DE2602535A1

DE2602535A1 - Verfahren und vorrichtung zum koagulieren und konservieren der proteine, die in aus den stengeln und blaettern von gruenen pflanzen ausgepressten saeften enthalten sind

Info

Publication number: DE2602535A1
Application number: DE19762602535
Authority: DE
Inventors: Mark Arnold Stahmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-23
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1976-07-29
Also published as: AU502235B2; US4062276A; JPS51102991A; US3975546A; DE2602535B2; DK25376A; FR2330328A1; AU1049176A; BE837842A; NL7600746A; CA1068974A; FR2330328B1; GB1494716A; IE43682L; SE7600500L; JPS5527782B2; IE43682B1; DE2602535C3

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPL-ING

H. KINKELDEY

DH -ING

^w- STOCKMAIR

OH-ING AeE (CALl ECHI

K. SCHUMANN

Dft HER NAT - DtPL-PHYS

P. H. JAKOB

DlPL-INa

G. BEZOLD

DR PSlNAT- DIPL-CHEVt

MÜNCHEN

ε. κ. Weil

LINDAU

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 10 053

Mark Arnold Stahmann - ²^' ^Jan* ¹⁹⁷⁶

939 University Bay Drive,
Madison, Wisconsin 53705, USA

Verfahren und Vorrichtung zum Koagulieren und Konservieren der Proteine, die in aus den Stengeln und Blättern von grünen Pflanzen ausgepreßten Säften enthalten sind

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Koagulieren und Konservieren der Proteine, die in den aus den Stengeln und Blättern von grünen Pflanzen ausgepreßten Säften enthalten sind.

Das in frischen grünen Pflanzengev/eben enthaltene Protein wird normalerweise durch mechanische Zerstörung der Pflanzenzellenwände durch Hammermühlen, Walzen, Schneckenpressen oder dgl. und Auspressen des grünen (frischen) Saftes von den Fasern getrennt.

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TELEFON (089)222862 TELEX 05-29380 TELEGRAMME MONAPAT

Anschließend "wird "bei den bisher bekannten Verfahren das Protein in dem Saft von dem in dem Saft enthaltenen Wasser getrennt, indem man den Saft auf etwa 8O⁰C erhitzt oder Mineralsäuren oder organische Lösungsmittel zugibt, welche das Protein koagulieren. Das Proteinkoagulum wird dann gesammelt, in der Regel-durch" Filtrieren oder Zentrifugieren. Das bisher angewendete übliche Verfahren, welches das Erhitzen und die Zugabe von lösungsmitteln zur Gewinnung der Proteine aus grünen Pflanzen umfaßt, ist in einem Buch von ff.W. Pirie, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1971 j Titel "Leaf Protein, Its Agronomy, Preparation, Quality and Use" beschrieben.

Das Erhitzen des Pflanzensaftes ist teuer ebenso wie die Zugabe einer Säure oder von organischen Lösungsmitteln und außerdem ist eine große Apparatur und viel Energie erforderlich, um das Verfahren nach der Erhitzungsmethode durchzuführen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein billigeres Verfahren und eine billigere Vorrichtung zum Koagulieren und Konservieren des Proteins, das in dem aus grünen Pflanzen ausgepreßten grünen (frischen) Saft enthalten ist, und zur Trennung des Proteins von dem größten Teil des Wassers in dem Saft anzugeben.

Das Prinzip der Erfindung besteht im allgemeinen darin, daß man den aus frischen grünen Pflanzengeweben ausgepreßten Saft einer generellen kurzen anaeroben Fermentation unterwirft, bei der aus den Kohlehydraten in dem Saft organische Säuren gebildet werden. Die Fermentation wird in der Regel durch die Mikroorganismen bewirkt, die in der Fatur auf den grünen blättrigen Pflanzen leben, die in den Saft eingeschleppt werden, und sie wird in der Regel in der anaeroben Atmosphäre eines verschlossenen Fermentationsbehälters durchgeführt. Die gebildete Säure setzt den pH-Wert des Saftes herab und bewirkt, daß das Protein koaguliert. Gleichzeitig wird ein Teil des unerwünschten Chlorophylls und der unerwünschten

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Saponinglycoside oder der anderen toxischen Substanzen in dem Saft zerstört. Unter den anaeroben Bedingungen tritt auch eine geringere Oxydation der ungesättigten Fette und Phenole auf als dann, wenn die Säfte erhitzt werden. Diese Oxydationen ergeben einen unangenehmen, ranzigen Geschmack und verringern den Nährwert der Proteine. Während der anaeroben Fermentation werden auch einige der löslichen Kohlehydrate und ein Teil des Nicht-Proteinstickstoffes in dem Saft in bakterielles Protein umgewandelt. Dieses bakterielle Protein weist einen hohen Gehalt an Cystin und Methionin auf, bei denen es sich um die Grenzaminosäuren in Blattprotein handelt. Außerdem wird die oxydative Zerstörung dieser Aminosäuren, die auftritt, wenn der Saft in Gegenwart von Sauerstoff erhitzt wird, vermieden und dadurch wird der Wert des Proteinkonzentrats als Futtermittel oder Nahrungsmittel gesteigert.

Eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Fermentationsprozesses wird dadurch erzielt, daß man einen Teil der Fermentationsmischung, die bei der am Yortage durchgeführten Fermentation des grünen (frischen) Saftes in dem Fermentationsbehälter erhalten.wird, zurückbehält, um. die nächste Charge von Säften, die dem Behälter zugeführt werden, oder dadurch, daß man ein Inokulum enthaltende, säurebildende anaerobe Bakterien zugibt, zu inokulieren.

Nachdem das Protein in dem Fermentationsbehälter koaguliert worden ist, kann es in Form einer flüssigen Aufschlämmung oder einer Silage daraus entfernt und in einen Vorrats- oder Konservierungsbehälter überführt werden, der ebenfalls gegen Eintritt von Luft abgedichtet ist. Das koagulierte Protein setzt sich an dem Boden des Behälters ab und kann daraus entfernt und als tierisches Beifuttermittel verwendet werden. Die überstehende oder vom Protein befreite Flüssigkeit, die sich in dem oberen Abschnitt des Vorratsbehälter sammelt, wird abgezogen und kann als Düngemittel verwendet werden. Umgekehrt,können die Fermentations- und Konservierungsbehälter (Aufbewahrungsbehälter)'

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zu einer einzigen Einheit kombiniert werden, wie sie nachfolgend als eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer großen Aufbewahrungseinrichtung und einer Walzenpresse mit schematisch dargestellten Teilen;

Pig. 2 eine ähnliche Ansicht wie !"ig. 1, die einen kleinen anaeroben Ferment ationsbehälter und einen großen anaeroben Lagerbehälter mit mit Ventilen versehenen Verbindungsleitungen erläutert;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die einen Extraktor und einen einzigen Behälter im Aufriß zeigt, der als Fermentationsbehälter und als anaerober Lageroder Konservierungsbehälter verwendet wird;

Fig. 4- eine ebene Draufsicht, die z\";ei der Verbindungsleitungen zu dem Behälter gemäß Fig. 3 erläutert;

Fig. 5 eine Längsschnittansicht des unteren Abschnittes der Fermentations- und Lagerbehälter-Kombination, welche eine Anordnung zur Regulierung des Stromes in den Fermentations- und Lagerbehälter für das gelegentliche Mischen zur Unterstützung der Fermentation erläutert;

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4-, in der eine Einrichtung zur Regulierung des Stromes zur Einleitung der Rotation des Inhaltes erläutert, die das Absetzen des Proteinschlammes unterstützt;

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Pig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4·, in der eine Einrichtung zur Regulierung des Stromes zur Entfernung der überstehenden Flüssigkeit erläutert ist; und

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4-, in der eine Einrichtung zur Regulierung des Stromes zur Entfernung des Proteinschlammes erläutert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung (das erfindungsgemäße System) beziehen sich auf die Koagulation von Proteinen, die aus dem grünen Saft gewonnen werden, der aus Luzernepflanzen ausgepreßt wird, die Proteine können aber auch aus dem Saft von anderen grünen Pflanzen, wie z.B. solchen, wie sie in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben sind, gewonnen werden.

Die Luzerne 1, aus der die Proteine hergestellt v/erden sollen, wird normalerweise auf dem Feld zerkleinert und auf einen Wagen geladen, dann wird sie in den Extraktor 2 eingefüllt, der, wie dargestellt, einen Satz Walzen aufweist, um die Zellen zu zerbrechen und den Saft und den faserigen Rückstand auszupressen. Es kann auch eine andere Einrichtung, wie z.B. eine Schneckenpresse, verwendet werden, die zu dem gleichen Ergebnis führt.

