Способ получения протеиновой кормовой добавки из зеленой массы - SU654149A3

Чертежи

Описание

Оставшуюся жидкость центрифугирования остаточного сока концентрируют, На чертеже дана структурная схема процесса получения 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 осуществляют следующим образом . Свежую зелень подают в смеситель 1 который может, например, иметь конструкцию в виде сосуда, оборудованного шнеком, или вращающегося барабана. Сме ситель 1 используют в основном для введения в зеленую массу люцерны требуемых добавок, которыми являются вода или алкилизирующее вещество и/или восстановитель , например, метабисульфит натрия, аскорбиновая кислота или этокснхин . После смешивания зелень люцерны под вергают выжимке путем пропускания ее (гфи наличии или отсутствии предварител ного измельчения) через пресс 2, который может, например, иметь конструкцию в виде набора известных вальцев для сахарного тростника. Другими устройст- вами, которые могут применяться с этой целью, являются 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 обжатия, может быть смешан с некоторым количеством добавок до его обработки в последующих обжимных валках. В результате осуществления операции выжимки получается фракция зеленого со ка () и спрессованная масса, состоя щая из растительного волокна. Обычно содержание влаги в спрессованной массе должно составлять примерно 65-75%. Соответствующие количества сока и спре сованной массы будут изменяться, в основном , в зависимости от содержания влаги в исходном материале. Спрессованную массу транспортируют через сушилку 3, в результате получают сухой продукт (фракция А), употребляемый в рационе животных. В технологии с6р аботки высококачестенной люцерны фракция 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 осуществления указанного процесса, содержание протеина будет на несколько процентов ниже. Однако до осуществления обжатия в смеситель 1 вместе с люцерной могут быть введены некоторые добавки. Обнаружено , что если добавкой является алкализирующее вещество, то из растительного материала в зеленый сок будет перенесено большее относительное количество протеина. Это означает, что при проведении последующих операций, будет образовываться большее количество протеина . В качестве алкализирующего вещества можно использовать аммиак, нашатырный спирт или щелочи, либо карбонаты натрия или калия. .Обычно добавляют количество алкализирующего вещества, достаточное для установления рН 7-11. При употреблении алкализирующего вещества его предпочтительно растворяют в воде и полученный водный раствор смешивают с люцерной. Добавка ВОРЫ в дальнейшем способствует .; увеличению количества протеина, переходящего из растительной ткани в зеленый сок. Вместо воды , кроме того, можно использовать сок,явл5пощийся остатком после проведения опыта И1 (см. пример 4). Например, в непрерывном процессе часть остаточного сока можно непрерывно возвршдать в смеситель 1. Воду или сок употребляют в пропорции к люцерне 1-3-10:1. На стадии выделения сока вместе с люцерной можно вводить различные вещества . Например, с целью сведения к минимуму разрушения оранжевых пигментов растений добавляют обычный антиокислитель. Для этого можно использовать любой из известных антиокислителей, способствующий сохранению указанных пигментов в люцерне или других кормовых культурах, предпочтение отдается 6-этокси-2,2,4-трнметил-1,2-дигидрохинолину , обычно назыЕаемо 1у этоксихи ном. Минимально потребное количество антиокислителя составляет около 0,01 0,5% по отношению к сухому весу люце ны. Другие добавки представляют собой метабисульфит натрия и аскорбиновую кислоту. Другой вариант увеличения передачи протеинов из растительной ткани в зеле ный сок состоит в уменьшении величины кусков люцерны. Это производится путем применения в смесителе 1 вращающихся лопастей.или подобных им устройств для раздробления растительных частиц во вр мя их контакта с водой (или соком), со держащих алкализируюшее вещество, Для получения наилучших результатов (максимальный перевод протеинов в сок измельчение производят 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 доводят до указанных, ниже значений (путем добавки соляной кислоты или едкого натра). Сме перемешивают в течение 2 мин, а затем разделяют-на компоненты, представляющие собой клетчатку и зеленый сок, который подвергают анализу на содержание азота. Условия 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 доводят до 8. Смесь 49б измельчают путем обработки в течение различных промежутков времени лопастной мещалкой (щинкование люцерны). Затем смесь разделяют на компоненты, представляющие собой клетчатку и зеленый сок, которые подвергают анализу на содержание азота. Условия обработки и полученные результаты приведены ниже. Содержание азота Продолжительность в зеленом соке, % измельчения, мин Опыт Ц . Выделение хлоропластового мйтериала (фракция В). В качестве исходного материала для 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 обжатия и началом опыта И, так как сразу же после разрушения клеток быстро начинается гидрошю протеина. Гидролиз, в процессе которого образуются протеолити- ческие энзимы, может быть сведен к минимуму путем соответствукяцей установки . величины рН сока более 8,0. В процессе обработки при проведении опыта из зеленого сока выборочно удаляют хлоропластовые протеины, ХЛОРО-. филл, каротиноиды и липоиды ив растворе остаются цитоплазмовые протеины. рН .зеленого соха первоначально устанавливают , где требуется, на уровне 5-6. Если в результате Добавления на стадии обжатия нашатыря или другого основания сок нейтрален по отношению к щелочи, то регулирование рН потребует добавки соляной, 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 такая регулировка скорости нагрева, что результат , эквивалентный выдержке, достигается в процессе доведения температуры . 7, 6 При осуществлении нагрева тепло подводят так, чтобы -даже малая часть сока не нагрелась до температуры, существенно превышающей указанный уровень . Это вызвано тем, что если часть сока перегреется, то некоторое количество содержащегося в соке цитоплазмового протеина будет осаждаться вместе с хлоропластовым протеином, хлорофиллом и каротиноидами. Такого воздействия 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. Для поддержания- равномерной температуры во всей массе жидкости может успешно применяться перемешивание. Другой способ нагрева характеризуется 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 нагревается 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 осуществления описанных Ыз1ше стадий.хлоропластовые компоненты сока укрупняются с образованием мелкоструктурной суспензии. Для выделения 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, отделяемый центрифугой 6, направляют в сушилку 7, которая кон- CTjiyKTHBHo может быть выполнена в вид 9 сдвоенного барабана или вращающейся печи. Сухой продукт (фракция В) Я1лляется ценным материалом для использования в корме животных. В типовых процессах фрак1Щя 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 для употребления в рационе домашней -. птицы, придавая цыплятам сильно пигментированную .(ярког-золотистую) окраску , которой большинство потребителей отдают предпочтение перед бледной окраской . Кроме того, при использовании кур для получения шц обогаиденный ксантофиллом рацион благоприятствует приданию яичным желткам ярко-желтого цвета. П р и м е .р 3. Технология выделения хлоропластового материала (фракция в).. Порции зеленого сока, полученного из люцерны описанным выше способом, доводят (посредством соляной 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 проводится охлаждение до комнатной температзфы к центрифугирование в течение 3 мин при приложении в этот момент времени в течение нескольких секунд максимального усилия в 10 тыс. г. 13ыделенные хлоропластовый материал и остаточный сок подвергаются анализу. Условия обработки и полученные результаты сведены в табл. 1. Таблица 1

10

654149

Продолжение табл. 1

Реферат

Формула

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 проведения остаточный сок получается прозрачным и не имеет зеленой окраски, что указывает на полное выделение хоропластового материала.

В другом способе выделения хлоропластового материала (фракция В) приме няется очень быстрый нагрев до температуры выше 55 С, за которым сразу же или спустя короткий промежуток времени выдержки следует охлаждение до температуры ниже 40 С. Затем осуществляется центрифугирование с целью выделения хлоропластового материала.

Требуемый нагрев (быстрый) легко осушёствляют путем использования пароструйЬого нагревателя 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 случаях горячий сок охлаждают (до температуры ниже 4О с) сразу же, в других - перед охлаждением выдерк живают в горячем состоянии в течение определенного промежутка времени. В каждом случае охлажденный продукт обрабатывают в центрифуге для удаления хлоропластового материала, и получаюши - ся светлый сок подвергают анализу для определения оставшегося в нем количества Ш1топлазмового протеина.

Условия обработки и полученные результаты сведены в табл. 2.

Таблица2

Тускло-зеленый

96 88 Тускло-темный

Условия обработки Опыт 111. Выделение Ш1топлазмового протеина (фракция с), В этой операции исходным материалом является светлый сок ( L-2), остающийся после завершения опыта II. Цель этого опыта состоит в выделении цитоплазмовых протеинов из светлого сока и может быть достигнута несколькими путями. Цитоплазмовые протеины могут быть осаждены любьтм на следующих способов: добавлением кислоты для получе ° ния рН примерно 3-4,8; нагревом до температуры выше 50 с, т.е. до С| добавлением кислоты с целью получения рН примерно 3-4.8 и нагревом до темпе« ратуры выше 50С, т.е. до 35-80 С. Любая одна или несколько перечисленных обработок могут быть проведены пос ледовательно для осуществления регенерации всего необходимого протеина. Такая технология может, например, принимать следующие формы. Сок L--2 нагреваютдо 55 С, охлаждают и из него выделяют осажденный про теин. Оставшуюся жидкость далее подвергают один или несколько раз той же обработке , проводимой каждый раз при послер:овательно более высокой температуре, с образованием ряда протеиновых изоляторов . Такая же цель может быть достигнута с использованием последовательно меньшей величинь рН (при наличии или отсутствии повышения температуры) и получением рядапротеиновых изолятов. Достоинством этих последовательно проводимых операций является получение особо чистых и обладаклцих природными свойствами изолятов на ранних стадиях,

Пиодолжение табл. 2

Внешний вид светлого coica

Прозрачно-гемный То же когда условия подкисления и температуры носят умеренный характер. Предпочтительная обработка содержит последовательное подкисление без применения какого-либо нагрева, т.е. ее осуществляют при температуре окружающей среды (комнатной температуре). Сок L 2 вначале подкисляют до рН 4,8 и подвергают .обработке в центрифуге, посредством чего большая часть (обычно 2/з) суммарного цитоплазмового протеина выделяется в особо чистом и естественном виде. Оставшуюся жидкость далее подкисляют до рН 8 и подвергают иентрифугирова {ию с выделением оставшейся части щгтоплазмового протеина в виде, пригодном к употреблению в пищу человека, хотя он и не столь чист, как первая фракция. В способе, содержащем добавку кислоты , светлый сок () из центрифугиб направляют по трубопроводу 8 к смесителю 9, где смешивают с , соответствующим количеством кислоты для получения рН в пределах 3-4,8. С этой целью можно использовать серную, соляную, фосфорную ИЛИ другую, не имеющую токсичных свойств, кислоту. Для выделения 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 удаления растворимых в воде примесей. После промывки рН протеинового материала предпочтительно устанавливают около 7 путем промывки разбавленным раствором едкого натра, и раствор направляют к сушилке 12, которая конструктивно може быть выполнена в виде, например, обычного сублимационного аппарата. .Сухой продукт (фракция с) пригоден к употреблению в пище человека.

В типовых процессах фракция 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 осаждения путем нагрева, светлый сок ( L -2) подводят 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 струями 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 охлаждается до температуры окружающей среды. Путем применения вышеописанных стадий проиэводят осаждение цитоплазмовых протеинов в виде светло-коричневого сгустка. Для их выделения смесь обрабатывают в центрифуге 10 и далее подвергают обработке путем промывки, сушки и т.п.

П р и м е р 5. Способ подкисления, применяемый для вьшеления цитоплазмового протеина (фракции С).

Порции светлого сока ( L -2) подкисляют до получения различных значений рН путем применения соляной кислоты и обрабатывают в центрифуге для удаления осажденного цитоплазмового протеина . Анализу подвергают как остаточный сок, так и осажденные вешества.

Условия обработки и полученные результаты сведень в табл. 3.

ТаблицаЗ

О

2

6

4

10

17

19

26

29

32 Примере, Способ нагрева для выделения 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 разделяют на две части. Одну часть возвращают по трубопроводу 15 в смеситель 1 для соединения с новыми порциями люцерны. Другую часть направ дяют в трубопровод 16 к обычного типа испарителю 17, где ее концентрируют с целью получения сиропа, содержшцего около 50-7 О% твердых частиц. Сироп (фракция Д) представляет собой богатый источник растворимых в воде питательных веществ, полученных из исходной люцерны. Он особенно ценится в связи с содержанием N F Е (неопознанные ростовы факторы, оказывающие благотворное воздействие на рост, здоровье и воспроизводство домашней птицы, свиней и жвачных животных . в центрифуге для удаления осаждаемого цитоплазмового протеина. Анализу подвергают как остаточный сок, так и осажденные вещества. - Условия обработки и полученные результаты сведены в табл. 4. . Таблица4 Сироп также содержит аминокислоты, ара, минеральные соли и водораствоые витамины. В типовых процессах фракция Д содер (на сухой основе) следующие коменты , %: Отсутствуют Клетчатка Отсутствует N F Е не содержащий азота (в основном углеводы) Каротин Отсутствует Ксантофилл Отсутствует ормула изобретения 1. Способ получения протеиновой добавки из зеленой массы, напримор , люиернг 1, включающий отделение сг ка путем прессования и послепуюшее eiO нагревание, отличающийся тем, что, с целью более полного сохрапения биологической ценности подук-та,

зеленую массу перед прессованием смешИ вают с жидкостью и доводят рН до 7-11, нагревание сока проводят при рН , после нагревания сок охлаждают и деигрифугируют с образованием суспензии, со держащей хлоропластовые протеины, хлорофилл , каротиноиды и липиды, и остаточ- ноге сока, из которого путем гюдкисле ния и/или нагревания осаждают протеины, очиденные от хлорофилла, каротиноидов и липидов, и отделяют их от сока путем центрифугирования.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю

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

3.Способ по п. 1, отличаю

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

4.Способ по п. 1, о т л и ч а Юв.

1ц и и с я 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 я 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 я .тем, что нагревание сока

осуществляют 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 я 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 я тем, что нагрев ведут с продолжительностью 0,6 сек до 70 С.

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

10.Способ по п. 1, отлича torn и и с я тем, что осаждение проводят nvTeM додкисяею1я остаточного сока до рН 3-4,8.

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

в два этапа: сначала остаточный сок подкисляют до рН 4,8 для осаждения первой фракции, затем эту порцию отделяют и остаточную жидкость подкисляют до рИ 3 для осаждения следующей порции.

12.Способ по п. 1, отличающийся тем, что остаточный сок для осаждения фракшш нагревают до 55-80

13.Способ поп. l,oтличaюпI и и с я тем, что оставшуюся после центрифугирования остаточного сока жидкость кoнцeнтpиp ют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

I

z±: