrierten Futflen ist, bis die in der Flüssigkeitsphasc befindli- tcr, die aus grünen Pflanzen stammen, beträgt mindethen Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, stens 17" 0, wobei 501Vo des ursprünglichen Eiweiß- <llpr Flüssigkeilsphase äußere Stickstoffquellen in 50 und übrigen Nährmittclgehalts der geernteten Pflanzer Form von Ammoniak oder Nitrat zugefügt zen oder der Pflanzenteile im Laufe der Aufarbeite rden und daß eine wiederholte Gärung unter- tung verlorengehen, z. B. im Laufe des natürlichen kommen wird, bis die in der Flüssigkeitsphase Trocknungsvorgangs.liefindlichen Energiequellen praktisch erschöpft Gleichzeitig gibt es eine große Zahl von Pflanzen,lind. 55 die — wegen der Komponenten, die in ihnen zumeistin geringer Menge vorhanden sind und die über nützliche cder schädliche physiologische oder sensorischeWirkungen verfugen — 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 nichtmg eines praktisch faserfreien Fulltermittels aus grü- gelöst wurde, besteht darin, die Menge der in den füren !Pflanzen durch Zerkleinern solcher Pflanzen, die Fütterungszvirccke dienenden grünen Pflanzen cnthal-ire generative Periode noch nicht erreicht haben, 65 tenen schädlichen Begleitsto'ffc zu vermindern,uspressen der zerkleinerten Pflanzenteile, Abtren- Die gewöhnlichsten, in den meisten für Fütte-:n des Preßsaftes vom gepreßten Kuchen, gegebe- rungszwecke dienenden grünen Pflanzen gegenwärti-;nfulls Anfeuchten des gepreßten Kuchens und gen schädlichen Begleitstoffe sind z. B. folgende:
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