Es wurde früher bereits festgestellt, daß dann, wenn man den frischen grünen Saft stehen läßt, eine gewisse Koagulation des Proteins auftritt. Dies wurde bisher jedoch nicht zur Grundlage für die Trennung des Proteins von dem Wasser in dem Saft gemacht, weil dann, wenn der Saft im Kontakt mit dem Sauerstoff an der Luft stehen gelassen wird, schnell aerobe Bakterien und Schimmelpilze wachsen. Die Schimmelpilze erzeugen häufig toxische Mykotoxine. Außerdem führen die aeroben Bakterien, die in Gegenwart von Luft in dem Saft wachsen, zu unerwünschten fäulnisbildenden Veränderungen in dem Saft. Wenn er im Kontakt

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mit der Luft stehen gelassen wird, beginnt der pH-Wert des Pflanzensaftes zu steigen, da Ammoniak und Amine gebildet werden. Der Saft verdirbt bald und wird als Futtermittel und Nahrungsmittel ungeeignet.

Wenn jedoch der frische Saft unter anaeroben Bedingungen aufbewahrt und Sauerstoff ausgeschlossen wird, werden anaerobe Bakterien, die auf der Blattoberflache der grünen Pflanzen, wie Luzerne 1, leben, in den Saft eingeschleppt und beginnen sich' zu vermehren. Diese bilden organische Säuren und der pH-Wert fällt von einem Wert von etwa 6 auf einen Wert zwischen 4- und 5· Bei diesem niedrigen pH-Wert und in Abwesenheit von Sauerstoff wachsen Schimmelpilze nicht. Infolgedessen wird der Saft, nachdem er von der Luzerne 1 abgetrennt worden ist, aus dem Extraktor 2 durch die Leitung 3 in den sauerstoffreien Fermentations- und Konservierungsbehälter (Vorratsbehälter) 4 mittels einer Pumpe oder unter Zuhilfenahme der Schwerkraft transportiert. Gleichzeitig wird das gepreßte Viehfutter (Trockenfutter), von dem der Saft abgetrennt worden ist, mittels der Fördereinrichtung 5 zu einem Gebläse 6 transportiert, welches das Viehfutter (Jrοckenfutuer) durch die Rohrleitung 7 in den oberen Abschnitt des Viehfutterlagerbehälters 8 transportiert, aus dem er dem Vieh gefüttert werden kann. Obgleich einige der Proteine zusammen mit dem aus der Luzerne extrahierten grünen Saft entfernt worden sind, bleiben noch genügend in dem in dem Behälter 8 gelagerten gepreßten Viehfutter (Trockenfutcer) zurück, so daß es die für Wiederkäuerfutter erforderlichen Nährstoffe enthält.

Die Fig. 1 erläutert das in dem Behälter 8 gelagerte Viehfutter 9. Der Behälter 8 ist gegen Eintritt von Luft dicht verschlossen und kann mit einem Entlüftungsbeutel 10, z.B. einem solchen, wie er in der US-Patentschrift 3 193 058 dargestellt ist, versehen sein. Der Beutel 10 liegt auf der Abdeckung des Behälters 8 auf und weist ein Rohr 11 auf, das mit dem Beutel ver-

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bunden ist und sich durch die Abdeckung des Behälters 8 erstreckt. Bei einer plötzlichen Temperaturänderung strömt die Luft, die als Folge der Abnahme des Innendruckes bis auf einen Wert unterhalb Atmosphärendruck die Neigung hat, in die Vorrichtung einzuströmen, stattdessen in den Beutel 10 und dehnt ihn innerhalb des Behälters 8 aus. Umgekehrt führt ein Ansteigen der Temperatur zu einer Erhöhung des Innendruckes, wodurch der Beutel 10 zusammengedrückt wird>und die Luft in dem Beutel wird durch das Rohr 11 herausgepreßt· Es kann auch ein Zwei-Wege-Ventil 12 als Auslaßventil für den Durchgang von Luft nach innen oder für den Durchgang von Gasen aus der Vorrichtung heraus vorgesehen sein, xvenn ungewöhnliche Druckunterschiede auftreten.

Der Fermentationsbehälter 4 ist gegen Eintritt von Luft abgedichtet und kann zu Beginn oder während des Füllens mit Inertgasen, wie Kohlendioxid und Stickstoff, gespült werden, so daß in dem Behälter 4 eine anaerobe Atmosphäre aufrechterhalten wird, wenn die grünen Pflanzensäfte für die anaerobe Fermentation in dem Behälter aufbewahrt werden.

Das Abdichten (Verschließen) des Behälters 4 gegen den Eintritt von Luft kann mittels eines schwimmenden Deckels (nicht dargestellt), beispielsweise eines solchen, wie er in Kohlenwasserstoffvorratsbehältern verwendet wird, erzielt werden oder er kann mit einem Entlüftungssystem versehen sein, wie es beispielsweise in dem Viehfuttervorratsbehälter 8 angewendet wird. Dieses besteht im allgemeinen aus dem durch den Deckel des Behälters 4 mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Beutel 13, so daß Luft in den Beutel 13 eindringen und diesen ausdehnen kann, wenn als Folge von Temperaturänderungen Änderungen des Druckunterschiedes zwischen der äußeren Luft und den Gasen im Innern des Behälters 4- auftreten. Es kann auch ein Ventil 14 mit dem Behälter 4 verbunden sein, so daß im Falle von unüblichen Druckänderungen der Beutel I3 gegen übermäßige Ausdehnung

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geschützt ist.

Es wurde nun gefunden, daß es zweckmäßig ist, daß der Behälter kleine solche Größe hat, daß er die grünen Säfte einer (Tagesernte aufnehmen kann, oder eine solche Größe hat, daß er den grünen Saft eines einzigen Schnittes einer Viehfutterernte aufnehmen kann. Die anaerobe Fermentation der Säfte erfolgt vorzugsweise innerhalb eines Zeitraumes von etwa 24 Stunden.

Zur Einleitung und Durchführung des anaeroben. Fermentationsprozesses ist es zweckmäßig, daß ein Inokulum in dem Fermentationsbehälter 4 enthalten ist. Als Quelle für das Inokulum für die Fermentation der Pflanzensäfte in dem Behälter 4 können die Mikroorganismen verwendet werden, die in der Natur auf den Blättern und Stengeln der grünen Pflanzen leben. In der Regel sind in dem aus den frischen grünen Pflanzen ausgepreßten Saft genügend Bakterien und Hefepilze vorhanden, um eine anaerobe Fermentation des Saftes zu bewirken, vorausgesetzt, daß der Saft unter geeigneten Bedingungen gehalten wird, so daß ein Wachstum der säurebildenden Bakterien auftritt, wodurch der pH-Wert des aufbewahrten Saftes herabgesetzt und das Protein innerhalb von 2 oder 3 Tagen koaguliert wird. Da jedoch das natürliche Inokulum in der Blattoberfläche begrenzt ist und je nach der verwendeten Pflanze und den Witterungsbedingungen variiert, werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn der frische Saft mit etwa 10 bis etwa 3° % des Volumens eines Saftes inokuliert wird, der bereits einer 1- oder 2-tägigen anaeroben Fermentation unterworfen worden ist und einen pH-Wert zwischen 4,5 und 5>O aufweist. Eine kleine Portion dieses Inokulums 15 kann in dem Behälter 4, vorzugsweise an dem Boden des Behälters 4, wie in den Zeichnungen dargestellt zurückgehalten oder von einer anderen Quelle her zugeführt werden. Das zurückgehaltene Inokulum 15 ist reich an anaeroben, säurebildenden Bakterien, die eine schnellere anaerobe Fermentation bewirken,

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so daß innerhalb von 24- Stunden der pH-Wert abfällt und die Pro.teinkoagulation normalerweise innerhalb dieses Zeitraumes beendet werden kann. Es ist auch möglich, aus einer Behälterkultur oder einem künstlichen Medium, das Zellen oder Sporen von säurebildenden anaeroben Bakterien enthält, ein Inokulum zuzusetzen.

Während des Fermentationsprozesses haben die Proteine in dem Saft in dem Behälter 4- die Neigung, zu koagulieren oder in einen gerinnselartigen Zustand überzugehen. Das durch anaerobe Fermentation hergestellte Proteinkoagulum ist besser löslich, wenn der pH-V/ert erhöht wird, als das durch Hitzekoagulation hergestellte Koagulum. Durch die Hitzekoagulation wird das Protein denaturiert und das Protein wird unlöslich. Durch die Fermentation wird nicht das gesamte Protein denaturiert, da das Protein aus dem anaeroben Fermentationsprozeß bessere funktioneile Eigenschaften hat als das durch Hitzekoagulation hergestellte Protein. Das durch anaerobe Fermentation hergestellte Proteinkoagulum hat auch einen besseren Geschmack als der nicht-koagiilierte grüne Saft oder das durch Erhitzen des Saftes erhaltene Koagulum. Es wird von Nicht-Wiederkäuern (Tieren mit nur einem Magen), wie z.B. Schweinen und Hühnern, leichter aufgenommen.

Die von dem Extraktor 2 zu dem Bodenabschnitt des Behälters 4· führende Leitung 3 erstreckt sich durch die reversible Pumpe 16, die durch geeignete Ventilstellung innerhalb der Pumpe arbeitet und eingeschaltet wird, um die grünen Säfte in der Leitung 3 in den Fermentationstrehälter 4- zu pumpen. Die Leitung 3 ist mit Ventilen 17» 18 und 19 versehen, die dann, wenn sie offen sind, den Strom der Säfte durch die Leitung 3 zu dem Fermentationsbehälter 4- kontrollieren.

Nach Beendigung des anaeroben Fermentationsprozesses in dem Behälter 4-, der wie vorstehend beschrieben abläuft, wird das

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in Form einer flüssigen Silage gebildete Proteinkoagulum in die verschlossene Vorratseinrichtung 20 transportiert. Ein Sammelrohr 21 steht in verschiedenen Höhen über kurze Leitungen 22, 23, .24- bzw. 25, von denen jede ein Ventil 26 aufweist, mit dem Fermentationsbehälter 4- in Verbindung. Das Sammelrohr 21 ist mit dem Rohr' 3 verbunden an einer Verbindungsstelle, die unmittelbar vor der Stelle angeordnet ist, an der die Leitung 3 die grünen Säfte durch die Pumpe 16 transportiert, und ein Ventil 27 ist benachbart zu der Verbindungsstelle zwischen dem Sammelrohr 21 und der Leitung 3 angeordnet. Wenn das Proteinkoagulum aus dem' Fermentationsbehälter in die verschlossene Lagereinrichtung 20 ausgetragen werden soll, sind die Ventile in der Leitung 3 geschlossen. Das Ventil 27 und beispielsweise das Ventil 26 in der Leitung 24- werden geöffnet und die Pumpe 16 wird eingeschaltet. Das Proteinkoagulum strömt dann durch die Leitung 24- und das Sammelrohr 21 in die Leitung 3 und durch die Pumpe 16. Eine Leitung 28 steht mit der Austragsseite der Leitung 3 in Verbindung und führt zu dem Bodenabschnitt des Vorratsbehälters 20, wodurch, das Proteinkoagulum dahin gelangt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Ventile 29 und 30 in der Leitung 28 offen und das Ventil 31 in der mit der Leitung 3 in Verbindung stehenden Leitung ist geschlossen.

Y/enn die Leitung 3 zum Füllen des Fermentationsbehälters 4 mit grünem Saft oder zum Transport des Proteinkoagulums zu der Leitung 28 und dann zu dem Vorratsbehälter 20 verwendet wird, wird die mit der Leitung 3 in Verbindung stehende Austragsleitung, die von der Pumpe 16 ausgeht, durch das'Ventil 34- geschlossen. Gleiches gilt für das Ventil 35 in der Leitung 36, die von dem Sammelrohr 37 ausgeht, das durch kurze Rohre 38, 39, 4-0, 4-1, 4-2 und 4-3, die in verschiedenen Höhen an dem Behälter 20 befestigt sind, mit dem Lagerbehälter 20 in Verbindung steht. Jedes der kurzen Rohre weist ein Ventil 44- zur Regulierung des Durchflusses durch die geweiligen Rohre auf.

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Die Lagereinrichtung ist auch- so konstruiert, daß sie gegen den Eintritt von Sauerstoff verschlossen werden kann wie der Erntelagerbehälter 8, so daß darin eine anaerobe Atmosphäre aufrechterhalten werden kann. Infolgedessen ist die Lagereinrichtung 20 gegen den Eintritt von Luft als Folge einer Änderung des D_ruckunterschiedes zwischen der äußeren Atmosphäre und den Gasen in der Einrichtung beispielsweise mittels eines Entlüftungsbeutels 45,geschützt, der innerhalb des oberen Abschnittes der Einrichtung oder des Behälters 20 aufgehängt ist und durch die Rohrleitung 46, die sich durch die Abdeckung der Einheit hindurch erstreckt, mit der Atmosphäre in Verbindung steht. In dem Behälter 20 wird auch ein Entlüftungsventil verwendet, um eine übermäßige Ausdehnung . des Entlüftungsbeutels 45 bei ungewöhnlichen Änderungen des Druckunterschiedes zwischen der Innenatmosphäre und der Außenatmosphäre, denen der Behälter 20 ausgesetzt ist, zu verhindern.

In dem Lagerbehälter 20 setzt sich das Proteinkoagulans 48, wie in den Zeichnungen dargestellt, an dem Boden des Behälters 20 in Form eines Schlammes ab und die überstehende oder von Protein befreite Flüssigkeit 49 sammelt sich in dem oberen Abschnitt des Behälters. Die Flüssigkeit 49 wird aus dem oberen Abschnitt des Behälters 20 durch eines der Rohre 38, 39 oder 40 abgezogen. Wenn beispielsweise die Ventile 44, 35 und 34 geöffnet und die Pumpe 16 gestartet werden, fließt die Flüssigkeit 49 zu dem Sammelrohr 37j von da durch die Leitung 36, die Leitung 3 "und durch die Pumpe 16 und wird durch die Leitung 33 beispielsweise in einen Tankwagen oder in ein Futtersilo (nicht dargestellt) abgelassen. Die Flüssigkeit 49 enthält Mineralien und etwas Protein und wenn sie abgezogen und in einen Tankwagen abgefüllt wird, kann sie als Düngemittel ver- · wendet werden. .

Der Proteinschlamm 48 seinerseits kann auf ähnlichem Wege durch Öffnen des Ventils 44 entweder in der Leitung 42 oder in der Leitung 43 abgezogen werden. Auch durch Öffnen der Ventile 30,

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51 und 34- und durch Starten der Pumpe 16 kann der Sch.la.Tnm aus dem kegelförmigen Bodenabschnitt des Behälters 20 durch die Leitungen 28 und von da durch die Leitung 3 und die Pumpe 16 ausgetragen werden und durch die Leitung 33 das System verlassen. Bei dem Proteinschlamm handelt es sich um eine schlammartige Substanz, die.als Beifuttermittel zusammen mit Maissilage, geschältem Mais oder wiederangerührtem Trockenkorn oder irgendwelchen Futtermitteln, die einen Proteinmangel aufweisen, verwendet werden. Es kann auch eine andere Art des Abzuges angewendet werden, beispielsweise das direkte Fließen der Flüssigkeit 49 durch eine Leitung direkt zu einer Düngerverteilungseinrichtung oder dgl., wobei mittels einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) oder unter dem Einfluß der Schwerkraft die Flüssigkeit aus der Einrichtung abgezogen werden-kann.

Bei der dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung entspricht der Extraktor 50 dem Extraktor 2 der ersten Ausführungsform der Erfindung, in den grüne Pflanzen-51, wie z.B. Luzerne, nach dem Abschneiden eingefüllt werden, und die Pflanzen werden dann gepreßt, um die Zellen aufzubrechen und den Saft und den faserigen Rückstand auszupressen. Wie in der ersten Ausführungsform transportiert eine Fördereinrichtung den gepreßten faserigen Rückstand zu einem Gebläse und von da in einen verschlossenen Lagerbehälter, die beispielsweise dem Gebläse 6 und dem Lagerbehälter 8 entsprechen, wie sie in Fig. 1 der ersten Ausführungsform dargestellt sind.

Der Extraktor 50 kann in dem unteren Abschnitt kegelförmig sein und er weist eine Verlängerung in dem Boden auf, der die Schlauchverbindung 52 enthält, mit der der flexible Schlauch oder die Leitung 53 verbunden werden können. Benachbart zu dem Extraktor 50 kann die reversible Pumpe 5^ angeordnet sein und die Pumpe 54- ist mit der unteren festen Leitung 55 und der oberen festen Leitung 56 versehen, von denen jede mit einer

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Schlauchverbindung 57 ausgestattet ist. Die flexible Leitung 53, die von dem Extraktor 50 ausgeht, steht mit der untersten Schlauchverbindung 57 der Pumpe in Verbindung und eine andere flexible Leitung 58 steht an einem Ende mit der obersten Schlauchverbindung 57 in Verbindung, während das andere Ende der Leitung 58 an der Schlauchverbindung befestigt ist, die sich an einer festen Leitung 59 befindet, die von dem Boden des Fermentations- und Konservierungsbehalters 60 ausgeht. Die Leitung 59 weist ein Ventil 61 zum Öffnen und Schließen der Leitung auf.

