DE2633958C2

DE2633958C2 - Verfahren zur Herstellung eines Futtermittels aus Molke

Info

Publication number: DE2633958C2
Application number: DE2633958A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. Erlenbach Müller
Original assignee: CHEMAP AG MAENNEDORF ZUERICH CH; Chemap Ag Maennedorf Zuerich
Current assignee: Chemap AG
Priority date: 1975-07-30
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1984-05-17
Also published as: GB1511975A; JPS5228954A; DE2633958A1; AU503841B2; NO143961C; NO143961B; DK342376A; FR2319302B1; MX3629E; IT1064726B; JPS5813130B2; CH621925A5; CA1058949A; NO762181L; DK144356C; AU1588476A; FR2319302A1; DK144356B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Futtermittels aus Molke, bei dem Zucker mit Heien in Einzellerprotein umgesetzt und das fermentierte Substrat anschließend eingedampft und getrocknet wird. Molke aus Käsereien stellt ein weltweites Problem dar. Auf der eine Seite fällt sie in großen Mengen 2ls ein schlecht verwertbares Nebenprodukt bei der Käseherstellung an, auf der anderen Seite enthält sie aber so wertvolle InhaltsstolTe, daß eine Vernichtung, die teilweise immer noch erfolgt, mit den Problemen des Hungers auf der Welt und der Umweltbelastung unvereinbar ist.

Vorschläge zur Verwertung von Molke sind bekannt. Molke besteht je nach Herkunft aus ca. 4 bis 5 % Laktose und etwa OJ % Protein; der Rest sind Salze und Wasser. Trockenmolke als Zusatz für Futtermittel wird durch Verdampfen und Trocknung gewonnen. Das Endprodukt enthält etwa 11 bis 12* Protein und etwa 60 bis 65% Laktose mit Salzen. Die Herstellung ist jedoch sehr energieaulwendig und damit kostspielig.

Verschiedene Möglichkeiten -uer Fermentierung des Milchzuckers in der Molke sind in der FR-PS 20 49 425, der GB-PS 13 83 703, der US-PS 3> 18 109 und den DT-OS 24 03 306 und 24 10 349 beschrieben.

Bei dem eingangs genannten Verfahren zur Gewinnung von Futtermittel aus Molke (FR-PS 15 66 384) wird eine enteiweißte Molke mit einem Milchzuckergehalt von 1 bis 5 % Saccharomyces- oder Candlda-Hefen in Einzellerprotein umgesetzt. Der Eiweißgehalt des durch Eindampfen und Trocknen des Substrats gewonnenen Futtermittels beträgt nur ca. 23 %\ es ist praktisch frei von Lactose. Es stellt schon deshalb kein ausgeglichenes Futtermittel dar. Auf Molke gezüchtet, den F.D.A.-Vorschriften entsprechende Hefen, und solche werden bei diesem Verfahren eingesetzt, weisen ein Defizit an den genannten Aminosäuren auf und können wegen ihres hohen Salz- und Nucleinsäureanteils als alleinige Nahrungsmittel nicht eingesetzt werden. Der übliche Anteil in Nahrungsmitteln beträgt daher nur zwischen 5 und 30%.

Eine Verbesserung des Aminosäurespektrums kann durch Zugabe von beispielsweise künstlich hergestelltem Methionin erreicht werden. Auch solche gemischten Futtermittel befriedigen nicht, da sie nur ein Zumlschprodukt für Futtermittel darstellen können.

Auch die anderen bekannten Verfahren führen zu keinem ausgeglichenen Nahrungsmittel. Die in den Produkten enthaltenen Proteine weisen kein ausgewogenes Aminosäurespektrum auf. Am meisten geeignet erscheint, bezüglich der Aminosäurezusammensetzung, die Trockenmolke, die ausreichende Mengen an Methionin und Lysin aufweist, jedoch durch den Überschuß an Kohlehydraten in Form von Milchzucker nicht als vollwertiges Nahrungsmittel angesehen werden kann.

Mischungen aus Elnzellerproielnen, Cerealien und Molkenpulver sind ebenfalls bekannt. Hierzu werden jedoch vor dem Mischen die Einzelkomponenten in gewünschter Reinheit hergestellt. Die Produktion der Einzelkomponenten ist jedoch mit hohen Kosten verbunden, wobei die größten Kosten die Eindampfung und Trocknung der Molke, die Aufarbeitung der nur in relativ verdünnten Substratlösungen, beispielsweise auf Melasse oder Sulfitablauge, wachsenden Hefen und deren Trocknung und die Aufbereitung der Cere;ilien bereiten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß ein Futtermittel mit ausgewogenem Aminosäurespektrum gewonnen wird und die Kosten der Herstellung gegenüber durch Mischen von Einzelkomponenten gewonnenen Futtermitteln mit vergleichbar ausgewoge-

!5 nem Aminosäurespektrum in energetischer und apparativer Hinsicht gesenkt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei dem eingangs genannten Verfahren vor, daß Csreallen in der Molke gequollen und einer Stärkehydrolyse unterwerfen werden, und daß ausschließlich Glucose assimilierende Hefen eingesetzt werden.

Das gewonnene Futtermittel ist in seinen Bestandteilen ausgeglichen und hat ein ausgewogenes Aminosäurespektrum. Es ist hocheiweißhaltig, da das Eiweiß nicht entfernt wird, und enthält die notwendigen Salze.

Da die aus den Käsereien anfallende Molke gleichzeitig als Quellmittel für die Cerealien und als Verdünnungsmittel bei der Hydrolyse dient, können das Ausmaß der Produktionsanlagen, insbesondere das der Trocknungsapparate, und die für deren Betrieb erforderliche Energiemenge beträchtlich vermindert werden.

Die Verhefung kann mit Torula-Hefe durchgeführt werden, weiche den Milchzucker nicht angreift, so daß ein proteinhaltiges und lactosehaltlges Trockenprodukt anfällt, das etwa 38% Laktose enthält, da diese nicht verheft wird. Nährsalze werden nicht zugesetzt. Die Hefen verwerten die Spaltprodukt der Stärke. Die Ferrr.entierung von Stärkehydrolyseprodukten als solche ist bekannt.

Als Cerealien kommen die verschiedenen Getreidearten und Mais, auch in teilweise ungeschälter, gekeimter oder auch gemahlener, gegebenenfalls in bei erhöhter Temperatur vorbehandelter Form zur Anwendung. Dem Produkt kann vor der Trocknung Fett zugesetzt werden.

Langjährige Versuche mit Kälbern haben gezeigt, daß beispielsweise bei der Kälberaufzucht 30 bis 50 % der Milchproteine durch Heleproteine ersetzt werden können. Neben den in der Molke vorhandenen Proteinen sind im erfindungsgemüß gewonnenen Nahrungsmittel je

^w nach verwendetem Getreide, Proteine der Trockenhefe und native Proteine aus dem eingesetzten Getreide vorhanden, so daß ein sehr ausgeglichenes Proteinspektruni erhalten ist. Die Zusammensetzung der Eiweißstoffe gewährleistet so eine ausreichende Versorgung des wachsenden Kalbes mit essentiellen Aminosäuren und Vitaminen.

Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung näher erläutert, die das Fließschema einer Aufbereitungsanlage für Molke auf Futtermittel zeigt.

Aus einem Vorratsbehälter 1 für Molke wird diese über eine Leitung 2, eine Pumpe 3 und eine Leitung 4 In einen ersten Rührkessel 5 mit einem Rührwerk 6 und eine Leitung 9 In einen zweiten gleichen Rührkessel 5' mit Rührwerk 6' gefördert. Die Rührkessel 5 und 5' sind mittels Doppelmantel oder Heizschlangen beheizbar und haben dazu jeweils einen Heizwassereintritt 7 bzw. 7', und einen Heizwasseraustritt 8 bzw 8'. An den Rührkessel 5' ist über eine Leitung 10, eine Pumpe 11 und eine Verbin-

dungsleitung 12 ein Fermenter 13 angeschlossen, innerhalb dessen kühlbarem Kessel 14 eine Belüftungsvorrichtung 15 im unteren Teil 14 und ein Schaumabscheider 16 fm oberen Teil sowie Schikanen 17 und 17' an den Wänden vorgesehen sind. Für den Kühlwasseranschluß dient ein Einlaßstutzen 18 und ein Auslaßstutzen 19. Vom Vorratsbehälter 1 führt eine weitere Verbindungsleitung 20 über eine Pumpe 21 und eine Leitung 22 direkt zum Fermenter 13. An den unteren Teil des Fermenters 13 ist eine Ernteleitung 23 für Substrat in die ein Regelventil 24 eingebaut ist, angeschlossen. Der Fermenterkessel 14 steht auf einer Druckmeßdose 25, die ein Kabel 26 mit einer optischen Gewichtsanzeige 27 und ein weiteres Kabel 28 mit dem Regelventil 24 verbindet. Von letzterem führt eine Leitung 29 über ein Drosselventil 30 und eine Leitung 31 zu einer Mehrst.ufenverdampferanlage 32 mit drei Stufen. Die Arbeitsweise ist bekannt. Der Brüden a^s der 1. Stufe 321 geht über eine Leitung 33 und heizt das Konzentrat, das über eine Leitung 34 in die 2. Stufe 322 geht, auf. Das gleiche erfolgt mit dem Brüden über eine Leitung 35, weiche das Konzentrat, das durch eine Leitung 36 zur 3. Stufe 323 des Verdampfers geleitet wird, aufheizt. Eine Rohrleitung 37 führt zu einem nicht dargestellten Kondensator. An die 3. Stufe 323 ist über eine Konzentratleitung 38, eine Pumpe 39 und eine Verbindungsleitung 40, ein Sprühtrockner 41 angeschlossen, aus dem das Trockengut zu einer Verpakkungsanlage 47 und von dieser zu einem Trockenmischer 49 gelangt, aus welchem über eine Leitung 51 ausgetragen wird. Es ist ferner noch ein Mischbehälter 42 mit einem Rührer 43 vorgesehen, dem über eine Zuleitung 44 Substrat aus dem Fermenter 13 zugeführt und ars dem es über eine Ableitung 45 in einen Homogenisator 46 abgelassen wird. Von letzterem gelangt es über eine Ableitung 47 in die Leitung 29 vor das Drosselventil 30, das der Verdampferanlage vorgeschaltet ist.

Im Betrieb wird ein Teilstrom der Molke aus dem Vorratsbehälter 1 mittels der Pumpe 3 in den Rührkessel 5 gefördert. Das hochtourige Zerkleinerungs-Rührwerk 6 versetzt s*~ mit zugesetztem Getreide 50, Mehl oder Mais. Nach gleichmäßiger Erwärmung des Kesselinhaltes durch Einleiten eines Heizmediums erfolgt die erste Stufe der Enzymierung, die zu einer Verflüssigung der Stärke des Getreides führt. Die verflüssigte Stärke wird über die Leitung 9 in den zweiten der Enzymierung dienenden ilührkessel 5' gefördert, i'i dem die verflüssigte Stärke verzuckert wird. Nach Abtrennung des verbleibenden Feststoffanteils mittels nicht dargestellter Se ■--;>toren oder Filter wird die Flüssigkeit über die Leitungen 10 und 12 mittels de,· Pumpe 11 in den Fermenter 13 gepumpt. Hier erfolgt unter starker Belüftung und Beteiligung spezieller Hefen, vie beispielsweise Candida utilis, Candida troplcalis, in bekannter Weise die Umwandlung in Hefeprotein. Zur Verdünnung des enzymierten Substrats wird MoK;e aus dem Vorratsbehälter 1 über die Pumpe 21 In den Fermenter 13 gefördert. Die Fermentierung erfolgt automatisch und wird über ein Wägesystem, bestehend aus Druckmeßdose 25, Verbindungsleitung 26, Anzeige 27 und Regelventil 24, über die Leitung 28 gesteuert. Die Ernte des Hefe enthaltenden Substrats erfolgt über die Leitung 23 und das Ventil 24 und kann bei kontinuierlicher Arbeitsweise direkt einem mehrstufigen Verdampfer 32 zugeführt werden.

Es kann aber auch ein Teil oder die gesamte Ernte in den Mischbehälter 42 über die Leitung 44 eingeleitet und mit Öl oder flüssigem Fett versetzt und Im Homogenlsator 46 emulgiert und anschließend über den Eindampfer 32 geleitet werden.

Der Eindampfungsgrad kann weitgehend frei gewählt werden, das Produkt muß jedoch noch pumpfähig sein. Über eine Pumpe 39 und eine Leitung 40 wird das Konzentrat zu einem Trockner, der hier als Sprühtrockner 41 dargestellt ist, geführt und dort getrocknet und in Säcken abgepackt. Es kann gegebenenfalls in einer Mischanlage 49 mit weiteren Ingredienzien versetzt und dann erst als Fertigprodukt gelagert werden.

Beispiel

1000 I Süßmolke werden mit 80 kg Weizenmehl im Rührkessel 5 versetzt, gut gerührt und 1110g CaCI₂ (trocken) zugegeben. Diese Mischung sollte einen pH-Wert von 6,4 aufweisen und wird, wenn nötig, mit HCI oder NH₄OH auf diesen pH-Wert eingestellt. Dann werden 500 g Alpha-Amylase zugesetzt und unter Rühren auf 60° C aufgeheizt. Nach 3 Stunden wird der pH-Wert auf 4,1 mit HCi eingestellt und mit 100 bis 200 ml Amy-Ioglucosidase versetzt. Die Mischung wird während 45 Minute» auf 60° C gehalten. Die Reaktion wird mit KJ/Jj überwacht. Bei kontinuierli'./ier Führung der nachfolgenden Fermentation wird der Inhilt aus dem Rührkesse! 5 über die Leitung 9 in den zweiten Rührkessel 5' gefördert und dort bei 80° C pasteurisiert, anschließend auf 38° C abgekühlt. Die Fermentierung im Fermenter 13 erfoyt mit einem adaptierten Stamm von Candida tropicalis bei 38° C, einem pH-Wert von 4, der mit verdünnter Ammoniaklösung (25% NH₄OH) konstant gehalten wird, sowie einer konstanten Belüfiungsrate von 0,5 bis 1,0 vvm.

Bei chargenweiser Führung des Fermentationsprozesses ist dieser in etwa 6 bis 8 Stunden beendet. Bei kontinuierlicher Fermentierung kann die Fermentationslösung kontinuierlich In den Mischbehälter 42 geleitet werden. Hierbei müssen mindestens zwei solcher Behälter vorgesehen werden. Nach Erreichen einer bestimmten Menge im Mischbehälter 42 wird unter Rühren der pH-Wert durch Zugabe von NaOH auf 7,5 eingestellt. Die Zellsuspension wird mit 5,5 kg Vegetabilöi und 5,5 kg geschmolzenem tierischen Fett vermischt und in den Homogenisator 46 emulgiert. Durch Zusatz von iOOOg Lecitin wird die Stabilität der Emulsion erhöht.

Die erhaltene Emulsion wird dem Verdampfer 32 zugeführt und auf die Hälfte des ursprünglichen Volumens konzentriert. Die Trocknung erfolgt in einem Sprühtrockner oder Walzentrockner.

Anstelle von Weizenmehl kann Roggen, Gerste, Hafer, Mais. Sorghum verwendet werden.

Tatrelle

Zusammensetz'ing des fertigen Produktes, berechnet aus den Komponenten

Lactose	44 kg	38.1%	24,3 *)
Eiweiß	27,5 kg	23,S*-
Kohlehydrate	9,3 kg	8,1%
(Hefe)			8,75 *)
Salze	11,1 kg	9,6%	9,6 *)
Fett	12,8 kg	11,1%
Faserstoffe	1,5 kg	1.3%
Wasser	9,2 kg	8,0%
	115,4 kg	100.0%
*) Analvscnwerte

Das Produkt kann mit Magermilch vermischt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines Futtermittels aus Molke, bei dem Zucker mit Hefen in Einzellerprotein umgesetzt und das fermentierte Substrat anschließend eingedampft und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Cerealien in der Molke gequollen und einer Stärkehydrolyse unterworfen werden und daß ausschließlich Glucose assimilierende Hefen eingesetzt wenden.