DE2038258C3

DE2038258C3 - Verfahren zur Herstellung eines praktisch faserfreien Futtermittels aus grünen Pflanzen

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Publication number: DE2038258C3
Application number: DE2038258A
Authority: DE
Inventors: Jenoe Dipl.- Chem.Dr. Goeroeg; Janos Dr. Hollo; Lehel Dipl.-Chem. Koch; Istvan Zagyvai
Original assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Current assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1975-03-27
Also published as: ES382347A1; DK138873B; DE2038258A1; MY7400010A; DK138873C; NL156580B; RO62382A; NL7011395A; DE2038258B2; FR2057924A5; ZA705277B; OA03500A

Description

a) Saponine; ein Teil dieser wirkt hämolytisch auf Warrnblütler (Luzerne);

b) Senföle, in freier Form oder als Glukoside (Raps, Winterkohl);

c) Cumarin und seine Glukoside (Steinklee);

d) Alkaloide als Teile der Sticksioffreaktion der grünen Pflanzen, außerdem Nitrate als Wirkung der Kunstdünger;

e) aromatische Substanzen und ätherische Öle, die an sich keine toxische Wirkung haben, aber dennoch vom Standpunkt der Fütterung unerwünscht sind.

Außer den obenerwähnten schädlichen Begleitstoffen enthalten einige grüne Pflanzen Oxalsäure und Oxalat (z. B. Spinat, Sauerklee). Die Pflanze Galega officinalis, die wegen ihres hohen Eiweißgehalts ein wertvoller Rohstoff ist, enthält in beträch'Hcher Menge Guanidin und Isoamylenguanidin, was ihre Verwendung als Futterrohstoff verhindert.

Zur Verminderung der Menge der Begleitstoffe ist bislang nur die Pflanzenzüchtungsmethode bekannt, dic jedoch für die Lösung des Problems nicht gecignet ist. Das Entfernen der erwähnten schädlichen Substanzen ermöglicht es, solche Pflanzenarten für die Fütterungszwecke zu verwenden, die \on diesem Standpunkt früher als nutzlos betrachtet wurden.

Wenn die grünen Pflanzennach einer der bekannten Methoden aufgearbeitet werden, z. B. durch Trocknen. dann kann weder die faserfreie Form des Futlers noch die Verminderung d:~ Menge der schädlichen Begleitsubstanzcn ohne beträchtliche Verluste erzielt werden. Demzufolge sine die gegenwärtig bekannten Methoden für die Herstellung von Extrakten oder Konzentraten grüner Pflanzen in praktisch faserfreier Form, wobei ihr vollkommener biologischer Wert erhalten bleibt und sie sämtliche wichtige Komponenten der grünen Pflanze enthalten, ungeeignet. Andererseits sichern diese Methoden nicht das Entfcrnen der schädlichen Begleitsubstanzen, obwohl dieses ein äußerst wichtiges Problem bedeutet.

In der GB-PS 705 369 wird ein Verfahren für die Behandlung von pflanzlichen oder tierischen Stoffen beschrieben.. wobei der Rohstoff ohne Zerkleinerung unter Druck gesetzt wird, die ausgepreßte Flüssigkeit abgetrennt und zwecks Gewinnung ihres Eiweißgehaltcs koaguliert wird. Die koagulierte Eiweißfraktion wird als Tierfutter verwendet. Diese Fraktion enthält aber nur einen Teil der wertvollen Kornponenten der grünen Pflanze. Deswegen kann diese nicht als vollwertiges Futter betrachtet werden.

Das Verfahren der US-PS 600 903 bezieht sich nur auf die Behandlung der Luzerne und ist auf eine breite Auswahl von grünen Futterstoffen nicht anwendbar. Bei dem Verfahren gemäß dieser US-PS wird die frisch geerntete Luzerne ausgepreßt, und die abgetrennte Flüssigkeit wird auf einen alkalischen pH-Wert eingestellt. Danach werden die flüssigen und festen Komponenten separat gesammelt. Der gewonnene Saft wird schnell erhitzt, um die in diesem befindlichen Enzyme zu aktivieren; dann werden die suspendierten Feststoffe von neuem abgetrennt unJ konzentriert. Dieses Verfahren ermöglicht zwar die Trennung bestimmter Substanzgruppen, wie Xantophyll, Carotine und Mineralstoffe, doch können im gewonnenen Hauptprodukt nicht sämtliche, biologisch wichtigen Komponenten zurückgewonnen werden. Auch die Entfernung der schädlichen Komporiemen wird nicht bewirkt, obwohl die Luzerne einige derartige enthält, z. B. Saponine und/oder Nitrate.

Die erste Stufe der bekannten Verfahren sieht im allgemeinen eine Gewinnung eines ausgepreßten Saf-

tes der grünen Pflanzen vor, der in der Form unterschiedlicher Verbindungen den größten Teil des Stickstoffgehalts der grünen Pflanzen enthält. Der Stickstoffgehalt von grünen Pflanzen wird im allgemeinen als der Roheiweißgehalt der bestimmten Pflanze ausgedrückt, der durch Multiplikation des ermittelten Stickstoffgehalt* mit 6,25 berechnet werden kann. Dieser Roheiweißteil der grünen Pflanzen besteht aus folgenden stickstoffhaltigen Fraktionen:

a) echte Eiweißfraktion, die aus Polypeptiden mit einem Molekulargewicht über 10 000 besteht und die durch Wärmewirkung, Säure oder Schwermetallsalze koaguliert werden kann;

b) sAmidfraktion«, die aus Polypeptiden mit einem Molekulargewicht unter 10 000 besteht

ao (freie Aminosäuren, Amide, wie Asparagin,

Glutamin usw.);

c) die »Amidfraktion« enthält auch die anorganisehen Nitrate sowie die Ammoniumsalze, die ebenfalls im Roheiweißgehalt der als Ausgang

as dienenden grünen Pflanze bestimmt werden.

Die in der grünen Pflanze befindliche »Amidfraktion« kann bei dem herkömmlichen Verfahren nicht in eine wertvollere Eiweißfraktion umgewandelt werden, obwohl die mit Hitze koagulierbare echte Eiweißfraktion nur etwa 30 bis 5O°,o der Gesamtmenge der Stickstoff enthaltenden Verbindungen in der grünen Pflanze ausmacht. Es ist somit eine seh, wichtige Aufgabe, die sogenannte »Amidfraktion« oder einen Teil dieser in wertvollere Nährstoffe umzuwandeln.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung ein»;-, praktisch ^faserfreien Futtermittels zur Verfügung zu stellen, wobei mit Ausnahme des Fasergehalts der als Rohstoff verwendelen grünen Pflanze samtliche wesentlichen, wichtigen und nützlichen Komponenten verwertet werden sollen. Die schädlichen Begleitstoffe sollen aber entfcrnt werden, oder ihre Konzentration soll im gewonnencn Futter auf einen Wert vermindert werden, der die Anwendbarkeit des Produkts nicht beeinträchtigt. Das Verfahren soll dazu imstande sein, ein Futtermittel in praktisch faserfreier Form zu ergeben, das als Futter für monogastrische Tiere geeignet ist. Auch sollen nach diesem Verfahren unterschiedliche grüne Pflanzen oder sogar Unkräuter aufarbeitbar sein, die bislang als für Fütterungszwecke ungeeignet angesehen wurden. Schließlich soll das angestrebte Verfahren leicht durchführbar sein und gleichzeitig eine gute wirtschaftliche Ausbeute ergeben.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelost, daß dem Preßsaft vor der Eiweißkoagulation ein Antioxidans zugefügt und das koagulierte Eiweiß mit Wasser und mit verdünnter Säure gewaschen wird, dann der praktisch eiweißfreic Preßsaft mit den Waschflüssigkeiten vereinigt wird, hierauf die vereinigten Flüssigkeiten mit einem oder mehreren Mikroorganismen beimpft werden, der/die fähig ist/sind Stickstoffquellen auch in der Form von Ammoniai und Nitrat zu verwerten, dann die beimpfte Flüssigkeit einer aeroben Gärung unterworfen und dabei se lange belüftet wird, bis die in ihr enthaltenen Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, hierauf die

Wachstum oder in vegetativer Periode befinden, da sich in dieser Periode der Eiweißgehalt und die Eiweißqualität am weitesten dem tierischen Eiweiß angenähert haben und auch der Gehalt art biologisch wichtigen Substanzen am besten ist. Die biologisch wertvollen Substanzen werden mit Hilfe einer Methode zurückgewonnen, bei der die wertvollen Substanzen verschont bleiben. Die Eiweißkörper bleiben im Laufe des Vorganges weitaus erhalten, und gleichzeitig wird derfr aser-

jenula Candida, Saccharomyces, Ascomycetes und Phycomycetes sowie die Gemische daraus verwendet. Weiterhin können z. B. folgende Mikroorganismen

Gärlösung bei einer Temperatur von 30 bis 140° C
eingeßngt wird, bis sie etwa 60 Gew.-'Vo Trockensubstanz enthält, und dann mit dem koagulierten Eiweiß
vermischt und getrocknet wird oder die Gärlösung
auf etwa 85° C erwärmt, dann die Biomasse abgetrennt, mit dem koagulierten Eiweiß vermischt und
getrocknet wird oder die Biomasse lediglich aus
der Gärlösung abgetrennt, mit dem koagulierten
Eiweiß vermischt und getrocknet wird. „ _

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des er- io gehalt des Futtermittels praktisch vollkommen entfernt, fmdungsgemäßen Verfahrens wird die echte Eiweiß- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man

fraktion bei Temperaturen zwischen 80 und 85° C im einzelnen so vor, daß das Pflanzenrohmaterial, thermisch koagulieiL d. h. grüne Pflanzen, die vor der generativen Periode

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin- geerntet werden, oder Teile davon einer graben medung geht man so vor, daß man die Konzentrierung 15 chanischen Zerkleinerung unterworfen werden, worder flüssigen Phase nach der Gärung durch Abtren- auf das zerkleinerte Gut in einer oder in mehreren nen der in der flüssigen Phase angehäuften Bio- Stufen ausgepreßt wird. Der erste Preßkuchen wird masse durchführt. mit Wasser befeuchtet. Das wiederholt ausgepreßte

Als Mikroorganismen, die Stickstoffquellen in Material wird am günstigsten mit 20 bis 30 ⁰O Was-Form von Nitrat und Ammoniak verwerten können, ao ser, bezogen auf das Rohmaterial, befeuchtet. Das werden z.B. Mikroorganismen aus der Gruppe Han- Pressen erfolgt am günsthsten in 2 bis3 Stufen nach

einmaligem oder nicht mehr als zweimaligem Anfeuchten des gepreßten Kuchens. Der Preßsaft wird dann z. B. durch Filtrieren von den faserigen Teilen

verwendet werden: Nitrosomas europaea" ATCC »5 abgetrennt. Gegebenenfalls kann die klare Flüssig-19 718, E. coli ATCClJ 699, E. coli ATCC13 473, keit, die aus dem nach dem ersten Auspressen je-Cladosporium herbarum ATCC 11282, Aspergillus wonnenen Preßsaft abgetrennt wurde, ebenfalls als niger ATCC 6275 und Aspergillus niger ATCC Waschflüssigkeit verwendet werden. Nach dem Ent-16 620. fernen der faserigen Substanzen (Cellulose, Hemicel-

Geeignet sind auch folgende Mikroorganismen: E. 30 Iulose, Lignin) der Pflanzen oder der Pflanzenteile Coli ATCC 11 699 + Bazillus subtilis. bilden die gewonnenen Preßsäfte, die am besten ver-

Die Konzentrierung der Flüssigkeitsphase, die aus einigt werden, eine praktisch homogene Phase. Ein praktisch kein echtes Eiweiß enthaltenden stickstoff- Antioxidans wird in einer Menge von 0,5 bis. 4 "0 des hakigen Substanzen besteht, erfolgt durch Trennung Trockengehalts des Endprodukts in dem Preßsaft der Hefesuspension von der Flüssigkeitsphase. Die 35 aufgelöst oder dispergiert. Als Antioxidans wird am konzentrierung kann auch durch Verdampfen des günstigsten Dimethyläthoxichinolin verwendet. Die Wassergehalts der Flüssigkeitsphase im Vakuum er- Flüssigkeitsphase wird einer Behandlung unterworfolgen. fen, um aus ihr den echten Eiweißgehalt zu koagulic-

Dei Gärungsvorgang kann in bevorzugter Weise in ren. Die Koagulation wird vorteilhaft durch Erhitzen twei Stufen durchgeführt werden, wobei derselbe 40 der Flüssigkeit auf etwa 80 bis 85° C durchgeführt. Oder unterschiedliche Mikroorganismen verwendet Diese Wärmebehandlung entfaltet doppelte Wirkung. werden. Auf diese Weise kann einerseits die Pasteurisation

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vor- des Preßsaftes stattfinden, andererseits kann der in liegenden Erfindung geht man, um den Stickstoffge- dem Preßsaft enthaltene echte Eiweißgehalt koaguhalt der der aeroben Gärung unterworfenen Flüssig- 45 liert werden, und das Koagulat kann von dem Preßkeitsphase zu erhöhen, so vor, daß die Gärung in der saft getrennt werden. Die Wärmebehandlung erfolgt ersten Stufe so lange fortgesetzt wird, bis die in der durch unmittelbares Einleiten von Dampf oder auf Flüssigkeitsphase befindlichen Stickstoffquellen indirekte Weise in Pasteurisationseinrichtungcn. praktisch erschöpft sind; dann werden der Flüssig- Nach der Koagulation enthält der Preßsaft praktisch keitsphase in der Form von Ammoniak oder Nitrat 50 keine echte Eiweißfraktion mehr, und der Stickstofflußere Stickstoffquellen zugefügt, und es wird eine gehalt liegt nur in der Form der obenerwähnten Iviederholte Gärung durchgeführt, bis die in der »Amidfraktion« vor. Der ursprüngliche Stickstoffge-Flüssigkeitsphase vorhandenen Energiequellen prak- halt des durch Pressen grüner Pflanzen gewonnenen lisch erschöpft sind. Im letzteren Falle werden die Preßsafte:: schwankt beträchtlich entsprechend der itäckstoffhaltigen Substanzen der Flüssigkeitsphase 55 Art der aufzuarbeitenden grünen Pflanze. In derselhach der Gärung mit der koagulierten echten Eiweiß- ben grünen Pflanze schwankt er entsprechend der fraktion vereinigt und getrocknet.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, einen Grünfutterextrakt herzustellen, der den vorstehend erwähnten 60 Eiweißträgern, d.h. Fischmehl, Soja, Erdnüssen, vollkommen gleichwertig ist und dessen EiweißzusammensetEung und biologischer Wert eine noch höhere Qualität hit. Das Futtermittel kann ohne Wertverminderung lange Zeit äußerst gut aufbewahrt wer- 65 den. Voraussetzung für die Herstellung dieses Futtermittels ist die Verwendung einer Kulturpflanze oder sogar von Unkraut oder Pflanzenteilen, die sich im

unterschiedlichen Wachstumsperioden. Die Grenzwerte des Stickstoffgehalts sind folgende:

1. Die in beträchtlicher Menge Kohlenhydrate enthaltenden Pflanzen, wie Mohrenhirse, Weizen, sudanesisches Gras, (Sorghum vulgäre Sudanese), weisen einen Eiweißgehalt von etwa 12 bis 20 Gewichtsprozent, auf den Trockensubstanzgehalt berechnet, auf, von dem 6 bis 10 Gew.-% (d.h. 30 bis 35 Gew.-°/o des Roheiweißgehalts) echtes Eiweiß sind.

2. In den in beträchtlicher Menge Eiweiß enthaltenden Pflanzen, wie Luzerne usw., befinden

sich etwa 17 bis 25Gcw.-°/o Roheiweiß, auf den Trockensubstanzgehalt berechnet. Im allgemeinen beträgt die wärmekoagulierbare echte Eiweißfraktion der Gcsamtroheiweißmenge etwa 30 bis 50 Gew.-%. Die meisten bekannten Verfahren verwerten nur die wärmekoagulierbare Fraktion der grünen Pflanzen, wobei die restlichen stickstoffhaltigen Substanzen weder verwertet noch in wertvollere Stickstoffquellen umgewandelt werden können.

Die koagulierte echte Hiweißfraktion wird von dem Preßsaft getrennt und mit Wasser und verdünnter Säure gewaschen. Die Waschflüssigkeiten werden mit dem Preßsaft vereinigt und auf etwa 28 bis 30⁰C abgekühlt. Diese Flüssigkeit wird in einem für aerobe Gärung geeigneten Gärgefäß, das mit einem Rührer und mit Belüftungseinheiten ausgestattet ist. vergoren. Die Flüssigkeit wird mit einem Mikroorganismus beimpft, der geeignet ist. Stickstoffquellen in der Form von Nitraten und Ammoniak zu verwerten. Als Mikroorganismus wird im allgemeinen eine Hefe verwendet, entweder in der Form einer Stammkultur, oder die Hefe wird aus der vorhergehenden Gärung entnommen. Die Hefe wird unter aeroben Bedingungen und unter Verwendung der in der Flüssigkeit befindlichen Stickstoffquellen gezüchtet. Der Mikroorganismus verwertet dabei als Stickstoffquelle die sogenannte »Amidfraktion«. Auf diese Weise kann die »Amidfraktion« in eine wertvollere stickstoffhaltige Substanz mit erhöhtem biologischem Wert umgewandelt werden. Die Züchtung der Hefe unter aeroben Verhältnissen ist der Hauplvorgang, während dem die für die Züchtung notwendigen Wachstumsfaktoren der Flüssigkeit entnommen werden. Als Kohlenstoffquelle für die Hefezüchtung dienen die Kohlcnhydratfraktionen der Flüssigkeit, vor allem die reduzierenden Zucker; außerdem können auch die Säuren der Pflanze als Energiequelle dienen. Im Laufe der Gärung werden die in der Flüssigkeit gegenwärtigen schädlichen Begleitstoffe, wie Saponine, Senföle, usw., ebenfalls als Energiequellen verwendet, so daß ihre ursprüngliche Menge in dem Preßsaft auf einen verträglichen Wert reduziert werden kann. Während der Gärung können der Flüssigkeit etwa 50 bis lOOml/nv» eines Antischaummittels zugefügt werden, wie Silikonöl oder ein sulfoniertes oder neutralisiertes Sonnenblumenöl.