Wenn nun aus den Pflanzen 5"! extrahierter frischer grüner Saft in den Behälter 60 transportiert werden soll, werden die flexiblen Leitungen oder Schläuche 53 und 58 mit ihren jeweiligen Schlauchverbindungen verbunden, das Ventil 61 wird geöffent und die Pumpe ^A- wird gestartet. Der Saft strömt dann durch den Schlauch 53, die Pumpe 54- und den Schlauch 58 in den unteren Abschnitt des Behälters 60. Der frische Saft wird dadurch mit dem Xnokulum gemischt, bei dem es sich um Saft handelt, der vorher fermentiert und in dem Behälter 60 zurückgehalten worden ist. Der Fermentations- und Konservierungs (Aufbewahrungs)-Behälter stellt eine Kombination aus dem Fermentationsbehälter 4 und dem Konservierungs— bzw. Aufbewahrungsbehälter 20 dar, die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert sind, und er hat daher eher die Größe des Lager- oder Konservierungsbehalters 20 als des Fermentationsbehälters 4.

Wie bei den Behältern 4 und 20 wird innerhalb des Behälters eine anaerobe Atmosphäre aufrechterhalten, indem man den Eintritt von Luft verhindert. Auch dies kann unter Verwendung eines schwimmenden Deckels (nicht dargestellt) oder wie bei den Behältern 4 und 20 mit einem Entlüftungsbeutel 62 geschehen, der im Innern des Behälters 60 unterhalb der Abdeckung desselben aufgehängt ist und durch die Rohrleitung 63 mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht, so daß der Druckunterschied zwischen

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dem Gas im Innern des Behälters und der Außenatmo Sphäre aus geglichen werden kann, um den Eintritt von luft in das Innere des Behälters 60 zu verhindern. Ein Entlüftungsventil 64 ist mit dem Behälter 60 verbunden, um den Eintritt von Luft oder den Austritt von Gasen zu ermöglichen, wenn extreme Temperaturänderungen auftreten. Der Behälter 60 ist mit einer Reihe von Einlaß-Leitungsverbindungen 65 bis 7"· versehen, von denen jede ein Ventil 72 zum Öffnen und Schließen der Leitung aufweist.

Die Leitungsverbindungen 65 bis 71 sind vorzugsweise in einen schrägen Winkel im Verhältnis zu dem Behälter 60, wie in Fig. dargestellt, angeordnet, so daß innerhalb des Behälters 60 eine schwache Rotation erzielt werden kann, wobei die jeweiligen Leitungsverbindungsstücke in einigen Fällen als Einlasse und in anderen Fällen als Auslässe fungieren. Die Leitungen 6? und 68 sind in der Fig. 4 dargestellt, um die schräge Orientierung der Leitungsverbindungen zu erläutern. Wenn es erwünscht sein sollte, kann der flexible Schlauch 58 mit irgendeiner der Leitungsverbindungen 65 bis 71 verbunden werden, um den Behälter mit frischem Saft zu füllen. Dies ist jedoch in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Die Fig. 5 und 6 der beiliegenden Zeichnungen erläutern den Mischvorgang, der in dem Behälter 60 durchgeführt werden kann.

In der Fig. 5» cLie eine T_eilansicht des Behälters 60 zeigt, ist der flexible Schlauch 73 an dem oberen Ende mit der Leitungsverbindung 67 und an dem anderen Ende mit der unteren Leitung 56 der Pumpe ^A- verbunden. Ein zweiter flexibler Schlauch. 74 ist mit der unteren Leitung 55 der Pumpe 54- und mit der festen Verbindung 59 in dem unteren Abschnitt des Behälters 60 verbunden. Wenn die Ventile 72 und 61 geöffnet werden und die Pumpe 54 gestartet wird, fließt der Strom des darin aufbewahrten Schlammes aus dem Behälter 60 durch die Verbindungsleitung 67» durch die vorstehend beschriebenen Schläuche 73, 74-» durch die Pumpe 54- und durch die Verbindungsleitung 59 in <ien Bodenab— schnitt des Behälters 60. Dadurch wird ein gelegentliches oder

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intermittierendes Mischen erzielt, wodurch die Fermentation in der anaeroben Atmosphäre in dem Behälter unterstützt und Schaum entfernt wird. Der Strom kann durch Umkehren der Pumpe 54· umgekehrt werden.

In Fig. 6 ist das obere Ende des flexiblen Schlauches 73 mit der Leitungsverbindung 68 und mit der oberen Leitung 56 der Pumpe 54· verbunden. Der flexible Schlauch 74- ist an einem Ende mit der Leitungsverbindung 67 und an dem anderen Ende mit der unteren Leitung ^ der Pumpe 54 verbunden. In der Darstellung gemäß 5¹Xg. 6 beginnt dann, wenn die .Ventile in den Leitungsverbindungen 67 und 68 offen sind und die Pumpe 54- gestartet wird, das darin aufbewahrte Material aus dem Behälter 60 in dem Schlauch 74- durch die Pumpe ^A- zu fließen und es fließt dann durch den Schlauch 73 und die Leitungsverbindung 68 in den Behälter 60 zurück. Dieser geschilderte Strom dient dazu, den Inhalt des Behälters in Rotation zu versetzen, um das Absitzen des Proteinschlammes in dem Behälter 60 zu unterstützen. Der Strom kann durch Umkehren der Pumpe 54- umgekehrt werden und durch die schrägen Leitungsverbindungen, wie sie in Pig. 4- dargestellt sind, kann leicht eine Rotation des Inhaltes herbeigeführt werden.

In den Strömen des Tankinhalts, wie sie in bezug auf die Pig. und 6 vorstehend beschrieben worden sind, werden die besten Ergebnisse dann erhalten, wenn der Strom auf einen im allgemeinen langsamen Strom beschränkt ist, so daß der Fermentationsprozeß nicht übermäßig gestört wird.

Die Pig. 7 erläutert den Strom zur Entfernung der überstehenden Flüssigkeit, die sich in dem oberen Abschnitt des Behälters 60 · bildet, wenn sich das Eroteinkoagulum 75 an äem Boden des Behälters 60 absetzt und der anaerobe Fermentationsprozeß beendet ist. Wie in dieser Fig. dargestellt, ist der flexible Schlauch 73 an einem Ende mit der Leitungsverbindung 68 und an dem anderen Ende mit der oberen Leitung 56 der Pumpe 54- verbunden. Der Schlauch 74· ist seinerseits mit der unteren Leitung ^3

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Pumpe 54- verbunden. Wenn das -Ventil 72 in der Leitungsverbindung 68 geöffnet und die Pumpe 54- gestartet wird, wird die überstehende Flüssigkeit aus dem Behälter 60 in einen Tankwagen gepumpt,,beispielsweise für die Verteilung auf Feldern als Düngemittel oder für den Transport in eine Viehfutterherstellungsanlage.

Die Fig. 8 erläutert den Strom aus dem Behälter 60 zur Entfernung des Proteinschlammes. Wie in dieser Fig. dargestellt, ist der flexible Schlauch 73 an einem Ende mit der festen Leitung 59 in dem Bodenabschnitt des Behälters 60 und an dem anderen Ende mit der unteren Leitung 55 &er Pumpe 54- verbunden. Der Schlauch 74- ist seinerseits mit der oberen Leitung 56 der Pumpe 54- verbunden. Wenn das Ventil 61 geöffnet und die Pumpe 54- gestartet wird, wird der Proteinschlamm aus dem unteren Abschnitt des Behälters 60 abgezogen und in ein Futtersilo gepumpt oder in einen-Tankwagen (nicht dargestellt) eingefüllt.

Die zur Entwicklung der Erfindung durchgeführten Versuche, wie sie in den xreiter unten folgenden Tabellen und in den folgenden Beispielen angegeben sind, zeigen, daß das erfindungsgemäß zur Ausfällung und Konservierung des bei dem anaeroben Fermentationsprozeß gebildeten Proteins angewendete Fermentationsverfahren viele Vorteile gegenüber einem Verfahren zur Koagulation der Proteine durch Wärme hat.

Die nachfolgend angegebene Tabelle dient der Stützung der pH-Wertangabe in den weiter unten beschriebenen Beispielen, wobei aus der folgenden Tabelle Daten in bezug auf die pH-Wertänderung bei der Fermentation von Säften aus verschiedenen Pflanzen zu entnehmen sind.

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Tabelle I

Pflanze	pH-Wert des frischen Saftes	ρΞ-7/ert nach 24-stündiger Fermentation
Luzerne	5,8 - 6,0	4,2 - 4,5
Mais		3,4
Hafer	.5,6	3,7
Erbsenkletterpflanzen	5,6	3,8
Rasengras	5,5	4,2
Pängolagras	5,7	4,2
Kaygras	6,0	4,0
Elefant engras	*3,7*	4,2
Sudangräs	5,5	3,6

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf "beschränkt zu sein.

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Beispiel 1 -

Einer der ersten Versuche wurde in der Weise durchgeführt, daß grüner Saft aus frischen grünen Blatt- und Stengelgeweben von Luzerne (Medicago sativa) mittels einer kleinen Schneckenpresse aus rostfreiem Stahl herausgepreßt wurde. Der pH—Wert dieser frischen Luzerne-Säfte lag nahe bei pH 6. Eine bestimmte Menge des frischen grünen Saftes (von nur 100 ml bis zu 2000 ml) wurde in Erlenmeyer-Kolben oder Flaschen eingefüllt. Der Sauerstoff oberhalb des Saftes wurde durch Stickstoff verdrängt und der Kolben oder die Flasche wurde geschlossen und mit einem Gummistopfen mit einem Wasser- oder Bunsenventil abgedichtet, so daß es möglich war, die während der anaeroben Fermentation gebildeten Gase entweichen zu lassen, ohne daß Luft in das Gefäß eintreten konnte. In einigen Fällen wurde eine geringe Menge von gemahlenen Weizen oder Mehl dem Luzerne-Saft zugesetzt, um seinen Kohlehydratgehalt zu erhöhen. Wie in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben, fiel der pH-Wert des frischen (grünen) Saftes innerhalb von 1 bis 3 Tagen von einem Wert von 6 bis auf einen Wert zwischen ¹I-,2 und 4,5 und am Boden setzte sich ein olivgrünes Eroteinsediment oder-Koagulum ab. Die Flüssigkeit oberhalb des Sedimentes war infolge der darin suspendierten Bakterienzellen trübe. Das Proteinsediment oder-Koagulum wurde durch Zentrifugiren der Fermentationsmischung oder durch Absaugen der überstehenden Flüssigkeit gesammelt. Diese Trennung wurde im allgemeinen nach einer Fermentationsdauer von 12 bis 72 Stunden durchgeführt. Bei einigen Versuchen wurde die Fermentationsdauer jedoch auf längere Zeiträume ausgedehnt, um zu sehen, wie lang sich die Mischung halten würde. Während der Fermentation wurde etwas Gas gebildet. Nach Beendigung der Gasbildung wurde das Bunsen- oder Wasserventil für. eine längere Aufbewahrung bei Raumtemperatur durch einen dichten Gummistopfen ersetzt. Die grüne Farbe der überstehenden Flüssigkeit änderte sich während, der längeren Fermentation und Aufbewahrung von Hellbraun nach Dunkelbraun. Diese Aufbewahrungsdauer wurde auf mehr als ein Jahr

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ausgedehnt und der Inhalt der Flaschen wies stets einen niedrigen pH-Wert auf und es traten keine Anzeichen von einer FäulnisζerSetzung auf. Demgegenüber unterlagen die frischen Luzernesaft-Frohen, die Licht ausgesetzt waren, einer aeroben Fermentation, ihr pH-Wert stieg innerhalb von 2 Tagen an und ein unangenehmer fauliger Geruch zeigte eine Zersetzung an. Innerhalb von wenigen Tagen wurde der faulige Geruch so übel, daß ,die frischen Saftproben, die der Luft ausgesetzt worden waren, ausgeschüttet werden mußten.

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei diesmal das frische Luzernegewebe durch ein grünes Blatt- und ■ Stengelgewebe von Mais (Zea mays), der abgeschnitten wurde, als sich gerade die Ihren zu bilden begannen, ersetzt. Der pH-Wert des Saftes des Maises nahm von 5»5 auf 3,4- ab, wie die oben angegebene Tabelle I zeigt^und es bildete sich ein Proteinkoagulum.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde das Luzernegewebe des Beispiels 1 durch grünes Stengel- und Blattgewebe von Hafer (Avena sativa) ersetzt, der abgeschnitten worden war, als- sich die Köpfe zu formen begannen, und die dabei erhaltenen pH-Werte sind in der weiter oben angegebenen Tabelle I angegeben.

Beispiel 4-

Das Luzernegewebe des Beispiels 1 wurde durch frische Rasengrashalme ersetzt. Diese Grashalme bestanden aus einer Mischung von Gräsern, die von einem fertigen Rasen mittels eines Rotationsrasenmähers abgeschnitten worden waren. Der. Saft wurde mittels einer Schneckenpresse aus den Grashalmen herausgepreßt.

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Es wurden Proben der Feststoffe und der überstehenden Flüssigkeit aus dem Rasengrassaft entnommen, der einer 26-stündigen, 50-stund ig en und 7^Z}~stündigen anaeroben Fermentation unterworfen worden war. Diese Proben und eine Probe des nicht— fermentierten frischen Saftes wurden hydrolysiert und auf ihre Amino s äure zus amme ns et zung hin analysiert. Diese Aminosäureanalysen zeigten, daß der Rasengrassaft, der 26 Stunden lang fermentiert worden war, 15 % mehr Protein, errechnet aus dem Aminosäuregehalt, als der nicht-fermentierte frische Saft enthielt, wie in der obigen Tabelle I angegeben ist. Uach 50 und 74 Stunden betrug diese Zunahme 17 % bzw. 21 %. Dieser Yersuch zeigt, daß ein Teil des Kohlehydrats und des Mcht-Proteinstickstoffes in dem Rasengrassaft während der anaeroben Fermentation in bakterielles Protein umgewandelt worden war. Daher kann durch eine kurze anaerobe Fermentation des Grünpflanzensaftes die Proteinmenge, die aus dem Saft des grünen Pflanzengewebes gewonnen werden kann, erhöht v/erden.

Beispiel 5

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei diesmal das Luzernegewebe durch frisches Blatt- und Stengelgewebe des unter der Bezeichnung Pangolagras (Digitaria decumbems) bekannten tropischen Grases, wie in der obigen Tabelle I angegeben, ersetzt wurde. Dieses tropische Gras wurde in einem Gewächshaus gezüchtet und war, als es geschnitten wurde, etwa 45,7 cm (18 inches) hoch und die dabei erhaltenen Ergebnisse lagen in der gleichen Größenordnung wie diejenigen des Beispiels 1 und der pH-Wert des frischen Saftes nahm, wie aus der obigen Tabelle I hervorgeht, nach 24-stündiger Fermentation von 5,7 bis auf 4,2 ab.

Beispiel 6

Das Luzernegewebe des Beispiels 1 wurde durch das unter der Bezeichnung Elefantengras (Dennisetum purpureum) bekannte

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tropische Gras ersetzt. Dieses Gras wurde von einer lokalen Feldanpflanzung erhalten. Das Gras war etwa 1,20 m hoch, als es geschnitten wurde. Der Saft, der leicht aus dem Blatt- und Stengelgewebe herausgepreßt werden konnte, wies eine gute anaerobe Fermentation auf und auf dem Boden der Fermentationsflasche setzte sich ein Proteinschlamm ab. Die in der obigen Tabelle I angegebenen Daten zeigen, daß der pH-Wert des frischen Saftes nach 24-stündiger Fermentation von 5,7 auf 4-, 2 abnahm.

Beispiel 7

Um festzustellen, ob die anaerobe Fermentation von frischem Grünpflanzensaft in einem größeren Maßstabe, wie er für Farmbetriebe erforderlich wäre, durchgeführt werden könnte, wurden Fermentationen in einem zylindrischen 379 1 (100 gallons)-Behälter mit einem Durchmesser von 73»5 cm und einer Tiefe von 100 cm durchgeführt. Der grüne Saft in diesem Behälter wurde mit einem schwimmenden kreisförmigen Deckel mit einem Durchmesser von etwa 72,5 cm bedeckt, der aus einer 1,9 cm (3/4-inch) dicken Preßspanplatte geschnitten worden war. Dieser Deckel schwamm oben auf dem Saft, um eine Sauerstoffdiffusion in die Flüssigkeit zu verhindern und dadurch anaerobe Bedingungen aufrechtzuerhalten. Außerdem wurde oben auf diesen Deckel ein loser passender Metalldeckel gelegt, um die Fermentationsgase in dem oberen Teil des Behälters zu halten.

Frische Luzerne, die mit einer Farm-Erntemaschine abgeschnitten und zerhackt worden war, wurde durch eine große Schneckenpresse geführt, die den grünen Luzernesaft herauspreßte. 214-,5 kg (4-74- lbs) dieses frischen Saftes wurden in den Behälter eingefüllt und 56 kg (124- lbs) Inokulum, das hergestellt worden war durch anaerobe Fermentation des am Tage zuvor ausgepreßten Luzernesaftes in mit einem Bunsenventil verschlossenen Milchkannen, wurden zugegeben. Das Inokulum wurde mit dem frischen Saft gemischt, der dann mit dem schwimmenden Deckel abgedeckt wurde, und einer 20-stündigen anaeroben Fermentation unterworfen.

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Während dieser Zeit fiel der pK-rfert des Saftes von 6 auf einen Wert zwischen 4-,2 und 4-, 5 und es bildete sich ein Proteinkoagulunu Die gesamte Fermentationsmischung wurde dann in einer Sharpies-Hochgeschwindigkeitszentrifuge zentrifugiert, um das Proteinkoagulum zu sammeln. Etwa 5 % des Gewichtes der fermentierten Mischung wurden als dickes Proteinkoagulum gesammelt. Diese Paste enthielt 31 % G-esamtfeststoffe. Die Aminosäureanalyse zeigte, daß sie 4-1 % Protein, bezogen auf die Trockenfeststoffe, enthielt.

Beispiel 8

Das Beispiel 9 wurde wiederholt, wobei diesmal jedoch der Behälter bis zu einer Tiefe von 72 cm mit frischem Luzerne— saft gefüllt wurde, der nur 5 1 Inokulum enthielt, das aus Luzernesaft hergestellt worden war, der einer vorherigen 24— stündigen anaeroben Fermentation unterworfen wurde, nachdem diese Mischung 72 Stunden lang, bedeckt mit dem schwimmenden Deckel, fermentiert worden war, wurde eine braune trübe überstehende Flüssigkeit von einem dicken Proteinsediment oder -schlamm abgetrennt, der sich auf dem Boden abgesetzt hatte. Diese Abtrennung erfolgte durch Absaugen der überstehenden Flüssigkeit. Das Absaugen wurde unter Verwendung eines Gummischlauches und eines Rohres mit einer kreisförmigen Scheibe durchgeführt, die unmittelbar unterhalb des Einlasses angeordnet war und das mechanische Vermischen der überstehenden Flüssigkeit mit dem Sediment verringerte. Die Tiefe der überstehenden Flüssigkeitsschicht, die abgesaugt wurde, betrug 34· cm. Das Proteinsediment oder der Proteinschlamm füllte den Bodenabschnitt des Behälters bis zu einer Tiefe von 24- cm aus. Proben der überstehenden Flüssigkeit und des Sediments wurden für die Analyse zurückbehalten. Die mineralische Analyse der überstehenden Flüssigkeit zeigte, daß sie 4-,4- % Gesamtfeststoffe enthielt, die, bezogen auf das Trockengewicht, 0,19 % Stickstoff, 24-5 ppm Phosphor und 5610 ppm Kalium enthielten.' Die überstehende

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Flüssigkeit stellt somit ein wertvolles flüssiges Düngemittel dar. Da Methionin und Cystin bekanntlich die Grenzaminosäuren in Luzerneprotein darstellen, wurde eine sorgfältige Analyse im Hinblick auf die Aminosäuren Methionin und Cystin in frischem nicht-fermentiertem Gesamtsaft und in der überstehenden Flüssigkeit und in dem Sediment der oben beschriebenen anaeroben Fermentation durchgeführt. Das Methionin wurde durch Oxydation zu Methioninsulfon bestimmt, während das Cystin durch Oxydation zu Cysteinsäure vor der Säurehydrolyse und der Ionenaustäuschchromatographie bestimmt wurde. Die Analysen zeigten, daß durch die anaerobe Fermentation der Methionengehalt um 13 % gegenüber demjenigen des frischen Gesamtsaftes anstieg. Während der anaeroben Fermentation wurde ein großer Teil des löslichen Kohlehydrats und des Uicht-Proteinstickstoffes in bakterielles Protein umgewandelt. Dieses bakterielle Protein wies einen hohen Methioningehalt auf und somit war der Methioningehalt in der Mischung aus Luzerne und bakteriellem Protein höher als derjenige in dem frischen Luzerne-Toll saft.

Eine ähnliche Amino säure ana Iy se und ein ähnlicher Vergleich wurden mit dem durch Erhitzen und anaerobe Fermentation von Luzerne gebildeten Proteinkoagulum durchgeführt. Die nachfolgend angegebene Tabelle enthält die Daten, die bei dieser Analyse nach der anaeroben Fermentation, die in 379 bis 757 1 (100 bis 200 gallons)-Behältern durchgeführt wurde, gesammelt wurden.

Tabelle II

Probe Protein- GMS-Aminosäure/100 g Gesamtgehalt amino säur e&

(bezogen ^{LYS CYS} ^ ¹^ ' ■ auf das
Trockengewicht)

erhitztes Luzerne-Konzen- ha ■* <=; Λς " 1 *z ο on q or trat (sprühgetrocknet) ^¹ ^ ^b'^{bX η}'^{55 2}'²" ⁸'⁸⁶ fermentierter Luzerne- ₂9,7 5,38 1,83 2,55 9,4-6 schlamm (sprühgetrocknet)

fermentierte Luzerne 45,6 6,48 1,96 2,75 9,63

(zentrifugiert, gewaschen

und gefriergetrocknet) -_6og831 / _{Ό 8} 9 1

Das durch. Fermentation erhaltene Proteinkuagulum enthielt um 41 % mehr Cystin und um 13 % mehr Methionin als das durch Erhitzen des Saftes gebildete Proteinkoagulum.

Die folgende Tabelle erläutert die enzymatisch^ Freisetzung von Aminosäuren aus dem erhitzten, sprühgetroclaieten Proteinkonzentrat von Luzerne und dem fermentierten, ofengetrockneten Schlamm von Luzerne nach dem Digerieren mit Pepsin und anschließend mit Panter eatin.

Tabelle. III

Probe freigesetzte GMS-Aminosäuren/1OO g Gesamtaminosäuren insgesamt LTS ÜTB HT" MET-* O ' 33ED *""

erhitzt 17,9 1,77 - 0,24 6,79 2,51

fermentiert 20,9 1,51 1,06 0,48 - 2,87

Die obige Untersuchung der Hydrolyse des fermentierten und erhitzten Luzerne-Proteinkoagulums durch die Verdauungsenzyme Pepsin und anschließend Pakreatin zeigt, daß das Cystin 1 % der aus dem fermentierten Koagulum freigesetzten Gesamtaminosäure darstellte, daß jedoch kein Cystin aus dem erhitzten Eoagulum freigesetzt wurde. Die enzymatische Freisetzung von Methionin aus dem fermentierten Koagulum war doppelt so hoch wie diejenige aus dem durch Erhitzen gebildeten Koagulum. Methioninsulfoxid wurde zwar aus dem erhitzten Koagulum, nicht jedoch aus dem fermentierten Koagulum freigesetzt. Die in der obigen Tabelle III angegebenen Daten lassen vermuten,- daß beim Erhitzen eine oxydative Zerstörung der Schwefelaminosäuren auftritt, daß diese jedoch nicht auftritt.oder vermindert ist, wenn eine anaerobe Fermentation von grünen Pflanzen, wie Luzerne, angewendet wird.

Die folgende Tabelle IV enthält Daten in bezug auf die Ergebnisse von Rattenfütterungsversuchen, die das aufgenommene

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Protein,- die Gewichtszunähme, den Proteinwirkungsgrad (P.E.R.) von Casein, das erhitzte, sprühgetrocknete Luzerneproteinkon— zentrat und den ofengetrockneten Proteinschlamm von Luzerne mit 10 % Protein angeben.

Tabelle 17

Probe aufgenommenes Gewichts- korrigierter

Protein (g/2 zunähme P.E.R.

■ __ Wochen) (g/2 Wochen)

Casein

erhitztes Proteinkonzentrat

fermentierter
Schlamm

14-	,9	I	0	• 3	64-	,8	I	1	,8	2,	5
9	Λ	I	0		19	,2	I	1		1,
10	,2	I	0		29	+	2	,7	.1,	7

Eroteinwirkungsgrad (P.E.E.) -

Protein

Die Daten in der vorstehenden Tabelle IY zeigen, daß die Ratten, die mit dem erhitzten koagulierten Protein gefüttert wurden, eine durchschnittliche Gewichtszunahme von nur 19j8 g und einen korrigierten Proteinwirkungsgrad von 1,1 aufwiesen. Die Ratten, die mit dem durch Fermentation koagulierten Protein gefüttert wurden, wiesen dagegen eine Gewichtszunahme von 29,2 g und einen korrigierten Proteinwirkungsgrad von 1,7 auf. Infolgedessen war das Wachstum der Ratten mit durch anaerobe Fermentation hergestelltem Protein besser als mit durch Erhitzen hergestelltem Protein, jedoch geringer als beim Füttern mit Casein und diese Ergebnisse wurden erzielt, obgleich Ratten den Geschmack von Luzerne nicht mögen.

Beispiel 9

Die in Beispiel 1 beschriebene anaerobe Fermentation wurde wiederholt, wobei diesmal das Proteinsediment oder -koagulum durch Zentrifugieren nach 1-, 2- und 4~tägiger Fermentation

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gesammelt wurde. Die Sedimente wurden, unter Anwendung des Von B.E. Knuckes, S.G. Witt, R.E. Moller und E.H. Bickoff in "Journal of the Association of Official Analytical Chemists", Band 54-, Seiten 769-772 (1972), beschriebenen Verfahren auf ihren Gehalt an Xanthophyll und Earotin hin analysiert. Die Analysen zeigten, daß das nach 1,2 und 4- lagen gesammelte Proteinsediment pro 0,454- kg (1 lbs) Trockenmaterial jeweils 813, 736 bzw. 763 mg Xanthophyll enthielt. Die Mcht-Epoxid-Xanöpphyll-Gehalte betrugen 774-, 768 und 795 mg. Der Karotingehalt betrug 465, 613 und 680 mg pro 0,4-54-kg (1 lbs) Trockenmaterial nach 1-, 2- und 4~tägiger anaerober Fermentation. Die Analysen zeigen somit, daß das Xanthophyll- und das Kar ο tin während der anaeroben Fermentation nicht zerstört wurden.

Ein weiterer Versuch zeigte, daß der Xanthophyll— und Karotin-Gehalt des durch anaerobe Fermentation von Luzernesaft hergestellten Proteinkonzentrats höher waren als in dem. gleichen Proteinkonzentrat, das nach dem üblichen Verfahren durch Wärme— koagulation des Proteins aus dem gleichen Saft hergestellt worden war.

Beispiel 10 ■

Dieses Beispiel zeigt, daß die anaerobe Fermentation zum Konservieren des feuchten Proteinkoagulums angewendet werden kann, das durch Erhitzen des aus Luzerne, Hafer, Mais, Raygras und Rasengras ausgepreßten grünen Saftes- hergestellt wurde. Das feuchte Proteinkoagulum, das durch Erhitzen des ausgepreßten Saftes auf 80⁰C erhalten wurde, wurde in den unteren Abschnitt von Cyrovac-Kunststoffbeuteln eingefüllt. Diese Beutel wiesen eine sehr niedrige Sauerstoffdiffusionsrate durch den Kunststoff hindurch auf. Die Beutel wurden evakuiert, um. die Luft in jedem Beutel zu entfernen, und dann wurden sie mit einem weichen isolierenden Draht oder Band an zwei Stellen zugebunden. In einigen

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Fällen wurde gemahlener ganzer Weizen mit dem feuchten Proteinkoagulum gemischt, um die für die anaerobe Fermentation verfügbare Kohlehydratmenge zu erhöhen. Die Beutel wurden bis zu 16 Monate lang bei Raumtemperatur gelagert mit dem zugebundenen Teil nach oben, um ein Auslaufen der Flüssigkeit zu verhindern. In den Beuteln, in denen keine Leckstellen auftraten, fiel der pH-Wert des Proteinkoagulums von einem Anfangswert von etwa 6 auf einen Wert zwischen 3»5 "und 4-,5. Das feuchte Proteinkoagulum schien gut konserviert oder eingemacht zu sein und es trat kein Anzeichen einer Fäulnisbildung oder Zersetzung auf. Es hatte den Anschein, daß das zugegebene Kohlehydrat die anaerobe Konservierung des Proteinkoagulums und die Bildung der Säure erleichterte. Die Zugabe einer geringen Menge von fermentiertem Saft oder fermentiert em Koagulum als Inokulum zu dem frisch hergestellten, durch Wärme ausgefällten Proteinkoagulum führte zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit der anaeroben Fermentation und unterstützte die Konservierung des feuchten-Koagulums.

Dadurch, daß man den Saft von blättrigen grünen Pflanzen, wie z.B. solchen, wie sie in der obigen Tabelle I angegeben sind, einer säurebildenden anaeroben Fermentation durch die auf den Blättern und Stengeln der Pflanzen, aus denen der Saft extrahiert wird, in der Hatur lebenden Bakterien unterwirft, ist es erfindungsgemäß möglich, innerhalb eines kurzen Zeitraumes von beispielsweise 24- Stunden eine Proteinkoagulation zu erzielen. Durch dieses Verfahren werden die Kosten und die Energie, die für die Ausfällung des Proteins in dem Saft von grünen Pflanzen zur Überführung desselben in einen koagulierten Zustand erforderlich sind,und zur Abtrennung des größten Teils des Wassers von dem Saft und zur Umwandlung eines Teils des Kohlehydrats und Nicht-Protein-Stickstoffs in dem Saft in bakterielles Protein, welches den Cystin- und Methioninproteingehalt des Saftes erhöht, herabgesetzt. Das erfindungsgemäß erhaltene Proteinkonzentrat weist einen besseren Geschmack auf als die unter Anwendung von Wärme oder unter. Verwendung einer Säure oder

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von organischen Lösungsmitteln hergestellten Konzentrate, so daß das Konzentrat leichter von Tieren aufgenommen wird.

Der koagulierte Saft von grünen Pflanzen als Beifüttermittel enthält nicht nur Proteine aus dem Saft, die bei einem pH-Wert von 3,4- bis 4-, 5 unlöslich sind, sondern außerdem auch Zellen und Proteine von säurebildenden anaeroben Bakterien, die aus dem Fermentationsprozeß stammen. Dies führt zu einer Erhöhung des Methionin- und Gystin-Gehaltes des Beifuttermittels und des Nährwertes desselben. Tests haben gezeigt, daß der Methioningehalt des durch anaerobe Fermentation des Saftes von grünen Viehfutterpflanzen um mehr als 2 % höher ist als der Methioningehalt eines durch Erhitzen oder durch Zugabe einer Säure zu dem Saft koagulierten Beifuttermittels.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. So ist es beispielsweise möglich, anstelle der vorstehend beschriebenen Vorrichtung eine andere Vorrichtung zu verwenden. Das koagulierte Protein kann beispielsweise auch durch eine Zentrifuge anstatt durch die Schwerkraft von dem Saft abgetrennt werden, dies ist jedoch kostspieliger.

Pat ent ansprüc he:

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Claims

Patentansprüche

(I j Verfahren zum Koagulieren und Konservieren von Proteinen aus den aus den Stengeln und Blättern von grünen Pflanzen ausgepreßten Säften, dadurch gekennzeichnet, daß man die frisch ausgepreßten· Säfte für eine vorher festgelegte Zeitspanne in einer anaeroben Atmosphäre hält zur Bildung von organischen Säuren aus den Kohlehydraten in den Säften und daß 'man die Mikroorganismen, die von den Blättern der grünen Pflanzen, auf denen sie in der Natur leben, in die Säfte eingeschleppt werden, verwendet zur Erzielung einer anaerob en Fermentation der Säfte und zur Herabsetzung des pH-Wertes der Säfte, um den Säuregehalt der Säfte zu erhöhen und dadurch die Proteine in den Säften zu koagulieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das koagulierte Protein und die überstehende Flüssigkeit des Pflanzensaftes voneinander trennt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein aus vorher fermentierten grünen Pflanzensäften hergestelltes Inokulans den frisch ausgepreßten Säften zusetzt, um die schnellere anaerobe Fermentation der Säfte zu fördern.

4-, Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den frisch ausgepreßten Säften ein Inokulans zusetzt, das aus kultivierten Zellen und Sporen der säurebildenden anaeroben Bakterien besteht, um die schnellere anaerobe Fermentation der Säfte zu fördern.

5· Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die vorher festgelegte Zeitspanne, innerhalb der die Säfte in einer anaeroben Atmosphäre gehalten werden, bis zu 24 Stunden beträgt.

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6. Verfahren nach, mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man als grüne Pflanze luzerne verwendet.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man als grüne Pflanze ein blättriges Viehfuttergras (Trockenfuttergras) verwendet.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß man während des Fermentationsprozesses einen Teil des Kohlehydrats und des Uicht-Protein-Stickstoffes in dem Saft in bakterielles Protein umwandelt, um die aus dem Saft erhaltene Proteinmenge zu erhöhen und die oxydative Zerstörung des darin enthaltenen Cystins und Methionins zu verhindern.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als frisch ausgepreßten Saft von grünen Pflanzen denjenigen von kurz zuvor geernteter Luzerne mit einer Aciditat in der Größenordnung von pH 5_}7 bis 6,1 verwendet, wobei die Aciditat dieses Saftes, wenn er einer anaeroben Fermentation unterworfen wird, auf einen Wert in der Größenordnung von pH 4,2 bis 4,5 steigt, daß man die in dem Saft enthaltenen Proteine koaguliert und dann die koagulierten. Proteine von dem Saft abtrennt.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als frisch ausgepreßten Saft von grünen Pflanzen denjenigen von kurz zuvor geerntetem Viehfuttergras mit einer Aciditat in der Größenordnung von pH 5j4· bis 6,1 verwendet, daß man den Saft einer anaeroben Fermentation unterwirft, um die Aciditat des Saftes auf einen Wert in der Größenordnung von pH 3,6- bis 4,5 zu erhöhen, um die in dem Saft enthaltenen Proteine zu koagulieren, und daß man dann die koagulierten Proteine von dem Saft abtrennt.

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11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das nicht-gepreßte Eoagulum konserviert durch Aufbewahren des nicht-gepreßten Eoagulums in einer anaeroben Atmosphäre und die anaeroben Mikroorganismen und Sporen, die in natürlicher Weise in dem ■nicht-gepreßten Eoagulum vorhanden sind, verwendet zur Erzielung einer säurebildenden anaeroben Fermentation und •zur Senkung des pH-\Ve.rtes des nicht-gepreßten Eoagulums,

• um den Säuregehalt des nicht-gepreßten Eoagulums zu erhöhen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Eoagulum ein aus vorher fermentierten grünen Pflanzensäften· hergestelltes Inokulans zusetzt, um die schnellere anaerobe Fermentation des Eoagulums zu fördern.

13· Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Eoagulum ein aus kultivierten Zellen und Sporen der säurebildenden anaeroben Bakterien bestehendesHhokulans zusetzt, um die schnellere anaerobe Fermentation des Eoagulums zu fördern.

14. Vorrichtung zum Extrahieren von Säften aus grünen Pflanzen und zum Eoagulieren und Eonservieren der in den Säften enthaltenen Proteine, gekennzeichnet durch einen Extraktor · (2) für die Aufnahme der grünen Pflanzen (1) und zum Auspressen des darin enthaltenen Saftes, eine im wesentlichen verschlossene Aufbewahrungseinrichtung (8), die in der Nähe des Extrak— tors angeordnet ist, eine Fördereinrichtung (5)» <li© den Extraktor und die Auf bewahrungs einrichtung miteinander .verbindet und dazu dient, die grünen Pflanzen, aus denen der Saft ausgepreßt worden ist, in die Auf bewahrungs einrichtung zu transportieren, in der sie aufbewahrt und als Viehfutter abgegeben werden, einen praktisch sauerstoffreien anaeroben Fermentations-. und Eonservierungsbehälter (4), der in der Nahe des Extraktors angeordnet ist, eine erste Leitung (3), welche den Extraktor mit dem Behälter verbindet und die grünen Pflanzensäfte aus dem

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Extraktor in den Behälter überführt, wobei der Behälter als "Vorratsbehälter für die Aufbewahrung der Säfte für eine vorher festgelegte Zeitspanne dient, so daß die Säfte die Gelegenheit haben, darin in einer anaeroben Atmosphäre zu fermentieren und den pH-Wert der Säfte herabzusetzen unter Bildung einer flüssigen Silage, die ein Proteinkoagulum enthält, das sich von der Flüssigkeit der Säfte trennen und auf dem Boden des Behälters absetzen kann, eine Entlüftungseinrichtung (13)» die mit dem Behälter in Verbindung steht und dazu dient, Druckunterschiede zwischen den Gasen im Innern des Behälters und der Außenatmosphäre auszugleichen, den Eintritt von Luft in den Behälter zu verhindern und eine sauerstoffreie anaerobe Atmosphäre innerhalb des Behälters aufrechtzuerhalten, eine zweite Leitung (3-3), die mit dem Bodenabschnitt des Behälters eine Verbindung herstellen kann, um das Proteinkoagulans aus dem Bodenabschnitt des Behälters auszutragen für die Verwendung als Beifuttermittel und eine dritte Leitung (21), die mit den Leitungsverbindungen (22, 23, 24 und 25), die in verschiedenen Höhen mit dem Behälter verbunden sind, eine Verbindung herstellen kann bzw. mit einer vierten Leitung (28) verbunden werden kann, um die Flüssigkeit, die sich oberhalb des koagulierten Proteins in dem Behälter sammelt, auszutragen, die anschließend als Düngemittel verwendet oder zu einem Beifuttermittel eingeengt werden kann, und eine Pumpeinrichtung (16), die mit all diesen Leitungen verbunden werden kann, um den hindurchgehenden Materialstrom zu erhöhen, und durch Ventile, die in jeder Leitung angeordnet sind, um den hindurchfließenden Materialstrom zu regeln.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (3), die zweite Leitung (33), die dritte Leitung (21) und die vierte Leitung (28) flexible Schläuche sind.

16ο Vorrichtung nach Anspruch 14 und/oder 15, gekennzeichnet durch einen in der Nähe des Fermentations- und Konservierungsbehälters angeordneten praktisch sauerstoffreien Konservierungs-

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behälter, eine fünfte Leitung (32), die den Konservierungsbehälter mit dem Konservierung- und Ferment at ionsbehälter verbinden kann, eine Pumpeinrichtung in der fünften Leitung zur Steuerung des hindurchfließenden Materialstromes, eine Vielzahl von Leitungsverbindungen (38, 39, 40, 4-1, 4-2 und 4-3), die an dem Konservierungsbehälter befestigt sind, und mit Ventilen versehene Leitungen (28, 36), die mit den Leitungsverbindungen des Konservierungsbehälters und der Leitungsverbindung (3) des Fermentations- und Konservierungsbehälters verbunden werden können, um den Proteinschlamm aus dem Fermentations- und Konservierungsbehälter in den Konservierungsbehälter zu überführen und das koagulierte Protein aus dem Bodenabschn-itt des Konservierungsbehälters und den entproiSLnisierten Saft aus dem oberen Abschnitt des Konservierungsbehälters auszutragen.

17· Anaerob fermentiertes Proteinfutter aus einem Pflanzensaft, dadurch gekennzeichnet, daß der Saft aus frischen blättrigen grünen Pflanzen aus der Gruppe Luzerne, Mais, Hafer, Rasengrashalmen, Pangolagras, Raygras, Elefantengras, ErbserkletterpfLanzQiund Sudangras hergestellt worden ist, der pH von bis zu 6,0 und nadi voigegebes?Zeitspanne der anaeroben Fermentation, innerhalb der der pH-Wert des Saftes gesenkt wird durch Verwendung der in der Fatur auf den grünen Pflanzen, aus denen der Saft ausgepreßt wird, vorhandenen Mikroorganismen , einen pH-Wert von nur 3,4- aufweist.

18. Grünpflanzensaftprotein-Beifuttermittel, dadurch gekennzeichnet, daß es hergestellt worden ist durch anaerobe Fermentation des aus grünen Pflanzen ausgepreßten frischen Saftes, der Xanthophyll und Proteine aus dem Saft enthält, die bei einem pH-Wert von 3,4- bis 4-,5 unlöslich sind, und der außerdem Zellen und Proteine von säurebildenden anaeroben Bakterien enthält, die aus dem Fermentationsprozeß stammen, in dem :der pH-Wert des Saftes gesenkt wird durch Verwendung der Mikroorganismen, die in der ITatur auf den grünen Pflanzon, aus denen die Säfte

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hergestellt werden, vorkommen, zur Erhöhung des Methionin— und Cystingehaltes des Beifuttermittels und zur Erhöhung seines nährwertes.

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