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Patentansprüche und Beschreibung Verfahren zur Herstellung von Mitteln
zur Verwendung in der Bebensmittelindustrie und für Futterzwecke durch Verarbeiten
von cyanhaltigen tropischen Knollenpflanzen
Beschreibung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mitteln zur Verwendung in der Lebensmittelindustrie
und für Futterzwecke durch Verarbeiten von cyanhaltigen tropischen Knollenpflanzen,
insbesondere von Kassave (Maniok), Es ist bekannt, daß bei der Bekämpfung der durch
die in den Tropen auftretende tbervölkerung verursachten Nährstoffmängel die dort
wachsenden Knollenpflanzen, insbesondere Kassave (Maniok), eine groß Hilfe bedeuten,
da sie die höchsten Kalorien- und Eiweißgehalte je Hektar liefern. Nach Angaben
der FAO liefert zum Beispiel die Kassave durchschnittlich 14 200 000 E£orien je
Hektar und Jahr, wohingegen der Mais nur 4 400 000 Kalorien je Hektar und Jahr
Pflanze auf der ganzen Welt als Eiweißfutter sehr verbreitet, wobei sie fast die
gleiche Eiweißmenge je Gebietseinheit wie die Luzerne liefert. Nach eigenen Messungen
beträgt der Gesamteiweißgehalt der Blätter der nigerianischen Kasse 30 bis 35 Gew.-%,
bezogen auf das Trockenmaterial, während er bei der Luzerne durchschnittlich nur
20 Gew.-% (in Bra-.
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silien 23 Gew.-%) beträgt. Im allgemeinen sind 3 bis 4 t/ha Blatteiweiß
der reale Wert bei der Kassaveernte (der niedrigere Wert bezieht sich auf die in
Nigeria angebaute Pflanze, der höhere auf die in Indonesien angebaute Pflanze).
Das Gewicht der geernteten Wurzel entspricht etwa dem Gewicht von Stiel und Blättern.
Die durchschnittliche Wurzelernte beträgt 15 t/ha, aber. auch ausgesprochen hohe
Werte, wie 30 t/ha, sind bekannt.
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Charakteristisch ist auch die Aminosäurezusammensetzung des Eiweisses
der Kassaveblätter. In der folgenden Tabelle ist sie mit der Empfehlung der FA0
beziehungsweise mit extrahierter Soja verglichen.
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Tabelle Aminosäuregehalt der Kassave, bezogen auf ihr Ei weiß, und
Gesamteiweißgehalt der Kassave, bezogen auf das Trockenmaterial, jeweils in Gewichtsprozenten
| FAO- Extrahier |
| Aminosäure Blätter Wurzeln Mehl |
| Isoleucin 5 3 2,9 4,2 5,4 |
| Leucin 8,9 1,4 4,3 4,8 7 |
| Lysin 7,2 3,9 4 4,2 6,3 |
| Methionin 1,7 1,2 1,3 2,2 1,5 |
| Phenylalanin 5,8 2,7 2,6 2,8 4,8 |
| Threonin 4,9 2,9 2,7 2,8 4,1 |
| Tryptophan 1,5 1,2 1,2 1,4 1,3 |
| Valin 5,7 4,5 4,2 4,2 5,2 |
| Gesamteiweiß, be- 25 1 |
| zogen auf das bis 1 bis - 45,97 |
| Trockenmaterial 30 16 |
Dementsprechend ist bei den Blättern der Wert nur von Methionin
niedriger als der von der FAO empfohlene Wert, und zwar um 0,5 Gew.-%, was durch
billiges synthetisches Methionin (2 g/kg Blatt) ersetzt werden kann, von Lysin,
das bezüglich des Futterwertes entscheidende Bedeutung hat, ist hingegen der Wert
um 3 Gew.-% höher als der von der FA0 empfohlene Wert.
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Da auf der ganzen Welt Mangel an eiweißhaltiger Nahrung besteht und
deren Preis ständig zunimmt, ist eine abfallfreie Verfahrenstechnik beziehungsweise
Technologie zur Verarbeitung von tropischen Knollenpflanzen von großer Bedeutung.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Verwertung der tropischen
gnollenpflanzen als Viehfutter bekannt. Es gibt Verfahrenstechniken beziehungsweise
Technologien, bei denen nur der Stärkegehalt der Wurzeln als kalorienhaltiges Futtermittel
genutzt wird. Bei anderen Verfshrenstechniken beziehungsweise Technologien wird
die Stärke hydrolysiert und unter Nutzung des erhaltenen Zuckers als Kohlequelle
für Hefe beziehungsweise Bakterien werden Futterhefe oder Einzellenprotein hergestellt.
Es wurden auch Versuche zum Verarbeiten selbst der Blätter zu Futtermehl unternommen.
Bei der Durchführung dieser Verfahrenstechnik beziehungsweise Technologie stellt
der hohe Oyangehalt (0,01 bis 0,05 Gew.-% [100 bis 500 ppm]) der Pflanze ein sehr
großes Problem dar, besonders bei den Arten mit hohen Erträgen, bei welchen der
Cyanidgehalt im Stiel und in den Blättern noch höher ist. Zur Behebung dieses Problemes
wird bei der Verarbeitung der Knollen im allgemeinen das Gärungsverfahren angewandt,
wobei infolge einer mehrtägigen Milchsäuregärung Cyanwasserstoff freigesetzt wird.
Die Gärung ist natürlich von bedeutenden Materialverlusten begleitet und zeitaufwendig
(Dauer 2 bis 4 Tage), weshalb
sie für die Durchführung im kontinuierlichen
Betrieb nicht geeignet ist, und außerdem gelangen die Nebenprodukte der Verarbeitung,
die Schale, der Stiel und die Blätter, in den Abfall, wobei sie etwa 60 Gew.-% des
Gesamtproduktes betragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile
der mit viel Abfall arbeitenden bekannten Verfahren ein Verfahren zur Herstellung
von Mitteln zur Verwendung in der Bebensmittelindustrie und für Futterzwecke durch
Verarbeiten von unter tropischen Bedingungen in riesigen Mengen angebauten vom Gesichtspunkt
der Kaloren-und Siweißversorgung sehr bedeutsamen cyanhaltigen Knollenpflanzen,
welches praktisch abfallfrei oder abfallarm durchgeführt werden kann und die Verwertung
der ganzen Pflanze als Rohstoff für Nahrungs- und Futter zwecke ermöglicht, zu schaffen.
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Das Obige wurde'überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.
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Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß, wenn
das das in den Pflanzen vorhandene Cyanglykosid und das Linamarin spaltende, in
den Pflanzen in Form von inaktivem labilem Pro enzym vorhandene Linaseenzym vom
Hydrolasetyp mit Magnesiumionen als Enzymeffektoren aktiviert wird? die Enzymaktivität
der Hydrolasen im allw gemeinen um 2 Größenordnungen erhöht wird. Dazu trägt in
diesem Fall auch noch die die Magnesiumsalz-Zellenpermeabilität steigernde autolytische,
auf diese Weise eine das Freiwerden des Enzymmoleküles fördernde Wirkung bei.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung
von Mitteln zur Verwendung in der Lebensmittelindustrie und für Futterzwecke durch
Verarbeiten von
cyanhaltigen tropischen Knollenpflanzen, insbesondere
von Kassave (Maniok), durch Entfernen der oberflächlichen Schalenteile und Verschmutzungen,
Zerkleinern der so gereinigten Pflanzen oder ihrer Teile, deren Unterwerfen einem
Gärungsvorgang, gegebenenfalls unter Zugabe von eine Milchsäuregärung hervorrufenden
Bakterienstämmen, und danach Einstellen ihres Wassergehaltes durch mechanische Wasserabscheidung
und Trocknung auf den gewünschten Wert, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß
der zerkleinerten Pflanze oder den zerkleinerten Pflanzenteilen eine Lösung von
1 oder mehr wasserlöslichen Magnesiumsalz(en) in Mengen von 0,1 bis 6 Gew.-% des
letzteren beziehungsweise der letzteren, bezogen auf das Gewicht der zerkleinerten
Pflanzen beziehungsweise Pflanzenteile, gegebenenfalls zusammen mit eine Milchsäuregärung
hervorrufenden Bakterienstämmen, zugesetzt wird und dann zum Brei nach mindestens
30 Minuten langem Rühren 0,1 bis 3,0 Gew.-% eines schwefelhaltigen Reduktionsmittels,
bezogen auf das Gewicht der zerkleinerten Pflanze beziehungsweSse Pflanze teile,
zugegeben werden.
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In den meisten Fällen entsprechen die verwendeten Magnesiumsalzmengen
etwa 0,009 bis 0,72 Gew.-% Magnesium, bezogen auf das Gewicht der zerkleinerten
Pflanze beziehungsweise Pflanzenteile.
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Vorzugsweise wird beziehungsweise werden das wasserlösliche Magnesiumsalz
beziehungsweise die wasserlöslichen Magnesiumsalze in Mengen von 0,5 bis 6 Gew.-%,
insbesondere 1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der zerkleinerten Pflanzen
beziehungsweise Pflanzenteile, verwendet.
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Ferner ist es bevorzugt, als Magnesiumsalz(e) Magnesiuschlorid, Magnesiumsulfat
und/oder Magnesiumnitrat zu verwenden.
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Vorteilhaft werden das Magnesiumchlorid und Magnesiumnitrat in Form
ihrer Hexahydrate und das Magnesiumsulfat in Form snes Heptahydrates. eingesetzt0
Weiterhin ist es bevorzugt, als schwefelhaltiges Reduktionsmittel Natriumsulfit,
Kaliumsulfit, Natriumbisulfit, Kaliumbisulfit, Natriumthiosulfat und/oder Kaliumthiosulfat
zu verwenden.
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Vorzugsweise wird das schwefelhaltige Reduktionsmittel in'Mengen
von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der zerkleinerten Pflanze beziehungsweise
Pflanzenteile verwendet.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Farbe des Fertigproduktes
verbessert und-die bräunende Wirkung der Pölyphenoloxydasen verhindert. Das getrocknete
gemahlene Produkt kann, besonders bei der Verarbeitung der ganzen Pflanze, als Grundstoff
eines Futtermittelgemisches mit hohem Kalorie- und Eiweißgehalt eingesetzt werden,
das, zum Beispiel zur Fütterung von Wiederkäuern, infolge seiner Zusammensetzung
sehr gut durch Zusatz von Harnstoff ergänzt werden kann, wodurch der verdaubare
Stickstoffgehalt des Eraftfuttermittels sowie seine wirtschaftliche Nutzung erhöht
werden können. Die Umwandlungswirkung (Transformationswirkung) der Nutzung als Futter
kann durch das Zuführen von minimalen Mengen beispielsweise von Spurenelementen,
Vitaminen, Aromastoffen und/oder Methionin erhöht werden.
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Den durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Mitteln können
als Zusatzstoffe beispielsweise Weizen, Gerste, Mais, Hafer, Hirse, Mohrenhirse,
Weizenkleie, extrahiertes So Ja-, Brdnuß- und Baumwollsamenschrot Bleischmehl, Blutmehl,
Fischmehl, Luzernenmehl und/oder Futterhefe
im allgemein in Mengen
von van etwa 60 bis 70 Gew.-% zugemischt werden, also zum Beispiel 60 bis 70 kg
stärkehaltiges Gemisch je 40 bis 30 kg Knollenpflanzenmehl verwendet werden.
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Außerdem können auch Methionin und manchmal Tryptophan und Isoleucin
in sehr kleinen Mengen zugesetzt werden. Zur Fütterung von Wiederkäuern kann Harnstoff
und zur Fütterung von Geflügel können Xanthophyll (gelb und rot), verschiebe ne
Mineralstoffe und Vitaminvormischungen (Vitaminpremixe), vorzugsweise jeweils in
Mengen von 1 Gew.-%, zugesetzt werden.
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Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind wie folgt:
a) Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die gemeinsame oder gesonderte abfallfreie
Verarbeitung aller Teile (Blätter, Stiel, Schale und Wurzeln) von tropischen Knollenpflanzen
zu Produkten mit hohem Kalorienwert und vollkommenem Eiweißwert.
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b) Dabei werden mit geringem Aufwand verbundene Chemikalien eingesetzt.
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c) Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Nutzung des wertvollen
Eiweisses der Blätter der tropischen Knollengewächse.
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d) Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine bedeutende Erhöhung
des Ertragswertes einer angebauten Gebietseinheit erreicht.
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e) Durch die schnelle Verfahrenstechnik beziehungsweise Technologie
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erhebliche Senkung der Verarbeitungsverluste
der schnell verderb enden und zum Lagern ungeeigneten tropischen Knollengewächse
erreicht.
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f) Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einfachen Vorrichtungen
durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert,
wobei es sich um Versuche von Versuchsreihen, die über Jahre mit aus Nigeria, Vietnam
und Kuba stammender Kassave durchgeführt wurden, handelt.
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Beispiel 1 Es wurde ein Gemisch aus 100 g gehäckselten Kassaveblättern
und -stielen von Nigeria (wobei der Anteil der Blätter 60 Gew.-% betrug) und 150
cm3 einer 3,9%-igen Magnesiumchloridhexahydratlösung [Lösung von MgCl2 . 6H20) alsö
mit einem Flottenverhältnis (Verhältnis von Beststoff zu Flüssiges t) = 1 : 1,5
und einer Magnesiumchloridhexahydratmengc ron 5,85 g vermischt und nach 1 Stunde
wurde es in 130 cm einer 2%-igen Natriumbisulfitlösung eingebracht und 30 Minuten
gerührt. Dann wurde das erhaltene Produkt gepreßt, getrocknet und in einer Hammermühle
gemahlen.
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Die Untersuchung des Cyangehaltes erfolgte in bekannter Weise durch
Destillation in einem schwefelsauren Medium und darauffolgendes Titrieren mit Silbernitrat
in Gegenwart von Rhodanid. Das Ausgangsmaterial enthielt 0,0305 Gew.-% (305 ppm)
Cyanid und das Produkt enthielt 0,00076 bis 0,0014 Gew.-% (7,6 bis 14 ppm) Cyanid.
Dieselbe Verfahrensweise ergab bei den Wurzeln ausgehend von einem Ausgangsmaterial
mit einem Cyanidgehalt von O,009 Gew.-% <90 ppm) ein Produkt mit einem Cyanidgehalt
von 0,00092 bis 0,00135 Gew.-% (9,2 bis 13,5 ppm).
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Der gesamte Eiweißgehalt des erhaltenen Produktes betrug 29 Gew.-%.
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Die aus Kuba erhaltene etwa 70 Gew.-% Feuchtigkeit enthaltende Pflanze
befand sich in einem früheren Entwicklungsstadium, was sich auch darin zeigte, daß
sich eine bedeutende Menge Stärke in den Blättern und in den Stielen befand (14
beziehungsweise 19 Gew.-%, bezogen auf das Grockenmaterial) [gleichzeitig wich die
Eiweißverteilung bei den Blättern um 28 Gew.-% und bei den Stielen um 6,4 Gew.-%
vom Durchschnitt ab] Der Cyanidgehalt lag in--den Wurzeln bei 0,01 Gew.-% (100 ppm)
und bei den Blättern'ndSt;ielenbüber 0,02 Gew.-% (200 ppm). Als Ergebnis der vorangehend
beschriebenen Behandlungsverfahrensweise betrug der Cyanidgehalt des Fertigproduktes
0,001 bis 0,0016 Gew.-% (10 bis 16 ppm) und das gesamte Roheiweiß betrug 20 Gew.-%.
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Beim aus Vietnam erhaltenen Vergleichsprodukt wurde dagegen der Cyanidgehalt
zu 0,0095 Gew.-% (95 ppm) bestimmt.
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Dis erklärt das massenhafte Auftreten von bestimmten Eropferkrankungen
infolge des Verzehrs von Kassavemehl mit hohem Cyanidgehalt, das die Bevölkerung
in den Gropen-als Hauptnahrungsmittel verwendet, und die Bedeutung der erfindungsgemäß
hergestellten Produkte nicht nur als Viehfutter) sondern auch für die menschliche
Ernährung.
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Beispiel 2 Es wurden einem Gemisch von 10 kg auf etwa 2 bis 3 mm
zerkleinerten Kassavewurzehn , -stiEa1 und -blättern von Vietnam 20 1 Wasser, in
welchem zuvor 100 g Magnesiumchloridhexahydrat (MgC12 . 6H20) gelöst worden waren,
zugesetzt. Das Gemisch wurde mit einer Suspension der in einem 100 cm3.
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Erlenmeyerkolben gezüchteten Bakterie Lactobacillus Delbrückii versetzt
und bei einer konstanten Temperatur von 30°C ab und zu umgeruhrt, wobei der pH-Wert
in den sauren Bereich (4 bis 6) gelangte. Nach 3 bis 4 Stunden langem Stehen wurde
dem Gemisch eine wäßrige Lösung von 100 g Natriumsulfit zugesetzt und dann wurde
sein Trockenmaterialgehalt mit einer Filterzentrifuge auf einen Wert von etwa 40
Gew.-% eingestellt. Der erhaltene Schlamm wurde in einer direkt beheizten Trockenanlage
mit Drehwalzen durch das Einblasen von heißer Luft zu einem Feuchtigkeitsgehalt
von 13 bis 15 Gew.-% getrocknet. Das Produkt wurde mit einer Hammermühle zu Mehlfeinheit
(durch ein 2 mm Sieb gingen 80 Gew.-% und durch ein 3 mm Sieb gingen die übrigen
20 Gew.-% hindurch) gemahlen. und in einem Futtermittelmischer mit 0,5 kg Harnstoff
und 20 g Methionin vermischt.
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Der Cyanidgehalt des Produktes lag nach der Destillation in einem
schwefelsauren Medium und dem Nitrieren in Gegenwart von Rhodanid mit Silbernitrat
(AgNO) unter 0,001 Gew.-% (10 ppm).
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Zusammenfassung