WO2024025441A1 - Method for integrated processing of meadow hay - Google Patents

Method for integrated processing of meadow hay Download PDF

Info

Publication number
WO2024025441A1
WO2024025441A1 PCT/RU2023/050178 RU2023050178W WO2024025441A1 WO 2024025441 A1 WO2024025441 A1 WO 2024025441A1 RU 2023050178 W RU2023050178 W RU 2023050178W WO 2024025441 A1 WO2024025441 A1 WO 2024025441A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hay
protein
fraction
meadow
leaf
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/050178
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Михаил Викторович ИВАНОВ
Николай Петрович БРИЗИЦКИЙ
Original Assignee
Михаил Викторович ИВАНОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022120611A external-priority patent/RU2782017C1/en
Application filed by Михаил Викторович ИВАНОВ filed Critical Михаил Викторович ИВАНОВ
Publication of WO2024025441A1 publication Critical patent/WO2024025441A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K10/00Animal feeding-stuffs
    • A23K10/30Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/20Pulping cellulose-containing materials with organic solvents or in solvent environment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22Other features of pulping processes
    • D21C3/26Multistage processes

Definitions

  • the present invention relates to the field of agriculture, specifically, to the technology of complex processing of hay obtained from various types of meadow plants, which is aimed at the production of products useful in agriculture and other industries, such as cellulose and enriched animal feed, as well as others products intended for use in agriculture and other industries.
  • a source of information is known from the prior art that describes a method for producing a suspension based on herbal fibrous materials for the manufacture of sheets or slabs, which includes the following stages: collecting meadow grass; cleaning meadow grass mechanically or by blowing air and/or washing with water; cutting meadow grass to obtain a length from 100 to 0.1 mm; fibrillation grinding of meadow grass; making tablets from meadow grass; suspending meadow grass in water; adding fractions of cellulose fibers and/or paper waste and/or auxiliary substances to the suspension (EA 029141 B1, 02/28/2018).
  • a known source of information describes a method for separating components from plant material containing at least leaf and/or stem parts, wherein the material is at least partially defibrated and then separated into a fiber fraction and a sap stream so that that the fiber fraction mainly contains hard tissues, such as epidermis, sclerenchyma and vascular bundles, and the sap flow mainly contains soft tissues, such as parenchyma and cytosol (RU 2213169 C2, 09.27.2003).
  • the closest to the proposed technical solution is a source of information describing a continuous method for the production of cellulose pulp from herbaceous plant raw materials, including the following steps: preparation of herbaceous plant raw materials by grinding into pieces 1.5 - 30 cm long and 0.5 - 15 mm in diameter and removing dust particles from the specified raw materials using a fan; and continuous cooking of dust-free herbaceous plant raw materials, prepared earlier, in a cooking unit, which is a vertical column with smooth internal walls, into the upper part of which the conveyor continuously feeds herbaceous plant raw materials, while in parallel with the supply of dust-free raw materials to the upper part of the specified
  • the digester is continuously supplied with cooking chemicals (a group consisting of NaOH and NaCl or NaiSCh), fresh water, reduced water and steam, the cooking temperature is 70 - 100°C, and during the continuous cooking process described, a suspension is formed with the following composition: weight percentage of NaOH 0.9 - 1.5, weight percentage of NaCl or NaiSOsOJS - 0.4; and the weight percentage of herb
  • the problem to be solved by the present invention is the development of a method for complex processing of hay from meadow plants, ensuring maximum extraction of useful products from it, including through the stage of preliminary fractionation of chopped hay into leaf and stem fractions.
  • the technical result achieved in solving the problem is the fullest possible extraction of useful products from non-wood plant raw materials, such as cellulose, cellulose-containing fibers, lipid-pigment complex and protein, as well as the production of enriched hay granules or briquettes intended for feeding farm animals, with a simultaneous reduction in the consumption of reagents, water, time, energy and ultimately reducing costs and improving the quality of cellulose.
  • non-wood plant raw materials such as cellulose, cellulose-containing fibers, lipid-pigment complex and protein
  • a method for complex processing of hay from meadow plants is proposed, according to which the hay is first crushed to a particle size of 10 - 30 mm (and this particle size is at least 80% of the total volume of hay) and separated by separation into stem and leaf fractions , after which the stem fraction is subjected to cooking to obtain cellulose in an amount of 20 - 50% of the amount of feedstock and cellulose-containing fiber from 1.2 - 20% from the amount of initial raw material, and the leaf fraction with a protein content of more than 20% in dry matter is sent for sequential processing, at the first stage of which a lipid-pigment complex is obtained by maceration with ethyl alcohol, at the second stage a concentrate is obtained by three-stage extraction with an ammonium sulfate solution followed by precipitation squirrel.
  • the meal obtained as a result of sequential processing is sent to the cooking stage, and the leaf fraction with a protein content of less than 20% in dry matter is sent for granulation or briquetting to produce hay gran
  • the hay is separated by air separation into stem and leaf fractions.
  • the method is carried out without the stage of cooking the stem fraction.
  • the raw material for the implementation of the proposed method is meadow hay obtained from meadow plants.
  • the meadow is a complex plant community - a phytocenosis, the plants of which are represented mainly by perennial mesophytic grasses, that is, plants that require high moisture content for normal growth and development. Based on the nature of their origin, meadows are divided into natural meadows and artificial meadows. Natural meadows are covered with wild grasses, while artificial meadows are forage areas created by sowing perennial legumes and cereal forage grasses. All forage plants of meadows are divided in agricultural practice into four economic groups: cereals, legumes, sedges and forbs. The feeding value of meadows and herbaceous vegetation can be judged by the botanical composition, that is, the species composition of herbs.
  • Natural meadows formed in river valleys are considered the richest, where up to 80 plant species can grow per 1 m2 .
  • Highly nutritious hay is obtained from perennial and annual legumes and cereal grasses in their pure form, from their mixtures, as well as from the grass of natural lands. Depending on the botanical composition and growing conditions of grasses, hay is classified as follows:
  • the most common methods of preserving green mass are drying them or storing them wet in an anaerobic and acidic environment.
  • the first method is to prepare hay and artificially dried grass feed, the second is silage. Based on a combination of these two methods, haylage and wet hay are prepared.
  • the moisture content should be no more than 17%, the color of the hay should be from green to yellow-green and the smell characteristic of fresh hay.
  • GOST R 55452-2013 which standardizes the following:
  • meadow grass hay is rich not only in fiber, but also in other useful components (proteins, fats, minerals); however, the qualitative and quantitative composition of the leaf and stem parts of the hay is not identical, and each of these parts is preferable for obtaining separate products (the stem is cellulose, the leaves are protein), and therefore, it became necessary to separate the chopped hay into two fractions (leaf and stem).
  • the resulting stem fraction is sent to the cooking stage.
  • any cooking known from the prior art can be used: sulphate cooking, soda cooking, water hydrolysis, cooking with hydrogen peroxide.
  • cooking of the stem fraction using water hydrolysis technology is carried out at a temperature of about 170°C; the duration of standing at a given temperature is about 30 minutes, the duration of grinding is about 10 minutes.
  • Peroxide cooking of the stem fraction without chelation is carried out according to the regime: NaOH consumption of about 20%, cooking temperature of about 140 °C; The duration of parking at a given temperature is about 180 minutes, the consumption of hydrogen peroxide is about 3 kg/t.
  • Sulfate cooking of the stem fraction is carried out according to the following regime: consumption of active alkali, % of the feedstock about 12; cooking temperature about 150°C; the duration of standing at a given temperature is about 10 - 30 minutes, the duration of grinding before washing is about 2 minutes. It should be noted that the given process parameters are approximate and are selected depending on the quality and quantitative composition of the stem fraction. As a result of the cooking process, cellulose is obtained in an amount of 20 - 50% of the amount of the original raw material and cellulose-containing fiber in the amount of 1.2 - 20% of the amount of the original raw material.
  • the resulting products can be used as independent products in agriculture and other industries, and can be further processed for additional processing, including the production of cellulose derivatives such as microcellulose, nanocellulose, or, for example, at the stage of grinding, washing, filtration and drying to produce paper/cardboard.
  • cellulose derivatives such as microcellulose, nanocellulose, or, for example, at the stage of grinding, washing, filtration and drying to produce paper/cardboard.
  • the resulting leaf fraction is sent for further processing depending on its protein content.
  • the leaf fraction with a protein content of more than 20% in dry matter is sent for sequential processing.
  • Extraction of the lipid-pigment complex and protein isolation are carried out by sequential processing of plant raw materials.
  • a lipid-pigment complex is obtained by maceration with ethyl alcohol. Extraction is carried out in two stages of approximately 20 minutes each.
  • ethyl alcohol is used as an extractant
  • the hydromodulus is 1:20
  • the process temperature is about 60°C
  • the entire process time is about 40 minutes.
  • the use of ethyl alcohol as an extractant is due to the fact that it most completely extracts the lipid-pigment complex.
  • the yield of solid extract reaches 2.17%, which corresponds to 92% extraction of crude fat.
  • an increase in the crude protein content is observed from 3.1 to 3.24%.
  • This fact is determined by the extraction of the non-protein part - the lipid-pigment complex - from the hay sample. Preliminary removal of the lipid-pigment complex with alcohols has a positive effect on the yield of protein concentrate (increases from 2.1% to 2.6-3%) and its quality (protein content in the concentrate increases from 19.5 to 20-23%) at the second stage process. The degree of protein extraction increases from 12.8% to 16-22% with preliminary maceration with alcohols.
  • the treated hay is sent for three-stage protein extraction with ammonium sulfate solutions (0.5, 2.5, 5%, respectively).
  • Ammonium sulfate solutions and raw materials were pre-cooled to 5°C, while the hydromodulus was 1:20, the extraction duration was about 15 minutes for each stage.
  • the protein is in a colloidal dispersed state and for its precipitation it is necessary empirically determine the isoelectric point - the pH of zero charge of a colloidal particle. At the isoelectric point, agglomeration of protein globules and protein precipitation occurs.
  • a 5% sulfuric acid solution was added to the protein solution in portions while controlling the pH and turbidity of the solution (turbidimetric titration).
  • the pH value which corresponds to the maximum value of the turbidity of the solution (the minimum value of the light transmittance coefficient - T, %), corresponds to an isoelectric point of 3.15 units. pH.
  • a KFK-3 photoelectric colorimeter was used to determine the turbidity (light transmittance) of the extract.
  • To precipitate protein from, for example, 300 ml of extract it is necessary to spend 550 ⁇ l of a 5% sulfuric acid solution.
  • the protein sediment (protein concentrate) is washed from ammonium sulfate with 10 ml of distilled water (until there is no ammonium ion in the washing water).
  • the yield of protein concentrate was 2.1% of the initial mass of raw materials.
  • the nitrogen content in the protein concentrate was 3.13%, which corresponds to a protein content of 19.5%.
  • the degree of protein recovery was 12.8% of that present in the sample.
  • the crude protein content after protein extraction was 2.7%, which is consistent with the protein recovery data.
  • the protein isolated from the sample is “salt-soluble.”
  • the protein present in plant materials can also be extracted by extraction with water (“water-soluble”) or alkali (“alkali-soluble”). Under similar conditions, a concentrate of “alkali-soluble” protein (0.05% sodium hydroxide solution) was isolated (RF Patent 2134991, 1999). Its yield was 0.29% with a nitrogen content of 16%, the degree of protein extraction was 1.5% of that present in the feedstock.
  • the yield of the concentrate was 0.21%, its nitrogen content was 25.8%, and the degree of protein extraction was 1.8% of the feedstock.
  • the mechanical addition of the yields of protein fractions is incorrect, since, for example, a water-soluble fraction can be included in the alkali-soluble and salt-soluble protein fractions.
  • an average organic carbon content of 840 mg/l was found, which corresponds to the extraction of BEV (in terms of starch) of 10.9% of the feedstock.
  • the determination of organic carbon was carried out by high-temperature catalytic combustion using a total organic carbon analyzer TOC-L CSN (Shimadzu, Japan), while total organic carbon (TOC) is defined as the difference between total and inorganic carbon.
  • TOC total organic carbon
  • the principle of determining total carbon (TC) is based on direct combustion of the sample in a specialized TC combustion tube filled with an oxidation catalyst and heated to 680°C. During combustion of the sample, all carbon is converted into carbon dioxide. Subsequently, the combustion products are determined in the cuvette of a non-dispersive infrared detector (NDIR).
  • NDIR non-dispersive infrared detector
  • the method for determining inorganic carbon is based on measuring the carbon dioxide released into the gas phase when the acid reacts with carbonates and bicarbonates, and the total volume of carbon dioxide gas is measured by the same ND IR detector. Thus, it is possible to extract into concentrate up to 13% of the protein contained in the original raw material.
  • the meal obtained as a result of sequential processing is sent to the cooking stage, and then to the production of cellulose.
  • the leaf fraction with a protein content of less than 20% in dry matter is sent for granulation or briquetting.
  • any known granulator or briquetting machine which is selected taking into account production requirements.
  • briquetting grass cutting for example, briquetting presses OKS-2, OPK-2, a press briquetting machine ⁇ -2 (stamp) and a ring-type briquetting machine designed by VIM are used.
  • Granulated mass or briquettes are already valuable products in their own right.
  • the resulting granules or briquettes can be further enriched protein previously isolated from the protein-rich leaf fraction.
  • cellulose, cellulose-containing fibers, a lipid-pigment complex, protein, enriched granules or briquettes are obtained, that is, the maximum extraction of useful substances from the hay of meadow plants is carried out.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Fodder In General (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of agriculture. Proposed is a method for the integrated processing of meadow hay, according to which hay is chopped and separated by pneumatic separation into a stalk fraction and a leaf fraction. The stalk fraction is cooked to obtain cellulose and cellulose-containing fibre. Leaf fraction having a protein content of more than 20% on a dry matter basis is sent for sequential processing, in a first step of which a lipid-pigment complex is obtained by maceration with ethanol, and in a second step of which a protein concentrate is obtained by three-step extraction with a solution of ammonium sulphate followed by precipitation. Meal obtained as a result of the sequential processing is sent to the cooking stage. Leaf fraction having a protein content of less than 20% on a dry matter basis is sent for pelleting or briquetting. The method provides for maximal recovery of useful products from non-wood feedstock.

Description

Способ комплексной переработки сена из луговых растений Method for complex processing of hay from meadow plants
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ TECHNICAL FIELD
Настоящее изобретение относится к области сельского хозяйства, конкретно, касается технологии комплексной переработки сена, полученного из различных видов луговых растений, которая направлена на производство полезных в сельском хозяйстве и в других отраслях промышленности продуктов, таких как целлюлоза и обогащенные корма для животных, а также иных продуктов, предназначенных для применения в области сельского хозяйства и в других отраслях. The present invention relates to the field of agriculture, specifically, to the technology of complex processing of hay obtained from various types of meadow plants, which is aimed at the production of products useful in agriculture and other industries, such as cellulose and enriched animal feed, as well as others products intended for use in agriculture and other industries.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE ART
Из уровня техники известен источник информации, описывающий способ получения суспензии на основе травяных волокнистых материалов для изготовления листов или плит, включающий следующие стадии: сбор луговой травы; очистка луговой травы механическим способом или посредством продувки воздухом и/или промывкой водой; резка луговой травы с получением длины от 100 до 0,1 мм; измельчение фибриллированием луговой травы; изготовление таблеток из луговой травы; суспендирование луговой травы в воде; добавление фракций целлюлозных волокон и/или бумажных отходов и/или вспомогательных веществ в суспензию (ЕА 029141 В1, 28.02.2018). A source of information is known from the prior art that describes a method for producing a suspension based on herbal fibrous materials for the manufacture of sheets or slabs, which includes the following stages: collecting meadow grass; cleaning meadow grass mechanically or by blowing air and/or washing with water; cutting meadow grass to obtain a length from 100 to 0.1 mm; fibrillation grinding of meadow grass; making tablets from meadow grass; suspending meadow grass in water; adding fractions of cellulose fibers and/or paper waste and/or auxiliary substances to the suspension (EA 029141 B1, 02/28/2018).
Известен источник информации, описывающий способ отделения компонентов от растительного материала, содержащего, по меньшей мере, лиственные и/или стеблевые части, при этом данный материал, по меньшей мере, частично распускают на волокна, а затем разделяют на фракцию волокон и поток сока так, что фракция волокон главным образом содержит твердые ткани, такие как эпидермис, склеренхима и сосудистые пучки, а поток сока главным образом содержит мягкие ткани, такие как паренхима и цитозоль (RU 2213169 С2, 27.09.2003). A known source of information describes a method for separating components from plant material containing at least leaf and/or stem parts, wherein the material is at least partially defibrated and then separated into a fiber fraction and a sap stream so that that the fiber fraction mainly contains hard tissues, such as epidermis, sclerenchyma and vascular bundles, and the sap flow mainly contains soft tissues, such as parenchyma and cytosol (RU 2213169 C2, 09.27.2003).
Известен источник информации, описывающий способ получения целлюлозы, включающий использование недревесного растительного сырья с содержанием нативной целлюлозы не более 50% и водного раствора едкого натра, при этом исходное сырье промывают водой при температуре 40 - 70°С и атмосферном давлении в течение 0,5 - 4 ч, осуществляют делигнификацию водным раствором азотной кислоты концентрацией 2 - 8%, обработку ведут при температуре 90 - 95 °C в течение 4 - 20 ч с последующем отделением твердой фазы и ее дальнейшей обработкой водным раствором едкого натра концентрацией 1 - 4%, при температуре 60 - 95°С в течение 1 - 6 ч, затем полученную целлюлозу фильтруют, промывают водой и снижают ее влагосодержание (RU 2448118 С1, 20.04.2012). There is a known source of information that describes a method for producing cellulose, including the use of non-wood plant raw materials with the content of native cellulose is not more than 50% and an aqueous solution of caustic soda, while the feedstock is washed with water at a temperature of 40 - 70 ° C and atmospheric pressure for 0.5 - 4 hours, delignification is carried out with an aqueous solution of nitric acid with a concentration of 2 - 8%, treatment is carried out at a temperature of 90 - 95 ° C for 4 - 20 hours, followed by separation of the solid phase and its further treatment with an aqueous solution of caustic soda with a concentration of 1 - 4%, at a temperature of 60 - 95 ° C for 1 - 6 hours, then the resulting The cellulose is filtered, washed with water and its moisture content is reduced (RU 2448118 C1, 04/20/2012).
Наиболее близким к предложенному техническому решению является источник информации, описывающий непрерывный способ производства целлюлозной массы из травянистого растительного сырья, включающий следующие этапы: подготовка травянистого растительного сырья посредством измельчения на части длиной 1,5 - 30 см и диаметром 0,5 - 15 мм и удаления частиц пыли из указанного сырья с помощью вентилятора; и непрерывная варка не содержащего пыли травянистого растительного сырья, подготовленного ранее, в варочной установке, представляющей собой вертикальную колонку с гладкими внутренними стенками, в верхнюю часть которой конвейер непрерывно подает травянистое растительное сырье, при этом параллельно с подачей не содержащего пыли сырья в верхнюю часть указанной варочной установки непрерывно подают химикаты для варки (группа, состоящая из NaOH и NaCl или NaiSCh), пресная вода, восстановленная вода и пар, температура варки составляет 70 - 100°С, и в ходе описывающего способа непрерывной варки формируется суспензия со следующим составом: весовой процент NaOH 0,9 - 1,5, весовой процент NaCl или NaiSOsOJS - 0,4; и весовой процент травянистого растительного сырья 15 - 18; где концентрация ингредиентов рассчитывается от веса жидкой фазы; разложение нецеллюлозного материала из травянистого растительного сырья происходит во время перехода массы из верхней в нижнюю часть указанной варочной установки исключительно под воздействием силы тяжести, которое длится от 40 минут до 20 часов и сваренная масса концентрируется в нижней части варочной установки и непрерывно со скоростью, равной скорости подачи, выводится из нижней части варочной установки с помощью конвейера, что позволяет компенсировать гидравлическое давление (RU 2636556 С1, 23.11.2017). The closest to the proposed technical solution is a source of information describing a continuous method for the production of cellulose pulp from herbaceous plant raw materials, including the following steps: preparation of herbaceous plant raw materials by grinding into pieces 1.5 - 30 cm long and 0.5 - 15 mm in diameter and removing dust particles from the specified raw materials using a fan; and continuous cooking of dust-free herbaceous plant raw materials, prepared earlier, in a cooking unit, which is a vertical column with smooth internal walls, into the upper part of which the conveyor continuously feeds herbaceous plant raw materials, while in parallel with the supply of dust-free raw materials to the upper part of the specified The digester is continuously supplied with cooking chemicals (a group consisting of NaOH and NaCl or NaiSCh), fresh water, reduced water and steam, the cooking temperature is 70 - 100°C, and during the continuous cooking process described, a suspension is formed with the following composition: weight percentage of NaOH 0.9 - 1.5, weight percentage of NaCl or NaiSOsOJS - 0.4; and the weight percentage of herbaceous plant materials is 15 - 18; where the concentration of ingredients is calculated from the weight of the liquid phase; The decomposition of non-cellulosic material from herbaceous plant materials occurs during the transition of the mass from the upper to the lower part of the specified digestion unit solely under the influence of gravity, which lasts from 40 minutes to 20 hours and the welded mass is concentrated in the lower part of the cooking unit and is continuously, at a speed equal to the feed speed, removed from the lower part of the cooking unit using a conveyor, which makes it possible to compensate for hydraulic pressure (RU 2636556 C1, 11/23/2017).
Основным существенным недостатком указанных изобретений является неполное извлечение полезных продуктов (компонентов) из недревесного растительного сырья. The main significant drawback of these inventions is the incomplete extraction of useful products (components) from non-wood plant materials.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DISCLOSURE OF INVENTION
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа комплексной переработки сена из луговых растений, обеспечивающего максимальное извлечение из него полезных продуктов, в том числе, за счет проведения стадии предварительного фракционирования измельченного сена на листовую и стеблевую фракции. The problem to be solved by the present invention is the development of a method for complex processing of hay from meadow plants, ensuring maximum extraction of useful products from it, including through the stage of preliminary fractionation of chopped hay into leaf and stem fractions.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в максимально полном извлечении полезных продуктов из недревесного растительного сырья, таких как целлюлоза, целлюлозосодержащих волокон, липидно-пигментного комплекса и белка, а также получение обогащенного гранулята или брикетов сена, предназначенного для корма сельскохозяйственных животных, с одновременным снижением расхода реагентов, воды, времени, энергии и в конечном счете сокращение затрат и повышения качества целлюлозы. The technical result achieved in solving the problem is the fullest possible extraction of useful products from non-wood plant raw materials, such as cellulose, cellulose-containing fibers, lipid-pigment complex and protein, as well as the production of enriched hay granules or briquettes intended for feeding farm animals, with a simultaneous reduction in the consumption of reagents, water, time, energy and ultimately reducing costs and improving the quality of cellulose.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Для достижения указанного технического результата предложен способ комплексной переработки сена из луговых растений, согласно которому предварительно сено измельчают до размера частиц 10 - 30 мм (причем данный размер частиц имеет не менее 80% от всего объема сена) и разделяют методом сепарации на стеблевую и листовую фракции, после чего стеблевую фракцию подвергают варке с получением целлюлозы в количестве 20 - 50 % от количества исходного сырья и целлюлозосодержащего волокна от 1 ,2 - 20% от количества исходного сырья, а листовую фракцию с содержанием протеина более 20% в сухом веществе направляют на последовательную обработку, на первом этапе которой методом мацерации этиловым спиртом получают липидно-пигментный комплекс, на втором этапе методом трехступенчатой экстракции раствором сульфата аммония с последующим осаждением получают концентрат белка. Полученный в результате последовательной обработки шрот направляют на стадию варки, а листовую фракцию с содержанием протеина менее 20% в сухом веществе направляют на гранулирование или брикетирование для производства гранулята сена или брикетов с пониженным содержанием клетчатки. To achieve the specified technical result, a method for complex processing of hay from meadow plants is proposed, according to which the hay is first crushed to a particle size of 10 - 30 mm (and this particle size is at least 80% of the total volume of hay) and separated by separation into stem and leaf fractions , after which the stem fraction is subjected to cooking to obtain cellulose in an amount of 20 - 50% of the amount of feedstock and cellulose-containing fiber from 1.2 - 20% from the amount of initial raw material, and the leaf fraction with a protein content of more than 20% in dry matter is sent for sequential processing, at the first stage of which a lipid-pigment complex is obtained by maceration with ethyl alcohol, at the second stage a concentrate is obtained by three-stage extraction with an ammonium sulfate solution followed by precipitation squirrel. The meal obtained as a result of sequential processing is sent to the cooking stage, and the leaf fraction with a protein content of less than 20% in dry matter is sent for granulation or briquetting to produce hay granulate or briquettes with a reduced fiber content.
В одном из вариантов осуществления изобретения сено разделяют методом аэросепарации на стеблевую и листовую фракции. In one embodiment of the invention, the hay is separated by air separation into stem and leaf fractions.
Кроме того, в одном из вариантов осуществления изобретения способ осуществляют без стадии варки стеблевой фракции. In addition, in one embodiment of the invention, the method is carried out without the stage of cooking the stem fraction.
Также, возможно полученный белок добавлять в листовую фракцию при производстве гранулята или брикетов сена с пониженным содержанием клетчатки для обогащения белком. It is also possible to add the resulting protein to the leaf fraction when producing granulates or hay briquettes with reduced fiber content to enrich it with protein.
Также, для решения проблемы эффективной переработки низкосортного и некондиционного сена, возможно в качестве сырья использовать сено с содержанием сырой клетчатки более 30% от общей массы сена. Also, to solve the problem of effective processing of low-grade and substandard hay, it is possible to use hay with a crude fiber content of more than 30% of the total mass of hay as raw material.
Сырьем для реализации предложенного способа является луговое сено, полученное из растений луга. The raw material for the implementation of the proposed method is meadow hay obtained from meadow plants.
Луг представляет собой сложное растительное сообщество - фитоценоз, растения которого представлены преимущественно многолетними травами мезофитами, то есть растениями, требующими для нормального роста и развития повышенного содержания влаги. По характеру происхождения луга делят на естественные луга и искусственные луга. Естественные луга покрыты дикорастущими травами, а искусственные луга представляют собой кормовые угодья, созданные путем посева многолетних бобовых и злаковых кормовых трав. Все кормовые растения лугов делятся в сельскохозяйственной практике на четыре хозяйственные группы: злаковые, бобовые, осоковые и разнотравье. О кормовой ценности луга и травянистой растительности можно судить по ботаническому составу, то есть видовому составу трав. Он определяет богатство фитоценоза и влияет на возможность хозяйственного использования луга. Наиболее богатыми считают естественные луга, сформированные в долинах рек, где на 1 м2 может произрастать до 80 видов растений. Высокопитательное сено получают из многолетних и однолетних бобовых и злаковых трав в чистом виде, из их смесей, а также из травостоя природных угодий. В зависимости от ботанического состава и условий произрастания трав сено классифицируют следующим образом: The meadow is a complex plant community - a phytocenosis, the plants of which are represented mainly by perennial mesophytic grasses, that is, plants that require high moisture content for normal growth and development. Based on the nature of their origin, meadows are divided into natural meadows and artificial meadows. Natural meadows are covered with wild grasses, while artificial meadows are forage areas created by sowing perennial legumes and cereal forage grasses. All forage plants of meadows are divided in agricultural practice into four economic groups: cereals, legumes, sedges and forbs. The feeding value of meadows and herbaceous vegetation can be judged by the botanical composition, that is, the species composition of herbs. It determines the richness of the phytocenosis and affects the possibility of economic use of the meadow. Natural meadows formed in river valleys are considered the richest, where up to 80 plant species can grow per 1 m2 . Highly nutritious hay is obtained from perennial and annual legumes and cereal grasses in their pure form, from their mixtures, as well as from the grass of natural lands. Depending on the botanical composition and growing conditions of grasses, hay is classified as follows:
- сеяное бобовое (бобовых растений более 60%); - seeded legumes (leguminous plants more than 60%);
- сеяное злаковое (злаковых более 60%, бобовых менее 20%); - seeded cereals (cereals more than 60%, legumes less than 20%);
- сеяное бобово-злаковое (бобовых от 20 до 60%); - seeded legumes and cereals (legumes from 20 to 60%);
- естественных кормовых угодий (злаковое, бобовое, разнотравное). - natural forage lands (cereals, legumes, forbs).
Наиболее распространенные методы консервирования зеленой массы — ее высушивание или хранение во влажном состоянии в анаэробной и кислой среде. Первым методом заготавливают сено и травяные искусственно высушенные корма, вторым — силос. На основе сочетания этих двух методов заготавливают сенаж и влажное сено. The most common methods of preserving green mass are drying them or storing them wet in an anaerobic and acidic environment. The first method is to prepare hay and artificially dried grass feed, the second is silage. Based on a combination of these two methods, haylage and wet hay are prepared.
Требования к качеству сена регламентируют отраслевым стандартом ГОСТ 10243-2000. Requirements for the quality of hay are regulated by the industry standard GOST 10243-2000.
Содержание влаги должно быть не более 17%, цвет сена — от зеленого до желто-зеленого и запах, свойственный свежему сену. The moisture content should be no more than 17%, the color of the hay should be from green to yellow-green and the smell characteristic of fresh hay.
Также к сену применим ГОСТ Р 55452-2013, который нормирует следующее: Also applicable to hay is GOST R 55452-2013, which standardizes the following:
- массовая доля сырого протеина в сухом веществе (%, не менее): для бобового сена 1-го класса — 15, - mass fraction of crude protein in dry matter (%, not less): for bean hay of the 1st class - 15,
2-го — 13, 2nd - 13,
3-го — не менее 10%; злакового — соответственно 13%, 10% и 8%; сеяного бобово-злакового — 14%, 11% и 9%; сена естественных сенокосов — 11% ,9% и 7%; 3rd - no less than 10%; cereal - 13%, 10% and 8%, respectively; seeded legumes and cereals - 14%, 11% and 9%; hay from natural hayfields - 11%, 9% and 7%;
- массовая доля в сухом веществе сырой клетчатки (%, не более): для сена сеяного бобового 1-го класса 28, - mass fraction of crude fiber in dry matter (%, no more): for seeded legume hay of the 1st class 28,
2-го — 30, 2nd - 30,
3-го — 31; сеяного злакового соответственно — 30%, 32% и 33%; сеяного бобово-злакового — 29%, 31% и 32%; сена естественных сенокосов 30%, 32% и 33%. 3rd - 31; sown cereals, respectively - 30%, 32% and 33%; seeded legumes and cereals - 29%, 31% and 32%; hay from natural hayfields 30%, 32% and 33%.
При этом наиболее полезен корм, собранный в фазе бутонизации и начале цветения. Перерастающий травостой снижает качество кормов, а собранный в стадии колошения - вообще некондиционный. In this case, the most useful food is collected in the budding phase and the beginning of flowering. Overgrown grass reduces the quality of forage, and grass collected at the heading stage is generally substandard.
Известно, что сено из луговых трав богато не только клетчаткой, но и иными полезными компонентами (белки, жиры, минеральные вещества) однако, качественный и количественный состав листовой и стебельной части сена не идентичен, и каждая из этих частей предпочтительна для получения отдельных продуктов (стебель - целлюлоза, листья - белок), в связи с чем, возникла необходимость разделения измельченного сена на две фракции (листовую и стеблевую). It is known that meadow grass hay is rich not only in fiber, but also in other useful components (proteins, fats, minerals); however, the qualitative and quantitative composition of the leaf and stem parts of the hay is not identical, and each of these parts is preferable for obtaining separate products ( the stem is cellulose, the leaves are protein), and therefore, it became necessary to separate the chopped hay into two fractions (leaf and stem).
Из проведенных исследований следует, что разделение исходного сырья на две фракции более чем в два раза снижает содержание лигнина в стеблевой фракции с 60,38 до 26,56 и экстрактивных веществ с 1,47 до 0,65, что важно, так как, получение целлюлозы сопряжено с удалением лигнина и экстрактивных веществ. Очевидно, что снижение содержания балластных веществ позволит снизить расход реагентов, воды, времени, энергии и в конечном счете сократить затраты и повысить качество целлюлозы. From the studies conducted, it follows that dividing the feedstock into two fractions more than halves the content of lignin in the stem fraction from 60.38 to 26.56 and extractive substances from 1.47 to 0.65, which is important because, cellulose removal involves the removal of lignin and extractives. It is obvious that reducing the content of ballast substances will reduce the consumption of reagents, water, time, energy and ultimately reduce costs and improve the quality of cellulose.
Настоящее изобретение дополнительно раскрывается с помощью приведенного ниже неограничивающего объем притязаний примера реализации. The present invention is further disclosed by means of the following non-limiting example implementation.
Пример реализации способа. б Сырье с содержанием сырой клетчатки от 16 до 36% от общей массы сена и состоящее из луговых растений измельчают до размера частиц 10 - 30 мм и направляют на стадию разделения на две фракции: тяжелую фракцию (стебли) и легкую фракцию (листья). Процесс разделения проводят методом аэросепарации, с использованием, к примеру, аэросепаратора типа ЗИГ-ЗАГ производительностью 50 кг/ч, при восходящем потоке воздуха от 650 до 700 об/мин. При этом, установлена закономерность, что в связи с тем, что сырье довольно пластичное и хорошо реагирует на динамические изменения процесса, то усиление восходящего потока воздуха (650 об/мин-700 об/мин) обеспечивает изменение соотношения в пропорции стеблевая/листовая фракции. Это позволяет оперативно реагировать на технологические потребности производства. После получения листовой и стеблевой фракций их направляют на дальнейшую переработку. An example of the method implementation. b Raw materials containing crude fiber from 16 to 36% of the total mass of hay and consisting of meadow plants are crushed to a particle size of 10 - 30 mm and sent to the stage of separation into two fractions: the heavy fraction (stems) and the light fraction (leaves). The separation process is carried out by the method of aeroseparation, using, for example, a ZIG-ZAG type aeroseparator with a capacity of 50 kg/h, with an upward air flow from 650 to 700 rpm. At the same time, a pattern has been established that due to the fact that the raw material is quite plastic and responds well to dynamic changes in the process, an increase in the upward air flow (650 rpm-700 rpm) ensures a change in the ratio of the stem/leaf fraction. This allows you to quickly respond to the technological needs of production. After obtaining the leaf and stem fractions, they are sent for further processing.
Полученную стеблевую фракцию направляют на стадию варки. При этом следует отметить, что при реализации предложенного способа может быть применена любая известная из уровня техники варка: сульфатная варка, натронная варка, водный гидролиз, варка с перекисью водорода. К примеру, варку стеблевой фракции по технологии водного гидролиза проводят при температуре около 170°С; продолжительности стоянки при заданной температуре около 30 мин, продолжительности размола около 10 мин. Пероксидную варку стеблевой фракции без хелатирования проводят по режиму расход NaOH около 20 %, температура варки около 140 °C; продолжительность стоянки при заданной температуре около 180 минут, расход перекиси водорода около 3 кг/т. Сульфатную варку стеблевой фракции осуществляют по следующему режиму: расход активной щелочи, % от исходного сырья около 12; температура варки около 150°С; продолжительность стоянки при заданной температуре около 10 - 30 мин, продолжительность размола до промывки около 2 мин. Необходимо отметить, что приведенные параметры осуществления процессов являются приблизительными и подбираются в зависимости от качественного и количественного состава стеблевой фракции. В результате проведенного процесса варки получают целлюлозу в количестве 20 - 50 % от количества исходного сырья и целлюлозосодержащее волокно от 1,2 - 20% от количества исходного сырья. Полученные в результате продукты могут использоваться, как независимые продукты в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности, могут быть в дальнейшем направлены на дополнительную переработку, в том числе для получения производных целлюлозы, таких как микроцеллюлоза, наноцеллюлоза, или например, на стадию размола, промывки, фильтрации и сушки для получения бумаги/картона. The resulting stem fraction is sent to the cooking stage. It should be noted that when implementing the proposed method, any cooking known from the prior art can be used: sulphate cooking, soda cooking, water hydrolysis, cooking with hydrogen peroxide. For example, cooking of the stem fraction using water hydrolysis technology is carried out at a temperature of about 170°C; the duration of standing at a given temperature is about 30 minutes, the duration of grinding is about 10 minutes. Peroxide cooking of the stem fraction without chelation is carried out according to the regime: NaOH consumption of about 20%, cooking temperature of about 140 °C; The duration of parking at a given temperature is about 180 minutes, the consumption of hydrogen peroxide is about 3 kg/t. Sulfate cooking of the stem fraction is carried out according to the following regime: consumption of active alkali, % of the feedstock about 12; cooking temperature about 150°C; the duration of standing at a given temperature is about 10 - 30 minutes, the duration of grinding before washing is about 2 minutes. It should be noted that the given process parameters are approximate and are selected depending on the quality and quantitative composition of the stem fraction. As a result of the cooking process, cellulose is obtained in an amount of 20 - 50% of the amount of the original raw material and cellulose-containing fiber in the amount of 1.2 - 20% of the amount of the original raw material. The resulting products can be used as independent products in agriculture and other industries, and can be further processed for additional processing, including the production of cellulose derivatives such as microcellulose, nanocellulose, or, for example, at the stage of grinding, washing, filtration and drying to produce paper/cardboard.
Полученную листовую фракцию направляют на дальнейшую переработку в зависимости от содержания в ней протеина. The resulting leaf fraction is sent for further processing depending on its protein content.
Листовую фракцию с содержанием протеина более 20% в сухом веществе направляют на последовательную обработку. The leaf fraction with a protein content of more than 20% in dry matter is sent for sequential processing.
Экспериментально были определены следующие данные по исследуемому образцу сена:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000010_0001
The following data were experimentally determined for the hay sample under study:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000010_0001
Экстракция липидно-пигментного комплекса и выделение белка осуществляются последовательной обработкой растительного сырья. На первом этапе которой, методом мацерации этиловым спиртом получают липидно-пигментный комплекс. Экстракцию проводят в две ступени примерно по 20 минут каждая. При этом, в качестве экстрагента используют этиловый спирт, гидромодуль составляет 1 :20, температура процесса составляет около 60°С, а время всего процесса около 40 минут. Использование в качестве экстрагента этилового спирта обусловлено тем, что он наиболее полно извлекает липидно-пигментный комплекс. Выход твёрдого экстракта достигает 2,17%, что соответствует 92%-му извлечению сырого жира. После удаления липидно-пигментного комплекса наблюдается увеличение содержания сырого протеина с 3,1 до 3,24%. Данный факт обуславливается извлечением из образца сена небелковой части - липидно-пигментного комплекса. Предварительное удаление липидно-пигментного комплекса спиртами положительно сказывается на выходе белкового концентрата (увеличивается с 2,1% до 2,6-3%) и его качестве (содержание белка в концентрате увеличивается с 19,5 до 20-23%) на второй стадии процесса. Степень извлечения белка увеличивается с 12,8% до 16-22% при предварительной мацерации спиртами. Extraction of the lipid-pigment complex and protein isolation are carried out by sequential processing of plant raw materials. At the first stage, a lipid-pigment complex is obtained by maceration with ethyl alcohol. Extraction is carried out in two stages of approximately 20 minutes each. In this case, ethyl alcohol is used as an extractant, the hydromodulus is 1:20, the process temperature is about 60°C, and the entire process time is about 40 minutes. The use of ethyl alcohol as an extractant is due to the fact that it most completely extracts the lipid-pigment complex. The yield of solid extract reaches 2.17%, which corresponds to 92% extraction of crude fat. After removal of the lipid-pigment complex, an increase in the crude protein content is observed from 3.1 to 3.24%. This fact is determined by the extraction of the non-protein part - the lipid-pigment complex - from the hay sample. Preliminary removal of the lipid-pigment complex with alcohols has a positive effect on the yield of protein concentrate (increases from 2.1% to 2.6-3%) and its quality (protein content in the concentrate increases from 19.5 to 20-23%) at the second stage process. The degree of protein extraction increases from 12.8% to 16-22% with preliminary maceration with alcohols.
Затем, обработанное сено направляют на трехступенчатую экстракцию белка растворами сульфата аммония (0,5, 2,5, 5% соответственно). Растворы сульфата аммония и сырье предварительно охлаждали до 5°С, при этом гидромодуль составил 1:20, продолжительность экстракции составляет около 15 минут на каждую ступень. В полученном экстракте белок находится в коллоидно-дисперсном состоянии и для его осаждения необходимо эмпирически определить изоэлектрическую точку - pH нулевого заряда коллоидной частицы. В изоэлектрической точке происходит агломерация белковых глобул и осаждение белка. К раствору белка добавляли порциями 5% раствор серной кислоты с контролем pH и мутности раствора (турбидиметрическое титрование). Значение pH, которому соответствует максимальная величина мутности раствора (минимальное значение коэффициента светопропускания - Т, %) соответствует изоэлектрической точке 3,15 ед. pH. Для определения мутности (коэффициента светопропускания) экстракта использован фотоэлектроколориметр КФК-3. При этом, для осаждения белка из, к примеру, 300 мл экстракта требуется затратить 550 мкл 5% раствора серной кислоты. Осадок белка (белковый концентрат) промыт от сульфата аммония 10 мл дистиллированной воды (до отсутствия в промывных водах иона аммония). Выход белкового концентрата составил 2,1% от исходной массы сырья. Содержание азота в белковом концентрате составило 3,13%, что соответствует содержанию белка в нём 19,5%. Степень извлечения белка составила 12,8% от присутствующего в образце. Содержание сырого протеина после проведения экстракции белка составило 2,7%, что согласуется с данными о степени извлечения белка. Выделенный из образца белок является «солерастворимым». Присутствующий в растительном сырье белок также может быть извлечён экстракцией водой («водорастворимый») или щёлочью («щёлочерастворимый»). В аналогичных условиях был выделен концентрат «щёлочерастворимого» белка (0,05% раствор гидроксида натрия) (Патент РФ 2134991, 1999 г.). Выход его составил 0,29% при содержании азота в нём 16%, степень извлечения белка составила 1,5% от присутствующего в исходном сырье. Для водорастворимого белка выход концентрата составил 0,21%, содержание в нём азота 25,8%, степень извлечения белка 1,8% от исходного сырья. При этом механическое сложение выходов фракций белка некорректно, т.к., например, водорастворимая фракция может входить в щёлочерастворимую и солерастворимую белковые фракции. В растворе, после осаждения белкового концентрата, обнаружено среднее содержание органического углерода 840 мг/л, что соответствует извлечению БЭВ (в пересчёте на крахмал) 10,9% исходного сырья. Определение органического углерода проводили методом высокотемпературного каталитического сжигания на анализаторе общего органического углерода TOC-L CSN (Shimadzu, Япония), при этом общий органический углерод (ТОС) - определяется как разность между общим и неорганическим углеродом. Принцип определения общего углерода (ТС) основан на прямом сжигании пробы в специализированной трубке сжигания ТС, заполненной катализатором окисления и нагретой до 680°С. В процессе сжигания пробы весь углерод превращается в углекислый газ. В дальнейшем продукты сжигания в кювете бездисперсионного инфракрасного детектора (NDIR) происходит определение двуокиси углерода. Метод определения неорганического углерода основан на измерении содержания двуокиси углерода, выделяющейся в газовую фазу при реакции кислоты с карбонатами и гидрокарбонатами, и общий объём газообразной двуокиси углерода измеряется тем же ND IR- детектором. Таким образом, удаётся извлечь в концентрат до 13% белка, содержащегося в исходном сырье. Then, the treated hay is sent for three-stage protein extraction with ammonium sulfate solutions (0.5, 2.5, 5%, respectively). Ammonium sulfate solutions and raw materials were pre-cooled to 5°C, while the hydromodulus was 1:20, the extraction duration was about 15 minutes for each stage. In the resulting extract, the protein is in a colloidal dispersed state and for its precipitation it is necessary empirically determine the isoelectric point - the pH of zero charge of a colloidal particle. At the isoelectric point, agglomeration of protein globules and protein precipitation occurs. A 5% sulfuric acid solution was added to the protein solution in portions while controlling the pH and turbidity of the solution (turbidimetric titration). The pH value, which corresponds to the maximum value of the turbidity of the solution (the minimum value of the light transmittance coefficient - T, %), corresponds to an isoelectric point of 3.15 units. pH. To determine the turbidity (light transmittance) of the extract, a KFK-3 photoelectric colorimeter was used. At the same time, to precipitate protein from, for example, 300 ml of extract, it is necessary to spend 550 μl of a 5% sulfuric acid solution. The protein sediment (protein concentrate) is washed from ammonium sulfate with 10 ml of distilled water (until there is no ammonium ion in the washing water). The yield of protein concentrate was 2.1% of the initial mass of raw materials. The nitrogen content in the protein concentrate was 3.13%, which corresponds to a protein content of 19.5%. The degree of protein recovery was 12.8% of that present in the sample. The crude protein content after protein extraction was 2.7%, which is consistent with the protein recovery data. The protein isolated from the sample is “salt-soluble.” The protein present in plant materials can also be extracted by extraction with water (“water-soluble”) or alkali (“alkali-soluble”). Under similar conditions, a concentrate of “alkali-soluble” protein (0.05% sodium hydroxide solution) was isolated (RF Patent 2134991, 1999). Its yield was 0.29% with a nitrogen content of 16%, the degree of protein extraction was 1.5% of that present in the feedstock. For water-soluble protein, the yield of the concentrate was 0.21%, its nitrogen content was 25.8%, and the degree of protein extraction was 1.8% of the feedstock. In this case, the mechanical addition of the yields of protein fractions is incorrect, since, for example, a water-soluble fraction can be included in the alkali-soluble and salt-soluble protein fractions. In solution, after precipitation of the protein concentrate, an average organic carbon content of 840 mg/l was found, which corresponds to the extraction of BEV (in terms of starch) of 10.9% of the feedstock. The determination of organic carbon was carried out by high-temperature catalytic combustion using a total organic carbon analyzer TOC-L CSN (Shimadzu, Japan), while total organic carbon (TOC) is defined as the difference between total and inorganic carbon. The principle of determining total carbon (TC) is based on direct combustion of the sample in a specialized TC combustion tube filled with an oxidation catalyst and heated to 680°C. During combustion of the sample, all carbon is converted into carbon dioxide. Subsequently, the combustion products are determined in the cuvette of a non-dispersive infrared detector (NDIR). The method for determining inorganic carbon is based on measuring the carbon dioxide released into the gas phase when the acid reacts with carbonates and bicarbonates, and the total volume of carbon dioxide gas is measured by the same ND IR detector. Thus, it is possible to extract into concentrate up to 13% of the protein contained in the original raw material.
Полученный, в результате последовательной обработки шрот направляют на стадию варки, и далее на получение целлюлозы. The meal obtained as a result of sequential processing is sent to the cooking stage, and then to the production of cellulose.
Листовую фракцию с содержанием протеина менее 20% в сухом веществе направляют на гранулирование или брикетирование. При этом, возможно использование любого известного гранулятора или брикетировщика, которые подбирают с учетом требований производства. Для брикетирования травяной резки используют, например, брикетные прессы ОКС-2, ОПК-2, пресс-брикетировщик ПБШ-2 (штемпельный) и пресс- брикетировщик кольцевого типа конструкции ВИМ. Гранулированная масса или брикеты уже являются самостоятельными ценными продуктами. При этом, полученный гранулят или брикет может быть дополнительно обогащен белком, предварительно выделенным из листовой фракции богатой протеином. The leaf fraction with a protein content of less than 20% in dry matter is sent for granulation or briquetting. In this case, it is possible to use any known granulator or briquetting machine, which is selected taking into account production requirements. For briquetting grass cutting, for example, briquetting presses OKS-2, OPK-2, a press briquetting machine ПБШ-2 (stamp) and a ring-type briquetting machine designed by VIM are used. Granulated mass or briquettes are already valuable products in their own right. At the same time, the resulting granules or briquettes can be further enriched protein previously isolated from the protein-rich leaf fraction.
В результате реализации предложенного способа получают целлюлозу, целлюлозосодержащие волокна, липидно-пигментный комплекс, белок, обогащенный гранулят или брикет, то есть осуществляют максимальное извлечение полезных веществ из сена луговых растений. As a result of the implementation of the proposed method, cellulose, cellulose-containing fibers, a lipid-pigment complex, protein, enriched granules or briquettes are obtained, that is, the maximum extraction of useful substances from the hay of meadow plants is carried out.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ комплексной переработки сена из луговых растений, характеризующийся тем, что предварительно сено измельчают до размера частиц 10 - 30 мм и разделяют методом сепарации на стеблевую и листовую фракции, после чего стеблевую фракцию подвергают варке с получением целлюлозы в количестве 20 - 50 % от количества исходного сырья и целлюлозосодержащего волокна от 1,2 - 20% от количества исходного сырья, а листовую фракцию с содержанием протеина более 20% в сухом веществе направляют на последовательную обработку, на первом этапе которой методом мацерации этиловым спиртом получают липидно-пигментный комплекс, на втором этапе методом трехступенчатой экстракции раствором сульфата аммония с последующим осаждением получают концентрат белка, полученный в результате последовательной обработки шрот направляют на стадию варки, а листовую фракцию с содержанием протеина менее 20% в сухом веществе направляют на гранулирование или брикетирование для производства гранулята или брикета сена с пониженным содержанием клетчатки. 1. A method for complex processing of hay from meadow plants, characterized by the fact that the hay is first crushed to a particle size of 10 - 30 mm and separated by separation into stem and leaf fractions, after which the stem fraction is subjected to cooking to obtain cellulose in an amount of 20 - 50% of the amount of feedstock and cellulose-containing fiber is from 1.2 - 20% of the amount of feedstock, and the leaf fraction with a protein content of more than 20% in dry matter is sent for sequential processing, at the first stage of which a lipid-pigment complex is obtained by maceration with ethyl alcohol, In the second stage, using a three-stage extraction method with ammonium sulfate solution followed by precipitation, a protein concentrate is obtained; the resulting sequential processing of the meal is sent to the cooking stage, and the leaf fraction with a protein content of less than 20% in dry matter is sent for granulation or briquetting to produce granulate or hay briquettes with low fiber content.
2. Способ комплексной переработки сена лугового по п.1, отличающийся тем, что полученный белок добавляли в листовую фракцию при производстве гранулята или брикета сена с пониженным содержанием клетчатки для обогащения белком. 2. The method for complex processing of meadow hay according to claim 1, characterized in that the resulting protein was added to the leaf fraction during the production of hay granules or briquettes with low fiber content to enrich it with protein.
3. Способ комплексной переработки сена лугового по п.п.1-2, отличающийся тем, что в качестве сырья используется сено с содержанием сырой клетчатки более 30% от общей массы сена. 3. A method for complex processing of meadow hay according to claims 1-2, characterized in that hay with a crude fiber content of more than 30% of the total mass of hay is used as raw material.
4. Способ комплексной переработки сена лугового по п.1, отличающийся тем, что сено разделяют методом аэросепарации на стеблевую и листовую фракции. 4. The method for complex processing of meadow hay according to claim 1, characterized in that the hay is separated by air separation into stem and leaf fractions.
5. Способ комплексной переработки сена лугового по п.1, отличающийся тем, что стеблевую фракцию не подвергают варке. 5. The method for complex processing of meadow hay according to claim 1, characterized in that the stem fraction is not subjected to cooking.
PCT/RU2023/050178 2022-07-27 2023-07-21 Method for integrated processing of meadow hay WO2024025441A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022120611 2022-07-27
RU2022120611A RU2782017C1 (en) 2022-07-27 Method for complex processing of hay from meadow plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024025441A1 true WO2024025441A1 (en) 2024-02-01

Family

ID=89707088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/050178 WO2024025441A1 (en) 2022-07-27 2023-07-21 Method for integrated processing of meadow hay

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024025441A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB216532A (en) * 1923-05-25 1925-03-05 Gesellschaft Fur Mechanische Zellulose M.B.H.
RU2213169C2 (en) * 1999-01-06 2003-09-27 Кооперативе Веркоп - Эн Продюктиверенигинг Ван Ардаппелмел Эн Дериватен Авебе Б.А. Method of separating components from plant material, fiber and juice produced by method
RU2404333C2 (en) * 2006-03-13 2010-11-20 Чан-Ох ПАРК Herbal fibre
CA2824956C (en) * 2011-01-18 2015-05-05 Claremont Collection Handelsgesellschaft Mbh Method of obtaining hemp plant juice and use of same for the production of beverages
RU2636556C1 (en) * 2014-03-31 2017-11-23 Маринко МИКУЛИЦ Continuous method of manufacturing pulp from herbaceous plant material
WO2018231052A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 Innovative Sustainable Technologies B.V. Process for obtaining cellulose from plant material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB216532A (en) * 1923-05-25 1925-03-05 Gesellschaft Fur Mechanische Zellulose M.B.H.
RU2213169C2 (en) * 1999-01-06 2003-09-27 Кооперативе Веркоп - Эн Продюктиверенигинг Ван Ардаппелмел Эн Дериватен Авебе Б.А. Method of separating components from plant material, fiber and juice produced by method
RU2404333C2 (en) * 2006-03-13 2010-11-20 Чан-Ох ПАРК Herbal fibre
CA2824956C (en) * 2011-01-18 2015-05-05 Claremont Collection Handelsgesellschaft Mbh Method of obtaining hemp plant juice and use of same for the production of beverages
RU2636556C1 (en) * 2014-03-31 2017-11-23 Маринко МИКУЛИЦ Continuous method of manufacturing pulp from herbaceous plant material
WO2018231052A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 Innovative Sustainable Technologies B.V. Process for obtaining cellulose from plant material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1236687C (en) Fractionation and processing of oilseed meal
CN102688613A (en) Extract deep purification and edulcoration process in manufacturing technology of papermaking tobacco sheets
IE43202B1 (en) Vegetable matter treatment
US10087577B2 (en) Systems, devices and methods for agricultural product pulping
CN1943391B (en) Composite extracting method for plant leaf protein
CN104130854A (en) Cold oil pressing method
CN103288946A (en) Preparation method of white, low-fat and odorless silkworm pupa protein
CN103387599A (en) Technology for extracting protein of folium mori
CN107235840A (en) A kind of method of the chlorogenic acid extracting from coffee bean and tannin
TW201540193A (en) A system for and method of converting agricultural waste to animal feed and other valuable raw materials
RU2782017C1 (en) Method for complex processing of hay from meadow plants
CN106632586B (en) Method for simultaneously extracting starch and protein
WO2024025441A1 (en) Method for integrated processing of meadow hay
CN1174144C (en) Process for producing cellulose pulp and fertiliser containing potassium
CN1915912A (en) Method for producing marketable products of organic fertilizer from pulping waste liquid in paper making through imine process
CN105461822B (en) A kind of method of active ingredient in extraction silkworm excrement
CN101921307A (en) Extraction method of caragana microphylla proteins
CN112219933B (en) Extraction process and application of dephenolized cottonseed protein
CN109275782A (en) A kind of processing method of waste water of mgs
Telek Leaf protein extraction from tropical plants
CN101455265A (en) Protein isolation method from peas protein liquid
CN109554413A (en) A kind of non-edible section amino acid-extraction of clover
Akaeze et al. Physicochemical Composition of Leaf Protein Concentrates and Bagasse Obtained from Cassava (Manihot esculenta) Leaves Using Three Different Processing Methods
CN113995157B (en) Method for preparing reconstituted tobacco by adopting paper-making method after fresh tobacco is smashed, pulped, oxygen-supplying and temperature-supplying fermentation
EP0785218B1 (en) Method for making industrial products from agricultural raw materials either containing or not starch

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23847074

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1