Im FaHe von Pflanzen, die in größerer Menge Kohlenhydrate enthalten, wie die Mohrenhirsearten usw., dient ihr Kohlenhydratgehalt als Kohlenstoffquelle, während im Falle von grünen Pflanzen, die größere Mengen Eiweiß enthalten, wie Luzerne, Winterkohl, die Säuren als Kohlenstoffquelle dienen können. Die Mineralstoffe und andere für die Züchtung der Hefe erforderlichen Komponenten befinden sich ursprünglich in der ausgepreßten Flüssigkeit.

Die Belüftung der Gärbrühe erfolgt kontinuierlich. In der ersten Gänmgsstufe werden 30 m^s Luft/nv¹ Gärbiühe verwendet. Später wird die für die Gärung notwendige Luftmenge den Forderungen der angewandten Hefe gemäß geregelt.

Parallel mit der Vermehrung der Hefe sinkt der Stickstoffgehalt der Gärbrühe. Wenn die Menge der stickstoffhaltigen Substanzen auf einem bestimmten Wert sinkt, dann ist die Vermehrung der Hefe beendet, und die Autolyse der Hefe beginnt. Die Gärung wird in der Regel bis zum Beginn der Autolyse der Hefe fortgesetzt, da dies im Falle einer entsprechenden Belüftung der Flüssigkeit döxi Verbfauch der vorhandenen Stickstoffquelle sicher. Die Menge der unerwünschten Begleitsubsl;anzen, wie Saponine, Senföle usw., sinkt amf etwa 10 bis 15 °/o des Ausgangswertes, wenn 60 °/o des ursprünglichen Nilratgehalts der Flüssigkeit verbraucht werden. Die Verminderung des ursprünglichen Nitratgehalts zeigt den Verbrauch der übrigen unerwünschten Substanzen an, gleichzeitig auch die Umwandlung

ίο der zu Beginn der Gärung gegenwärtigen »Amidfraktion« in eine wertvollere Stickstofffraktion.

Die Gärung kann mit e'.ner Hefeart ausgeführt werden oder mit dem Gemisch unterschiedlicher Hefearten. So können z. B. Saccharornyces und Candida zusammen verwendet werden. Mitunter erweist es sich als nützlich, die Gärung mit einer bestimmten Hefeart zu beginnen und mit eineir anderen zu beenden. Die Auswahl der entsprechenden Hefeart ist von der Art der aufzuarbeitenden grünen Pflanze ab-

ao hängig.

Die durchschnittliche Zusammensetzung der flüssigen Phase vor und nach der Gärung ist aus nachstehender Tabelle ersichtlich.

Substanz	Vor der Gärung	Nach der Gärung
NHj-Stickstoff, g/i	0,25 bis0,40	0.04 bis 0,06
NH~-Stickstoff, g/l	0.12 bis 0,20	0,015 bis 0,025
³⁰ Nitrat-Stickstoff,
mg/1	130 bis 300	50 bis 90
Reduzierender
Zucker, g/l	4,0 bis 50.0	0,5 bis 2.5
35 Hefetrockensub
stanzgehalt, g/l ..	Spuren	7,00 bis 25,00
Saponine, mg/1	O,12bisO,2O	0,01 bis 0,02
Senföle, mg/1	2,0 bis 4,0	0,01 bis 0,02

Als Resultat der Gärung nimmt der ursprüngliche Roheiweißgehalt der Ausgangsflüssigkeit im absoluten Sinne nicht zu, nur in dem Falle, wenn die Flüssigkeit nach der Gärung, d. h. nach dem Verbrauch der ursprünglichen Stickstoff quellen noch immer eine beträchtliche Menge von Energiequellen, wie Kohlenhydrate usw., enthält. Um diese Eneigiequellen auszunützen und sie in wertvollere Stickstofffraktion umzuwandeln, können der Gärbiriihe Ammoniak und Ammoniumsalze zugesetzt werden, wodurch Ammoniak in Hefeprotein umgewandeilt und der endgültige Eiweißgehalt des Produkts erhöht werden kann. Dabei kann der über niedrigen biologischen Wert verfügende Stickstoffgehalt der grünen Pflanze in 60 bis 80»o in eine vom Standpunkt der Fütterung wertvollere: Stickstofffraktion umgewandelt werden.

Die Versuche zeigen, daß der Gärungsvorgang im Laufe von 4 bis 6 Stunden beendet werden kann und daß während dieser Zeit die unerwünschten Begleitsubstanzen entfernt werden körinen oder mindestens ihre Menge auf einen verträglichen Wert vermindert werden kann. In einzelnen Fällen soll der pH-Wert der Gärbriihe vor der Gärung oder im Laufe der Gärung in Abhängigkeit vom Bedarf des angewandten Mikroorganismus korrigiert werden.

Die Aufarbeitung der vergorenen Flüssigkeit kann z. B. durch mechanische Trennung der Hefezellmasse von der Flüssigkeit stattfindem; dann wird diese Masse auf etwa 85° C erwärmt und mit der koagu-

509613ml

ίο

chem oder kontinuierlichem Typ gefüllt, um zusammen mit den Nährstoffen einen Teil des etwa 50% betragenden Feuchtigkeitsgehalts zurückzugewinnen. Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsgehalt des Preßkuchens so stark herabgesetzt, als ob er auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 14¹Vo getrocknet worden wäre, ohne daß ein thermischer Energieverbrauch erfolgt. Die Temperatur des etwa 30°/n Feuchtigkeit enthaltenden, aus der Hochdruckpresse

lierten echten Eiweißfraktion vereinigt. Die nach dem Entfernen der Hefezellmasse zurückbleibende Flüssigkeit kann entweder mit dem faserfreien Endprodukt oder mit dem faserigem Preßkuchen vermischt werden. Nach einer Amführungsweise kann die vergorene Flüssigkeit im Vakuum eingeengt und delf gewonnene Rückstand mit der koagulierten echten Eiweißfraktion vereinigt werden.

Die vereinigte eiweißreiche Fraktion wird schließlich granuliert oder zu einem Kuchen oder zu irgend- to entfernten Preßkuchens betrug 50 bis 70° C, so daß einem anderen üblichen Produkt gepreßt, entweder für das Trocknen praktisch nur die Ventilationsenerallein oder mit anderen Futtermitteln. gie notwendig war.

Der als Nebenprodukt gewonnene faserige Preß- Mit dieser Methode wurden aus 10 t Roggen 8 bis

kuchen ist nicht wertlos, da dieser für Wiederkäuer 10 t Flüssigkeit gewonnen, die 9O°/o des nicht faserials geringwertiges getrocknetes HalmfuUer verwendet 15 gen Materials der aufgearbeiteten pflanzlichen Subworden kann, am besten mit Harnstoff ergänzt. stanz enthielt. Dann wurde die Flüssigkeit aus der

Presse entfernt und von den Fasern getrennt, wobei diese durch ein Sieb von 0,5 bis I mm Maschenweite getrieben wurden. Der erhaltenen Flüssigkeit wurde vorerst eine kleine Menge Antioxidans zugefügt (0,5 % des Gehalts an Trockensubstanz), und dann wurde das Konzentrat auf die erforderliche Antioxidantienkonzentration eingestellt.

Die abgetrennte Flüssigkeit wurde auf 85° C ergewaschene Material wurde sodann grob zerkleinert »5 wärmt, und die koagulierte echte Eiweißfraktion und gepreßt. wurde abgetrennt. Von 8 bis 10 t ausgepreßtem Saft

Im Falle von diskontinuierlich funktionierenden ausgehend, können 1,5 bis 2 t feuchter Niederschlag Pressen wurde wie folgt verfahren: mit einem Trockensubstanzgehall: von etwa 20 bis 25

, ., ,, . ,· 1 ... · ,· . Gew.-%> gewonnen werden. Der Niederschlag wurde

a) As Vorpressen wurde ein diskontinuierliches „* Was4 und mit verdünnter Säure in eine? Menge N.ederdruckpressen (z. B. eine We.npresse) an- _{VQn ctwa} ,_{Q Ws J3 Gew}__.^ ^ _{Njederschlags gew} ⁸ _a.

sehen, und die Waschflüssigkeit wurde mit dem nach dem Abtrennen der echten Eiweißfraktion gewonnenen Saft (flüssige Phase) vereinigt. Die flüssige Phase wurde auf einen pH-Wert von 4,5 bis 5 eingestellt und unter Rühren belüftet. Die Temperatur der flüssen Phase wurde in einem Wärmeaustauscher auf etwa 28 C abgekühlt und mit Hefe der Art Candida utili^ beimpft, die entweder einer Stammkultur entnommen

füllt werden, und das Rohmaterial kann auf diese 40 wurde oder einer im Gärstadium befindlichen Weise durch vie·- aufeinanderfolgende Auffüllungen Gärbrühe. Die Impfmenge betrug 1 kg trockene Hefe verarbeitet werden. In der ersten Presse a) wurde die je t flüssiger Phase. Nach der Beimpfung wurde die Substanz so lange gepreßt, bis etwa 50% Flüssigkeit Belüftung mit großem Luftüberschuß — 30 nV gewonnen wurden, wobei mit einem niedrigen Druck luft m» Gärbrühe und Stunde — in Gans; gesetzt, von 1 kg/cm² begonnen wurde. Das Pressen wurde 45 Eine Stunde nach der Beimpfung wurde die Geso lange fortgesetzt, bis die Ausbeute an Flüssigkeit schwindigkeit der Belüftung in dem Wachstum ent-

Nachstehende Beispiele, dienen als Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

10 t Roggen, die vor der Kornbildung, jedoch spätestens zwei Wochen nach der Blüte, geerntet worden waren, wurden zwecks Entfernen der Stein- und Eiisenverunreinigungen mit Wasser gewaschen. Das

gewandt;

b) als beendendes Pressen wurde ein diskontinuierliches oder kontinuierliches Hochdruckpressen (z. B. mit einer Friktionspresse für Pflanzenöle) verwendet.

Die zerkleinerte Substanz wurde in die Presse a) mit z. B. 40 hl Korbvolumen gefüllt. In einen Korb dieser Größe können etwa 2,5 bis 3,0 t Roggen geunter 5 bis 10 l/min abfiel. Der Preßkuchen wurde dann aufgelockert, und das weitere Pressen wurde bei höherem Druck (2 bis 3 kg/cm«) fortgesetzt Dieses Vorgehen wurde mit höherem Druck wiederholt.

Der etwa 12 bis 151 betragende Preßkuchen wurde folgendermaßen aus der Maschine entfernt: Der aufgelockerte Preßkuchen wurde mit Wasser, dessen Menge 10 bis 30% des Rohmaterials betrug,

sprechendem Maße vermindert. Als Antischaummittel wurde ein sulfoniertes und neutralisiertes Sonnenblumenöl verwendet. Der pH-Wert der Gärbrühe wurde während einer 4stündig«:n Periode nach Beginn des Hefewachstums kontrolliert. In der sechsten Stunde der Gärung beginnt die Zunahme der Zahl der Hefezellen zu stagnieren, dann nimmt der pH-Wert der Gärbrühe zu, und sein Gehalt an redu-

befeuchtet (insgesamt zwei Duirchtränkungen), im 55 zierenden Zuckern sank auf 2 g/I. Die zur Belüftung vorliegenden Falle mit 50 kg. Nach dieser Behänd- dienende Luft wurde zwecks Förderung der Thermo-

lyse der Hefe aufgewärmt. Das Verdampfen der Gärbrühe wurde bei einer Temperatur von 50 bis 140° C so lange fortgesetzt, bis der Rückstand 60 eine Presse ähnlichen Typs gefüllt, die unter ähnli- 60 Gew.-⁰/» Trockensubstanz enthielt. Der Rückstand chen Bedingungen arbeitete. wurde mit der koagulierten echten Eiweißfraktion

Wenn eine Ausbeute im Extraktgehalt erhalten vereinigt und auf die übliche Weise einer Spriihtrockwerden soll, die 90% des Rohmaterials übertrifft nung unterworfen.

(ohne den Fasergehalt), dann soll eine zweite Durch- Nach einer anderen Variante wurde die Gärung

tränkung unternommen werden, worauf ein Pressen 65 auf folgende Weise durchgeführt: erfolgt. Der aus der Vorpresse entfernte Preßkuchen, Wenn es wünschenswert ist, die in der Gärbrühe

dessen Menge 25 bis 30 % des Rohmaterials beträgt, enthaltenen Gesamtenergiequellen auf 2 g/l zu verwird in eine Hochdruckpresse von diskontinuierli- mindern, dann werden der Gärbrühe Ammoniak

ilung wurde das Material vor der weiteren Aufarbeitung vorteilhaft eine Stunde Hang stehengelassen, dann wurde es nach einer zweiten Zerkleinerung in

oder Ammoniumsalze zugefügt, um die Autolyse der Hefe und den Anstieg des pH-Wertes zu verhüten und somit ein Weiterwachsen der Hefe zu gewahrleisten.

Die Zusammensetzung der den beschriebenen zwei Varianten des Vorgangs gemäß gewonnenen getrockneten Produkte ist in nachstehender Tabelle zusammengestellt.

Komponenten	Ohne Gärung	Nach der ersten Variante (Oärungs- periode 6 bis 8 Std.)	Nach der zweiten Variante (sämtliche Energiequel len werden verbraucht)
Roheiweiß, °/o	15 bis 20	30 bis 35	40 bis 45
Echtes Eiweiß,
"/o (aus dem
Roheiweiß)	7 bis 11	18 bis 22	28 bis 32
Rohfasern, ⁰O	1	1	1
Rohfett, ⁰Zo	1,5	2,0	2,5
Stickstofffreier
Extrakt, °/o	60 bis 65	40 bis 45	45 bis 40
Mineral-
substanzen,"/!»	10 bis 13	12 bis 18	15 bis 20

tet. Der ausgepreßte Saft wurde nach dem Beimpfen mit Hefe der Art Candida utilis vergoren. Wenn der Gehalt an reduzierenden Zuckern des Saftes im Laufe der Gärung auf etwa 5 g/l sank — dies war derselbe Zeitpunkt, an dem die pH-Veränderung stattfand —, wurden die in der Gärbrühe enthaltenen Hefezellen abgetrennt, und nach Wärmebehandlung wurden diese mit der koagulierten echten Eiweißfraktion vermischt. Der pH-Wert des abgetrennten Saftes wurde danach auf etwa 6,5 eingestellt, dann wurde mit Hefe der Art Hansenula suaveolens beimpft, und die Belüftung der Gärbrühe wurde in Gang gesetzt. Die Menge der als Impfstoff verwendeten Hefe war 1 kg/m³ Gärbrühe. Die Gä-

t5 rung dauerte 3 Stunden; dann wurde die Hauptmasse der Hefezellen abgetrennt und von neuem mit der echten Eiweißfraktion vermischt. Der abgetrennte Saft wurde eingedampft, und der Rückstand wurde mit dem noch nicht getrockneten faserhaltigen Ne-

ai) benprodukt vermischt.

Die vereinigten Eiweißfraktionen wurden mittels Sprühtrocknung getrocknet.

Die aus 10 t Winterkohl gewonnene Ausbeute betrug etwa 0,71 getrocknetes Produkt. Die Zusam-

»5 mensetzung des getrockneten Endproduktes war folgende:

Die an trockenem Produkt erzielte Ausbeute war etwa 0,8 bis 1,4 t, in Abhängigkeit vom Maß der biologischen Umwandlung.

Beispiel 2

10 t Luzerne wurden vor der Blüte geerntet und der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäß aufgearbeitet. Der pH-Wert des ausgepreßten Saftes wurde auf etwa 6 bis 7 eingestellt, und es wurde mit Hansenula anomala beimpft. Die Gärung wurde fortgesetzt, bis die ursprünglichen Stickstoffquellen erschöpft wurden, dann wurde die Gärbrühe auf etwa 85' C erwärmt, und die Hauptmenge der Hefezellen wurde abgetrennt. Im Laufe der Trennung wurde eine feuchte feste Substanz gewonnen, die mit einer koagulierten echten Eiweißfraktion vermischt wurde. Der aus der Trennung stammende verdünnte Saft dagegen wurde eingedampft, und das gewonnene Konzentrat wurde zum Faser enthaltenden Nebenprodukt gegeben, bevor dieses getrocknet wurde. Die Zusammensetzung des getrockneten Endproduktes ist aus nachstehender Tabelle ersichtlich.

Komponenten Ohne Gärung

Roheiweiß, %

Echtes Eiweiß, ° υ (aus

Roheiweiß)

Rohfasern, ¹Vo

Rohfett, °o

Stickstofffreier Extrakt, " ο
Asche, ⁰O

28 bis 32

12 bis 15

1,0 bis 1,5 45 bis 50 18 bis 20

Mit Gärung

45 bis 50

34 bis 38

1 1,5 bis 2.0

35 bis 40 10 bis 15

Beispiel 4

Komponenten	Ohne Gärung	Mit Gärung
Roheiweiß, % Echtes Eiweiß, ^e/o (aus dem Roheiweiß) Rohfasern, °/o Rohfett, ⁰Zo Stickstofffreier Extrakt .. Asche, ⁰Zo	35,0 16 bis 18 1,0 3,0 40 bis 45 15 bis 20	40 bis 45 28 bis 32 1,0 3,5 35 bis 40 12 bis 18

Die an getrocknetem Produkt erzielte Ausbeute betrug etwa 1,2 bis 1,61.

Beispiel 3

10 t Winterkohl (Brassica oleracea) wurden der im Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäß aufgearbei-10 t Sorghum saccharatum wurden der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemäß aufgearbeitet, Der ausgepreßte Saft wurde mit zwei Hefearten (Saccharomyces cerevisiae und Candida utilis) in einei Menge von 1 kg/m³ Saft beimpft. Wenn der Gehall an reduzierenden Zuckern in der Gärbrühe untei 1 g/l sank, wurde die Gärbrühe auf etwa 85° C auf gewärmt, die Hefezellen abgetrennt und mit der ech ten Eiweißfraktion vereinigt.

Die gewonnene Ausbeute betrug etwa 1,2 bis 1,4 getrocknetes Endprodukt mit einem Roheiweißgehal von etwa 35 bis 40 Gewichtsprozent.

Beispiel 5

Weiterhin wurden unter getrenntem Einsatz de untenstehenden Mikroorganismen Versuche durch geführt:

1. Nitrosomas europaea ATCC19 718, 2. E.coli ATCC 11 699,

3. E.coli ATCC 13 473,

4. aadosporiumherbarumATCC11282,

5. Aspergillus niger ATCC 6275 und

6. Aspergillus niger ATCC 16 620.

Die Versuchsserie wurde auf folgende Weise durcl geführt:

■■.;., J

Vorbehandlung des Nährbodens: Ein aus Luzerne gewonnener Preßsaft wurde bei 80° C wärmebehandelt und nach der Wärmebehandlung der erhaltene Niederschlag zentrifugiert. Das nach dem Zentrifugieren erhaltene klare Filtrat wurde für die Fermentationsproben verwendet.

Angaben des Nährbodens

Trockensubstanzgehalt 5,7%

Eiweißgehalt der Trockensubstanz 25,8%

Mineralstoffe 16,4 %

pH 6,0%

Aus diesem Nährboden wurden 100 g Muster vorgelegt und die einzelnen Mikroorganismen in Schüttelkultur geprüft.

Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

I. Cladosporium herbarum ATCC 11282

Gärungszeit 72 Std.

pH am Ende der Gärung 7,1

Temperatur während der Gärung .... 30° C Menge des Myzeliums, berechnet auf

100 g Nährboden 1,7 g

Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner bei 50⁰C 87,7%

Roheiweißstoffgehalt 35,9 %

Aschegehalt 17,4%

2. Aspergillus niger ATCC 6275

Gärungszeit 72 Std.

pH am Ende der Gärung 4,2

Temperatur während der Gärung 30° C

Menge des Myzeliums, berechnet auf

100 g Nährboden 1,9 g

Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner

bei 5O⁰C 95,3%

Roheiweißstoffgehalt 23,5 %

Aschegehalt 19,0%

3. Aspergillus niger ATCC ] 0 620

Gärungszeit 72 Std.

pH am Ende der Gärung 3,9

Temperatur während der Gärung .... 30" C Menge des Myzeliums, berechnet aiuf

100 g Nährboden 3,55 g

Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner

bei 5O⁰C 93,2%

Roheiweißstoffgehalt 27,4%

Aschegehalt 19,4%

4. E. coli ATCC 11 699 + Barillu« subtilis

Gärungszeit

pH am Ende der Gärung

Temperatur während der Gärung ....

Menge des Myzeliums, berechnet auf 100 g Nährboden

Trockenstoffgehalt des Myzeliums nach Trocknen in einem Vakuumtrockner bei 50° C

Roheiweißstoffgehalt

Aschegehalt

30 Std.

8,5 30⁰C

3,1g

90,5% 37,5% 22.6%

Die obigen Versuche wurden zehnmal wiederholt, um exakte und zuverlässige Werte zu erhalten. Die vorstehend angeführten Mikroorganismen verwerten ausnahmslos den Pflanzenpreßsaft. Bei den Versuchsserien wurde dem Pflanzenpreßsaft kein Zusatz zugefügt.

Claims

abermaliges Pressen dieses Kuchen«, Koagulation des

Patentanspruch*: Eiweißes und Abtrennen desselben aus dem Preßsaft.

Es ist Ziel der Forschungen auf dem Gebiet des

I Verfahren zur Herstellung eines praktisch konzentrierten Grünfutters, solche Produkte zu gefaserfreien Futtermittels aus grünen Pflanzen 5 winnen, die nahezu so gut sind wie die Eiweißfutter durch Zerkleinern solcher Pflanzen, die ihre ge- tierischen Ursprungs (z. B. Fischmehl) und wie spenerative Periode noch nicht erreicht haben, Aus- zielle Eiweißfutter aus pflanzlichen Samen (z. B. pressen der zerkleinerten Pflanzenteile, Abtren- Soja, Erdnüsse), die wenigstens annähernd deren bioinen des Preßsaftes vom gepreßten Kuchen, gege- logischen Wert besitzen und die gleichzeitig auch aus Ibenenfalls Anfeuchten des gepreßten Kuchens jo Kulturpflanzen sowie eventuell aus massenhaft zur wd abermaliges Pressen dieses Kuchens, Koagu- Verfugung stehendem Unkraul auf wirtschaftliche llation des Eiweißes und Abtrennen desselben aus Weise hergestellt werden können,
dem Preßsaft, dadurch gekennzeich- Nach den bislang bekannten Methoden werden die net, daß dem Preßsaft vor der Eiweißkoagula- zerkleinerten Kulturpflanzen, die ihre vollkommene tion ein Antioxidans zugefügt und das koagu- 15 Größe, d. h. den sogenannten generativen Abschnitt, lierte Eiweiß mit Wasser und mit verdünnter erreicht haben, oder ihre Teile mit H'fe von Rauch-Säure gewaschen wird, dann der praktisch gas (Temperatur 600 bis 700° C) getrocknet und eiweißfreie Preßsaft mit den Waschflüssigkeiten eventuell gemahlen (Advances in Agronomy, Vol. II, vereinigt wird, hierauf die vereinigten Flüssigkei- 1950). Der auf diese Weise durchgeführte Trocknen mit einem oder mehreren Mikroorganismen ao nungsvorgang verursacht jedoch eine betrachtliche beimpft werden, der/die fähig ist/sind, Stickstoff- Verminderung im biologischen Wert und vergrößert quellen auch in der Form von Ammoniak und daduicli den durch die übrigen Operationen verur-Niirat zu verwerten, dann die beimpfte Flüssig- sachten Schaden. Das auf diese Weise her2e:.lelltc lceit einer aeroben Gärung unterworfen und dabei Produkt verfügt weiterhin über einen unvorteilhaft s;o lange belüftet wird, bis die in ihr enthaltenen »5 hohen Fasergehalt.

Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, hierauf Nach einer Methode, die zwar noch nicht in die

die Gärlösung bei einer Temperatur von 50 bis Praxis eingeführt wurde, nach der ein aus grünen

HO⁰C eingeengt wird, bis sie: etwa 60 Gew.-⁰« Kulturpflanzen durch feines Mahlen gewonnener. 12

Trockensubstanz enthält, und dann mit dem koa- bis 13"Ό Trockensubstanz enthaltender Brei entwe-

gulierten Eiweiß vermischt und getrocknet wird 30 der in ein als menschliche: Nahrung verwendbares,

oder die Gärlösung auf etwa 85^r C erwärmt, eiweißhaltiges Nahrungsmittel oder in Futter über-

tann die Biomasse abgetrennit, mit dem koagu- führt worden ist, wird das Eiweiß ,aus diesem durch

lierten Eiweiß vermischt und getrocknet wird Hitzekoagulation abgetrennt (J. Sei. Food e. a. /\eri-

cider die Biomasse lediglich aus der Gärlösung cult., 1961, S. 502 bis 512; Premier Congres Interna-

ftbgetrennt, mit dem koagulierten Eiweiß ver- 35 tional des Industries Agricoles et Alimentaires des

mischt und getrocknet wird. Zones Tropicales et Subtropicales, Abidjan, 13. bis
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 19. Dezember 106-'}.

kennzeichnet, daß die echte Eiweißfraktion bei Entsprechende Versuche haben erwiesen, daß

Temperaturen zwischen 80 und 85 C thermisch diese Methoden zu einem beträchtlichen Verlust an

koaguliert wird. 40 biologisch wertvollen Substanzen führen können, wo-
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- bei im Endprodukt nicht nur Polypeptide mit einem kennzeichnet, daß die aerobe Gärung in zwei Stu- Molekulargewicht unter 10 000, sondern auch freie fen durchgeführt wird, wobei derselbe oder unter- Aminosäuren, weiterhin andere äußerst wertvolle »chiedläche Mikroorganismen eingesetzt werden. Pflanzenstoffe, nämlich wasserlösliche Vitamine,
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 45 Mineralstoffe oder Kohlenhydrate., fehlen können, kennzeichnet, daß, nachdem die Gärung in Der durchschnittliche Roheiweißpehalt oder genauer tier ersten Stufe so lange fortgesetzt wor- der Rohfascrgehalt der üblichen konzentrierten Futflen ist, bis die in der Flüssigkeitsphasc befindli- tcr, die aus grünen Pflanzen stammen, beträgt mindethen Stickstoffquellen praktisch erschöpft sind, stens 17" 0, wobei 50¹Vo des ursprünglichen Eiweiß- <llpr Flüssigkeilsphase äußere Stickstoffquellen in 50 und übrigen Nährmittclgehalts der geernteten Pflanzer Form von Ammoniak oder Nitrat zugefügt zen oder der Pflanzenteile im Laufe der Aufarbeite rden und daß eine wiederholte Gärung unter- tung verlorengehen, z. B. im Laufe des natürlichen kommen wird, bis die in der Flüssigkeitsphase Trocknungsvorgangs.

liefindlichen Energiequellen praktisch erschöpft Gleichzeitig gibt es eine große Zahl von Pflanzen,

lind. 55 die — wegen der Komponenten, die in ihnen zumeist

in geringer Menge vorhanden sind und die über nützliche cder schädliche physiologische oder sensorische

Wirkungen verfugen — nicht für Ernährungs-, d.h.

für Futterzwecke verwendet werden können oder de-

60 ren Verwendung stark begrenzt ist.

Eine wichtige Aufgabe der Ernährungswissen-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- schaft und der Futterindustrie, die bislang noch nicht

mg eines praktisch faserfreien Fulltermittels aus grü- gelöst wurde, besteht darin, die Menge der in den für

en !Pflanzen durch Zerkleinern solcher Pflanzen, die Fütterungszvirccke dienenden grünen Pflanzen cnthal-

ire generative Periode noch nicht erreicht haben, 65 tenen schädlichen Begleitsto'ffc zu vermindern,

uspressen der zerkleinerten Pflanzenteile, Abtren- Die gewöhnlichsten, in den meisten für Fütte-

:n des Preßsaftes vom gepreßten Kuchen, gegebe- rungszwecke dienenden grünen Pflanzen gegenwärti-

;nfulls Anfeuchten des gepreßten Kuchens und gen schädlichen Begleitstoffe sind z. B. folgende: