SU654149A3 - Способ получени протеиновой кормовой добавки из зеленой массы - Google Patents

Description

Оставшуюс  жидкость центрифугировани  остаточного сока концентрируют, На чертеже дана структурна  схема процесса получени  кормовой добавки. На схеме показан смеситель 1, пресс 2, сушилка 3, нагреватель 4, охладитель 5, центрифуга 6, сущилка 7, трубопровод 8, смеситель 9, центрифуга 10, мойка 11, сушилка 12, нагреватель 13, охлаaHTenb 14, трубопроводы 15 и 16 и непаритель 17. Способ осуществл ют следующим образом . Свежую зелень подают в смеситель 1 который может, например, иметь конструкцию в виде сосуда, оборудованного шнеком, или вращающегос  барабана. Сме ситель 1 используют в основном дл  введени  в зеленую массу люцерны требуемых добавок, которыми  вл ютс  вода или алкилизирующее вещество и/или восстановитель , например, метабисульфит натри , аскорбинова  кислота или этокснхин . После смешивани  зелень люцерны под вергают выжимке путем пропускани  ее (гфи наличии или отсутствии предварител ного измельчени ) через пресс 2, который может, например, иметь конструкцию в виде набора известных вальцев дл  сахарного тростника. Другими устройст- вами, которые могут примен тьс  с этой целью,  вл ютс  винтовые прессы или выжималки. Так как необходимо получить из люцерны максимально возможное количество сока, то растительный материал можно пропускать несколько раз через пару обжимных валков или же через клеть, содержащую несколько пар валков Растительный материал, полученный после одноразового обжати , может быть смешан с некоторым количеством добавок до его обработки в последующих обжимных валках. В результате осуществлени  операции выжимки получаетс  фракци  зеленого со ка () и спрессованна  масса, состо  ща  из растительного волокна. Обычно содержание влаги в спрессованной массе должно составл ть примерно 65-75%. Соответствующие количества сока и спре сованной массы будут измен тьс , в основном , в зависимости от содержани  влаги в исходном материале. Спрессованную массу транспортируют через сушилку 3, в результате получают сухой продукт (фракци  А), употребл емый в рационе животных. В технологии с6р аботки высококачестенной люцерны фракци  А содержит (на ухой основе) следующие компоненты, %: Протеин (содержание азо-тах 6,25)23 Жиры4 Клетчатка23 Зчла10 MFE не-содержащий азота (в основном углеводы)375 мг/кг Ксантофилл87 5 мг/кг. Применительно к обычной люцерне, получаемой в результате осуществлени  указанного процесса, содержание протеина будет на несколько процентов ниже. Однако до осуществлени  обжати  в смеситель 1 вместе с люцерной могут быть введены некоторые добавки. Обнаружено , что если добавкой  вл етс  алкализирующее вещество, то из растительного материала в зеленый сок будет перенесено большее относительное количество протеина. Это означает, что при проведении последующих операций, будет образовыватьс  большее количество протеина . В качестве алкализирующего вещества можно использовать аммиак, нашатырный спирт или щелочи, либо карбонаты натри  или кали . .Обычно добавл ют количество алкализирующего вещества, достаточное дл  установлени  рН 7-11. При употреблении алкализирующего вещества его предпочтительно раствор ют в воде и полученный водный раствор смешивают с люцерной. Добавка ВОРЫ в дальнейшем способствует .; увеличению количества протеина, переход щего из растительной ткани в зеленый сок. Вместо воды , кроме того, можно использовать сок, вл5пощийс  остатком после проведени  опыта И1 (см. пример 4). Например, в непрерывном процессе часть остаточного сока можно непрерывно возвршдать в смеситель 1. Воду или сок употребл ют в пропорции к люцерне 1-3-10:1. На стадии выделени  сока вместе с люцерной можно вводить различные вещества . Например, с целью сведени  к минимуму разрушени  оранжевых пигментов растений добавл ют обычный антиокислитель. Дл  этого можно использовать любой из известных антиокислителей, способствующий сохранению указанных пигментов в люцерне или других кормовых культурах, предпочтение отдаетс  6-этокси-2,2,4-трнметил-1,2-дигидрохинолину , обычно назыЕаемо 1у этоксихи ном. Минимально потребное количество антиокислител  составл ет около 0,01 0,5% по отношению к сухому весу люце ны. Другие добавки представл ют собой метабисульфит натри  и аскорбиновую кислоту. Другой вариант увеличени  передачи протеинов из растительной ткани в зеле ный сок состоит в уменьшении величины кусков люцерны. Это производитс  путем применени  в смесителе 1 вращающихс  лопастей.или подобных им устройств дл  раздроблени  растительных частиц во вр м  их контакта с водой (или соком), со держащих алкализируюшее вещество, Дл  получени  наилучших результатов (максимальный перевод протеинов в сок измельчение производ т при смешивании люцерны с добавками в смесителе 1, Пример 1. Возрастание рН увеличивает переход протеинов из ткани лю церны в зеленый сок. 25 г свежеизмельченной люцерны см шивают с 25О мл воды и рН довод т до указанных, ниже значений (путем добавки сол ной кислоты или едкого натра). Сме перемешивают в течение 2 мин, а затем раздел ют-на компоненты, представл ющие собой клетчатку и зеленый сок, который подвергают анализу на содержание азота. Услови  обработки и полученные результаты приведены ниже. .Содержание азота в зеленом соке, % 5,8 (естественныйрН сока) 11.481.0 Пример 2. Разделение люцерн на составные части способствует переходу протеинов из ткани в зеленый сок. Опыт I. 25 г свежеизмельченной люцерны сме шивают с 250 мл воды и с помощью едкого натра рН довод т до 8. Смесь 49б измельчают путем обработки в течение различных промежутков времени лопастной мещалкой (щинкование люцерны). Затем смесь раздел ют на компоненты, представл ющие собой клетчатку и зеленый сок, которые подвергают анализу на содержание азота. Услови  обработки и полученные результаты приведены ниже. Содержание азота Продолжительность в зеленом соке, % измельчени , мин Опыт Ц . Выделение хлоропластового мйтериала (фракци  В). В качестве исходного материала дл  этого опыта применшот зеленый сок ( L -l), полученный путем обработки в прессе 2. елательно, чтобы не было существенного перерыва между образованием зеленого сока на стадии обжати  и началом опыта И, так как сразу же после разрушени  клеток быстро начинаетс  гидрошю протеина. Гидролиз, в процессе которого образуютс  протеолити- ческие энзимы, может быть сведен к минимуму путем соответствук цей установки . величины рН сока более 8,0. В процессе обработки при проведении опыта из зеленого сока выборочно удал ют хлоропластовые протеины, ХЛОРО-. филл, каротиноиды и липоиды ив растворе остаютс  цитоплазмовые протеины. рН .зеленого соха первоначально устанавливают , где требуетс , на уровне 5-6. Если в результате Добавлени  на стадии обжати  нашатыр  или другого основани  сок нейтрален по отношению к щелочи, то регулирование рН потребует добавки сол ной, сернойJфocфopнoй или другой нетоксичной кислоты. Зеленый сок (при -регулировании рН., или без этого) далее проходит через нагреватель 4, который конструктивно может быть выполнен в виде теплообменника, где зеленый сок нагревают до температуры около 50 С и предпочтительно вы- держивак т при этой температуре в течение примерно 1-5 мин. Возможна така  регулировка скорости нагрева, что результат , эквивалентный выдержке, достигаетс  в процессе доведени  температуры . 7, 6 При осуществлении нагрева тепло подвод т так, чтобы -даже мала  часть сока не нагрелась до температуры, существенно превышающей указанный уровень . Это вызвано тем, что если часть сока перегреетс , то некоторое количество содержащегос  в соке цитоплазмового протеина будет осаждатьс  вместе с хлоропластовым протеином, хлорофиллом и каротиноидами. Такого воздействи  нежелательного перегрева можно избежать различными способами. Например, температура сока может быть повышена путем выдержки в ванне с теплой водой или нагрева источником тепла, создающим относительно ;низкий температурный градиент. Дл  поддержани - равномерной температуры во всей массе жидкости может успешно примен тьс  перемешивание. Другой способ нагрева характеризуетс  протеканием сока через змеевик, погру же ЯНЫ и в ванну, заполненную водой или Другой теплообменной средой, поддерживаемой при 50 С или немного выше, поэ тому протекающий по змеевику сок рав номерно нагреваетс  до требуемой темпе ратуры. После описанного нагрева сок пропускают через холодильник 5, который конструктивно может быть выполнен в виде обычного теплообменника, где сок охлаж™ дают до температуры окружающей среды . Вследствие осуществлени  описанных Ыз1ше стадий.хлоропластовые компоненты сока укрупн ютс  с образованием мелкоструктурной суспензии. Дл  выделени  хлоропластового материала смесь обрабатывают в центрифуге 6 с образованием остаточного светлого сока ( L -2 и хлоропластового вещест ва, содержащего хлороп астовые протеины , хлорофилл, каротин, ксантофилл, и другие кароткноиды, липоиды, неопознанные ростовыефакторы и т.п., Хлороплас товый материал, отдел емый центрифугой 6, направл ют в сушилку 7, котора  кон- CTjiyKTHBHo может быть выполнена в вид 9 сдвоенного барабана или вращающейс  печи. Сухой продукт (фракци  В) Я1лл етс  ценным материалом дл  использовани  в корме животных. В типовых процессах фрак1Щ  Всодержит (насухой основе) Ъледующие компоненты, %: Протеин (содержание азота X 6,25)54,5 - Жиры .9,8 Клетчатка1,56 Зола13,1 содержаший азота экстракт ( в основном углеводы) 21,0 Каротин1250 мг/кг Ксантофилл.3000 мг/кг. Высокое содержание ксантофилла fep фракции В делает ее особенно полезной дл  употреблени  в рационе домашней -. птицы, придава  цыпл там сильно пигментированную .( рког-золотистую) окраску , которой большинство потребителей отдают предпочтение перед бледной окраской . Кроме того, при использовании кур дл  получени  шц обогаиденный ксантофиллом рацион благопри тствует приданию  ичным желткам  рко-желтого цвета. П р и м е .р 3. Технологи  выделени  хлоропластового материала (фракци  в).. Порции зеленого сока, полученного из люцерны описанным выше способом, довод т (посредством сол ной кислоты) до рН 5,8 или 5,3. Затем их нагревают до 50 С с использованием различных скоростей нагрева и различных по продолжительности периодов выдержки при 5О С. После нагрева проводитс  охлаждение до комнатной температзфы к центрифугирование в течение 3 мин при приложении в этот момент времени в течение нескольких секунд максимального усили  в 10 тыс. г. 13ыделенные хлоропластовый материал и остаточный сок подвергаютс  анализу. Услови  обработки и полученные результаты сведены в табл. 1. Таблица 1

10

654149

Продолжение табл. 1

О 1 2 О 1 2

3 4 5 6

7 8

Представленные в табл. 1 опыты 4, 5, 6, 7 и 8 - наилучшие, так как в результате их проведени  остаточный сок получаетс  прозрачным и не имеет зеленой окраски, что указывает на полное выделение хоропластового материала.

В другом способе выделени  хлоропластового материала (фракци  В) приме н етс  очень быстрый нагрев до температуры выше 55 С, за которым сразу же или спуст  короткий промежуток времени выдержки следует охлаждение до температуры ниже 40 С. Затем осуществл етс  центрифугирование с целью выделени  хлоропластового материала.

Требуемый нагрев (быстрый) легко осушёствл ют путем использовани  пароструйЬого нагревател  или подобного ему устройства.

О О

0,6

55 60 0,6

То же

41

Прозрачно-темный 38 . То же 36 34 31 32

П р И м е р 4, Применение быстрого нагрева (опыт I , пример 2)..

Используют пароструйный нагреватель, обладающий способностью нагрева зеленого сока до. 7О С в течение 0,6 сек или меньшего промежутка времени. Порции зеленого сока нагревают до различных температур: 55, 6О, 65 и 70°С. В некоторых случа х гор чий сок охлаждают (до температуры ниже 4О с) сразу же, в других - перед охлаждением выдерк живают в гор чем состо нии в течение определенного промежутка времени. В каждом случае охлажденный продукт обрабатывают в центрифуге дл  удалени  хлоропластового материала, и получаюши - с  светлый сок подвергают анализу дл  определени  оставшегос  в нем количества Ш1топлазмового протеина.

Услови  обработки и полученные результаты сведены в табл. 2.

Таблица2

Тускло-зеленый

96 88 Тускло-темный

Услови  обработки Опыт 111. Выделение Ш1топлазмового протеина (фракци  с), В этой операции исходным материалом  вл етс  светлый сок ( L-2), остающийс  после завершени  опыта II. Цель этого опыта состоит в выделении цитоплазмовых протеинов из светлого сока и может быть достигнута несколькими пут ми. Цитоплазмовые протеины могут быть осаждены любьтм на следующих способов: добавлением кислоты дл  получе ° ни  рН примерно 3-4,8; нагревом до температуры выше 50 с, т.е. до С| добавлением кислоты с целью получени  рН примерно 3-4.8 и нагревом до темпе« ратуры выше 50С, т.е. до 35-80 С. Люба  одна или несколько перечисленных обработок могут быть проведены пос ледовательно дл  осуществлени  регенерации всего необходимого протеина. Така  технологи  может, например, принимать следующие формы. Сок L--2 нагреваютдо 55 С, охлаждают и из него выдел ют осажденный про теин. Оставшуюс  жидкость далее подвергают один или несколько раз той же обработке , проводимой каждый раз при послер:овательно более высокой температуре, с образованием р да протеиновых изол торов . Така  же цель может быть достигнута с использованием последовательно меньшей величинь рН (при наличии или отсутствии повышени  температуры) и получением р дапротеиновых изол тов. Достоинством этих последовательно проводимых операций  вл етс  получение особо чистых и обладаклцих природными свойствами изол тов на ранних стади х,

Пиодолжение табл. 2

Внешний вид светлого coica

Прозрачно-гемный То же когда услови  подкислени  и температуры нос т умеренный характер. Предпочтительна  обработка содержит последовательное подкисление без применени  какого-либо нагрева, т.е. ее осуществл ют при температуре окружающей среды (комнатной температуре). Сок L 2 вначале подкисл ют до рН 4,8 и подвергают .обработке в центрифуге, посредством чего больша  часть (обычно 2/з) суммарного цитоплазмового протеина выдел етс  в особо чистом и естественном виде. Оставшуюс  жидкость далее подкисл ют до рН 8 и подвергают иентрифугирова {ию с выделением оставшейс  части щгтоплазмового протеина в виде, пригодном к употреблению в пищу человека, хот  он и не столь чист, как перва  фракци . В способе, содержащем добавку кислоты , светлый сок () из центрифугиб направл ют по трубопроводу 8 к смесителю 9, где смешивают с , соответствующим количеством кислоты дл  получени  рН в пределах 3-4,8. С этой целью можно использовать серную, сол ную, фосфорную ИЛИ другую, не имеющую токсичных свойств, кислоту. Дл  выделени  осажденного цито-плазмового протеина подкисленную смесь далее подвергают обработке в центрифуге с получением осадка, содержащего цито плазмовые протеины, не имеющие хлорофилла , каротинридов, липоидов, обладающих горьким привкусом веществ или другик нежелательных растительных компонентов . Шгтоплазмовый протеин, выделенный посредством центрифуги 10, затем промывают в мойке 11 водой (подкисленной

до рН величиной около 4-5) с целью удалени  растворимых в воде примесей. После промывки рН протеинового материала предпочтительно устанавливают около 7 путем промывки разбавленным раствором едкого натра, и раствор направл ют к сушилке 12, котора  конструктивно може быть выполнена в виде, например, обычного сублимационного аппарата. .Сухой продукт (фракци  с) пригоден к употреблению в пище человека.

В типовых процессах фракци  С содержит (на сухой основе) следуюидие компоненты , %:

Протеин (содержание

азота X 6,25)

85 0,66

Жиры 0,20

Клетчатка

Зола 4,32

NFE не содержащий

азота (в основном

углеводы)

9,8

Каротин

Отсутствует

Ксантофилл Отсутствует

В том случае, когда используют

способ осаждени  путем нагрева, светлый сок ( L -2) подвод т по трубопроводу к нагревателю 13, который конструктив100

3,0

08 3,2

94 3.4

96 3,6

9О

3,8

83 4,0 4,2

81 74 71 4,4 4,6 .68 4,8

но может быть и,шолнен в виде обычного теплообменника или устройства, использующего непосредственный подогрев стру ми пара, где сок нагревают примерно до 55-80 С и предпочтительно выдерживают при этой температуре в течение 1-5 мин.

Далее нагретый сок проходит через охладитель 14, где он охлаждаетс  до температуры окружающей среды. Путем применени  вышеописанных стадий проиэвод т осаждение цитоплазмовых протеинов в виде светло-коричневого сгустка. Дл  их выделени  смесь обрабатывают в центрифуге 10 и далее подвергают обработке путем промывки, сушки и т.п.

П р и м е р 5. Способ подкислени , примен емый дл  вьшелени  цитоплазмового протеина (фракции С).

Порции светлого сока ( L -2) подкисл ют до получени  различных значений рН путем применени  сол ной кислоты и обрабатывают в центрифуге дл  удалени  осажденного цитоплазмового протеина . Анализу подвергают как остаточный сок, так и осажденные вешества.

Услови  обработки и полученные результаты сведень в табл. 3.

ТаблицаЗ

О

2

6

4

10

17

19

26

29

32 Примере, Способ нагрева дл  выделени  цигоплаамового протеина (фракЕши с). Порции светлого сока ( it-2f с рН 5,8-6 нагревают при различных темпера-5 турах, охлаждают и подвергают обработке Остаточный сок ( Й-З) из центрифуги 10 раздел ют на две части. Одну часть возвращают по трубопроводу 15 в смеситель 1 дл  соединени  с новыми порци ми люцерны. Другую часть направ д ют в трубопровод 16 к обычного типа испарителю 17, где ее концентрируют с целью получени  сиропа, содержшцего около 50-7 О% твердых частиц. Сироп (фракци  Д) представл ет собой богатый источник растворимых в воде питательных веществ, полученных из исходной люцерны. Он особенно ценитс  в св зи с содержанием N F Е (неопознанные ростовы факторы, оказывающие благотворное воздействие на рост, здоровье и воспроизводство домашней птицы, свиней и жвачных животных . в центрифуге дл  удалени  осаждаемого цитоплазмового протеина. Анализу подвергают как остаточный сок, так и осажденные вещества. - Услови  обработки и полученные результаты сведены в табл. 4. . Таблица4 Сироп также содержит аминокислоты, ара, минеральные соли и водораствоые витамины. В типовых процессах фракци  Д содер (на сухой основе) следующие коменты , %: Отсутствуют Клетчатка Отсутствует N F Е не содержащий азота (в основном углеводы) Каротин Отсутствует Ксантофилл Отсутствует ормула изобретени  1. Способ получени  протеиновой добавки из зеленой массы, напримор , люиернг 1, включающий отделение сг ка путем прессовани  и послепуюшее eiO нагревание, отличающийс  тем, что, с целью более полного сохрапени  биологической ценности подук-та,

зеленую массу перед прессованием смешИ вают с жидкостью и довод т рН до 7-11, нагревание сока провод т при рН , после нагревани  сок охлаждают и деигрифугируют с образованием суспензии, со держащей хлоропластовые протеины, хлорофилл , каротиноиды и липиды, и остаточ- ноге сока, из которого путем гюдкисле ни  и/или нагревани  осаждают протеины, очиденные от хлорофилла, каротиноидов и липидов, и отдел ют их от сока путем центрифугировани .

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю

щ и и с   там, что зеленую массу перед прессованием сме1Ш1вают с водой или со- ком, оставшимс  после отделени  последней фракции.

3.Способ по п. 1, отличаю

щ и и с   тем, что рН смеси 7-11 получают путем добавлени  в нее щелочи или ее водного раствора,

4.Способ по п. 1, о т л и ч а Юв.

1ц и и с   тем, что зеленую массу перед прессованием смешивают с восстановителем .

5.Способ по П-. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что сок нагревают до 40-50 С и выдерживают при этой температуре в течение мин.

6.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   .тем, что нагревание сока

осуществл ют в течение 0,5-2() сек до вО-70°С.

7.Способ по п. б, о т л и ч а ю iji и и с   тем, что нагрев ведут в течние 0, сек и поддерживают темпераTYpy в течение 15-20 сек.

8.Способ по п. 6, о т л и ч а ю -

И и и с   тем, что нагрев ведут с продолжительностью 0,6 сек до 70 С.

9.Способ по пп. 6-8,о тли чающийс  тем, что нагрев ведут предпочтительно в течение 15 сек. .

10.Способ по п. 1, отлича torn и и с   тем, что осаждение провод т nvTeM додкис ею1  остаточного сока до рН 3-4,8.

11.Способ по п. 10, о т л и ч а и и с   тем, что осаждение провод т

в два этапа: сначала остаточный сок подкисл ют до рН 4,8 дл  осаждени  первой фракции, затем эту порцию отдел ют и остаточную жидкость подкисл ют до рИ 3 дл  осаждени  следующей порции.

12.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что остаточный сок дл  осаждени  фракшш нагревают до 55-80

13.Способ поп. l,oтличaюпI и и с   тем, что оставшуюс  после центрифугировани  остаточного сока жидкость кoнцeнтpиp ют.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР № 332598, кл. А 23 К 1/14, 1969.

I

z±: