Способ получения протеиновой кормовой добавки из зеленой массы

Союз СоеатскнхСоциал мстм церихРеспублмк ИЗОБРЕТЕН Ия ц 1 654149 К ПАУИНТУ(Я) М, Кл,г 22) Заявлено 2 1) 1789261/30-15 23) Приоритет 2805.7 1 (32) 23 К 1/ Гооударотввнный номнтв СССР но делам(Ззт СШ изобрвтвнннрмтнй Опубликовано 25,03. 79,Бюллетень 11 Дата опубликования описання 28,03,79 3), УДК 636 085 088,8 ИностранцыДжордж О. Колер и Эмануэль Б(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТЕИНОВОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ИЗ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ Изобретение относится к способам получения протеиновой кормовой добавки из зеленой массы путем разделения ее на фракции.Известен способ получения протеиновой кормовой добавки из люцерны, включаютций отделение сока путем прессования и последующее его нагревание 1.Этот способ не позволяет извлекать из растительного сырья все протеиновые фракции, имеющиеся в нем.Целью изобретения является более пол ное сохранение биологической пенности исходного продукта путем извлечения из него протеина и последующего разделения его на зеленую фракцию, используемую для животных,и белую фракцию, пригодную для питания человека.Это достигается тем, что зеленую массу перед прессованием смешивают с жидкостью и доводят рН до 7-11, нагревание сока проводят при рН 5-6, после нагр вания сок охлаждают и центрифугируют с образованием суспензии, содержащей. хлоропластовые протеины, хлорофилл, каротииоиды и липиды, и остаточного сока,из которого путем подкисления и/или нагревания осаждают протеины, очищенные 1 от хлорофилла, каротиноидов и липидов,и отделяют их от сока пентрифугированием.рН смеси 7-11 получают путем добавления в нее щелочи или ее водного раст вора, для получения необходимого рНзеленую массу перед прессованием можно также смешивать с восстановителем.оНагревание сока проводят до 40-70 Си выдерживают при этой температуре от 5 0,5 сек до 5 мин.Осаждение очищенных протеиног ведутпутем подкисления остаточного сока дорН 3-4,8 в два этапа, Сначала остаточный сок подкислятот до рН 4,8 для осаж дения первой порции фракпии, затем этупорпию отделяют, а остаточную жидкостьподкисляют до рН 3 для осаждения следующей порции, при этом остаточный соконагревают до 55-80 С.акт Пи авченк одписноСР д. 4/5 лиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 з 13.9/45 ЦНИИП по д 113035, Составитель В, ДаниловаТехред 3. Фанта Корректор Тираж 568 Государственного комиттта ам изобретений и открыти осква, Ж, Раушскаи наво протеина. Это означает, что при проведении последующих операций, будет обраэовымться большее количество протеина. В качестве алкадизируюшего вещества можно испольэовать аммиак, нашатырный спирт или щелочи, либо карбонаты натрия или калия.,Обычно добавляют количество алкализируюшего вещества, достаточное для установления рН 7-11.При употреблении алкализируюшего вещества его предпочтительно растворяют в воде и полученный водный раствор смешивают с люцерной. Добавка воды в дальнейшем способствует ., увеличению количества протеина, переходящего из растительной ткани в зеленый сок. Вместо воды, кроме того, можно использовать сок, являющийся остатком после проведения опыта 111 (см, пример 4). Например, в непрерывном процессе часть остаточного сока можно непрерывно возвращать в смеситель 1.Воду или сок употребляют в пропорции к люцерне 1-3-10:1.На стадии выделения сока вместе слюцерной можно вводить различные вешества, Например, с целью сведения к минимуму разрушения оранжевых пигментов растений добавляют обычный анти- окислитель. Для этого можно испольэовать 55любой нз известных антиокислителей, способствующий сохранению укаэанных пигментов в люцерне или других кормовых культурах, предпочтение отдается 6-этокси,2,4-триметил,2-дигидроОставшуюся жидкость центрифугирования остаточного сока концентрируют,На чертеже дана структурная схема процесса получения кормовой добавки,На схеме показан смеситель 1 пресс 5 2, сушилка 3, нагреватель 4, охдадитель 5, центрифуга 6, сушилка 7, трубопровод 8, смеситель 9, центрифуга 10, мойка 11, сушилка 12, нагремтель 13, охладитель 14, трубопроводы 15 и 16 и ис паритель 17.1Способ осуществляют следующим образом.Свежую зелень подают в смеситель 1,Икоторый может, например, иметь конструкцию в виде сосуда, оборудованного шнеком, или вращающегося барабана, Смеситель 1 используют в основном для введения в зеленую массу люцерны требуе 26 мых добавок, которыми являются вода или алкилизируюшее вещество и/или восстановитель, например, метабисульфит натрия, аскорбиновая кислота или этоксихин.После смешивания зелень люцерны подвергают. выжимке путем пропускания ее (при наличии или отсутствии предварительного измельчения) через пресс 2, который может, например, иметь конструкцию в виде набора известных вальцев для сахарного тростника. Другими устройст- . вами, которые могут применчться с этой целью, являются винтовые прессы или выжимадки, Так как необходимо получить иэ 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 операциивыжимки получается фракция зеленого сока ( Ь -1) и спрессованная масса, состоящая из растительного волокна. Обычносодержание влаги в спрессованной масседолжно составлять примерно 65-75%,Соответствующие количества сока и спрессованной 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 Л), употребляемый:в рационе животных. В технологии обработки высококачественной люцерны фракция Л содержит (на сухой основе) следующие компоненты, %;Протеин (содержание азо-та х 6,25) 23 Жиры 4 Клет чатка 23 Зцла 10 ЯРЕ не содержацийазота (в основномуглеводы) 375 мг/кг Ксантофилл 875 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 количестэепеном соке, % 4,0 4,7 25,4 48,4 5,3 5, 8 (естественный рН сока) 65, 1 70,4 9,6 74,9 10,7 11,4 81,0П р и м е р 2, Разделение люцерны на составные части способствует переходу протеинов из ткани в зеленый сок.Опыт 1.25 г свежеизмельченной пюцерны смешивают с 250 мл воды и с помошью едкого натра рН доводят до 8. Смесь хинолину, обычно называемому атоксихином. Минимально потребное количествоантиокиспитепя составляет около 0,010,5% по отношению к сухому весу люцерны.Другие добавки представляют собойметабисульфит натрия и аскорбиновуюкислоту.Другой вариант увеличения передачипротеинов иэ растительной ткани в зеленый сок состоит в уменьшении величиныкусков люцерны. Это производится путемприменения в смесителе 1 врашаюшихсялопастей или подобных им устройств дпяраздробления растительных частиц во время их контакта с водой (ипи соком), содержаших апкапизируюшее вешество.Дпя получения наипучших результатов(максимальный перевод протеинов в сок)измельчение производят при смешиваниилюцерны с добавками в смесителе 1,П р и м е р 1. Возрастание рН увепичивает переход протеинов из ткани пюцерны в зеленый сок,25 г свежеизмепьченной люцерны смешивают с 250 мл воды и рН доводят доуказанных ниже значений (путем добавкисоляной кислоты ипи едкого натра), Смесьперемешивают в течение 2 мин, а затемразделяют на компоненты, представляюшие собой кпетчатку и зеленый сок, который подвергают анализу на содержаниеазота.Условия обработки и попученные результаты приведены ниже.. Содержаниеазота в измельчают путем обработки в течениеразличных промежутков времени лопастной мешалкой (шинкование пюцерны). Затем смесь разделяют на компоненты,3 представпяюшие собой кпетчатку и зеленый сок, которые подвергают анализу насодержание азота,Условия обработки и полученные резупьтаты приведены ниже,Продолжительностьизмельчения, мин Опыт. Выделение хпоропластовогоматериапа (фракция В).В качестве исходного материала дляетого опыта применяют зеленый.сок-1), полученный путем обработки впрессе 2. Желательно, чтобы не было .25 существенного перерыва между образованием зеленого сока на стадии обжатияи началом опыта 11, так как сразу жепосле разрушения клеток быстро начинается гидропиз протеина. Гидропиз, в про- ЗО цессе которого образуются протеолитические енэимы может быть сведен к минимуму путем соответствуюшей установкивеличины рН сока бопее 8,0.В процессе обработки при проведении З опыта 11. из зепеного сока выборочноудапяют хпоропластовые протеины, хпооофипл, каротинопды ипипоиды и в растворе,остаются цитоппазмовые протеины.рН .зеленого сока первоначально устанавпивают, где требуется, на уровне 5-6.Если в реэупьтате добавления на стадииобжатия нашатыря или другого основаниясок нейтрапен по отношению к шелочи,то регупирование рН потребует добавкисоляной, сернойфосфорной ипи другойнетоксичйой киспоты.Зеленый сок (при регулировании рН.,ипи без атого) далее проходит через нагреватепь 4, который конструктивно можетбыть выполнен в виде теплообменника,где зеленый сок нагревают до темпераотуры окопо 50 С и предпочтительно выдерживаЮт при атой температуре в течение примерно 1-5 мин. Возможна такаярегупировка скорости нагрева, что реэупьтат, аквивапентный выдержке, достигается в процессе доведения температуры соока до 50 С.654149 49 38 1/2 5,8 5,8 кло-зелены й о При осуществлении нагрева теплоподводят так, чтобы даже малая частьсока не нагрелась до температуры, существенно превышающей укаэанный уровень. Это вызвано тем, что если частьсока перегреется, то некоторое количество содержащегося в соке цитоплазмового протеина будет осаждаться вместе схлоропластовым протеином, хлорофилломи каротиноидами. Такого воздействиянежелательного перегрева можно избежать различными способами, Например,температура сока может быть повышенапутем выдержки в ванне с теплой водойили нагрева источником тепла, создающим относительно низкий температурныйградиент. Для поддержания равномернойтемпературы во всей массе жидкости может успешно применяться перемешивание,Другой способ нагрева характеризуетсяпротеканием сока через змеевик, погруженный в ванну, заполненную водой илидругой теплообменной средой, поддерживаемой при 50 С или немного выше, поэтому протекающий по змеевику сок равномерно нагревается до требуемой температуры,После описанного нагрева сок пропускают через холодильник 5, который конструктивно может быть выполнен в видеобычного теплообменника, где сок охлаждают до температуры окружающей среды, Вследствие осуществления описанных выше стадий.хлоропластовые компоненты сока укрупняются с образованиеммелкоструктурной суспензии.Для выделения хлоропластового материала смесь обрабатывают в центрифуге6 с образованием остаточного светлогосока ( 1 -2) и хлоропластового вещества, содержащего хлоропцастовые протеины, хлорофилл, каротин, ксантофилл, идругие каротиноиды, липоиды, неопознанГные ростовые факторы и т,п., Хлоропластовый материал, отделяемый центрифугой6,направляют в сушилку 7, которая конструктивно может быть выполнена в виде сдвоенного барабана или вращающейсяпечи, Сухой продукт (фракция В) являетсяценным материалом для использования вкорме животных. В типовых процессах фракция Всодержит (на сухой основе) следующие компоненты, %;Протеин (содержаниеазота х 6,25) 54,5Л(иры 9,8 10 Клетчатка 1,56Зола 13,1й Г 1 не содержащийазота акстракт(в основном углеводы) 21,0 1 Каротин 1250 мг/кгКсантофилл 3000 мг/кг,Высокое содержание ксантофилла Ьрфракции В делает ее особенно полезнойдля употребления в рационе домашней 2 О птицы, придавая цыплятам сильно пигментированную .(ярко-золотистую) окраску, которой большинство потребителейОтдают предпочтение перед бледной окраской. Кроме того, при использовании кур 2 для получения яиц обогащенный ксантофиллом рацион благоприятствует приданию яичным желткам ярко-желтого цвета.П р и м е р 3. Технология выделения хлоропластового материала (фракция ЗО В)Порции зеленого сока, полученного иэлюцерны описанным выше способом, доводят ( посредством соляной кислоты) доРН 5,8 или 5,3. Затем их нагревают до З 50 С с использованием различных скоростей нагрева и различных по продол- .ожительности периодов выдержки при 50 С,После нагрева проводится охлаждение докомнатной температуры и центрифугирова, 1 ние в течение 3 мин при приложении ватот момент времени в течение нескольких секунд максимального усилия в10 тыс. г, Выделенные хлоропластовыйматериал и остаточный сок подвергаются анализу.Условия обработки и полученные результаты сведены в табл. 1.Таблица 1 ание протеина по отношениючеству протеина в зеленом соке,%рИ ний вид 1 родолж тельнос Времявыдержкипри 500 л То ж 59 8 розра чно-темнь 3 2 5 8 о 34 0 5 5,3 5,З 25(быстрый) легкоспользования пароили подобного ему Требуемый нагрев осуществляют путем струйного нагревател устройства. Первоначальный Внешнии вид све овия обработк темпертура,о продолжительность,цитоплазго сока продолвремя выдержкив горячем состоянии,ительость охлаж протеин,оставшийся в свева, с ек Тус 0 9 зеленыйемный 0 10,4 ск 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 темпеоратуры выше 55 С, за которым сразу же или спустя короткий промежуток времени выдержки следует охлаждение до темпеоратуры ниже 40 С. Затем осуществляется центрифугирование с целью выделения хлороцластового материала. жанне протеина по отношениюстоу протеина в деленом соко, % П р и м е р 4. Применение быстрого нагрева (опыт Й, пример 2)Используют пароструйный нагреватель, обладаюший способностью нагрева зелеоного сока до. 70 С в течение 0,6 сек или меньшего промежутка времени. Порции зеленого сока нагревают до различных температур: 55, 60, 65 и 70 С.о В некоторых случаях горячий сок охлажо дают (до температуры ниже 40 С) сразу же, в других - перед охлаждением выдерживают в горячем состоянии в течение определенного промежутка времени, В каждом случае охлажденный продукт обрабатывают в центрифуге для удаления хлоропластового материала, и получаюшифся светлый сок подвергают анализу для определения оставшегося в нем количества цитоплазмового протеина.Условия обработки и полученные результаты сведены в табл. 2.Таблица 2654.1 49 Продолжение табл, 2 нешний видветлого сока онаый пл й нр шийсвет оке 6 6 5 1 розра чно-темный То же 10,6 11,4 0 6 6 6 8 0,6 0,2 оо 55 С, охлажосажденный прого вы еляю ь далее подвераз той же обуй раз при посй температуре,вшуюся жидкос или несколько роводимой каж но более высо нием ряда про теин. Оста гают один работке, п ледовательс образоваторов,еиновых из ожет быть дост оследовательно мТакая же цельс использованиемшей величины рНствии повышениякием ряда протеиДостоинствомпроводимых оперособо чистых и о аличии или отсу темпе новых туры)золятоследова пол четельноолучени тих являетсяаюших прина ранних б дными тадиях,свойствами изолят Оййт Ш, Выделение цитоплазмовогопротеина (фракция С).В этой операции исходным материаломявляется светлый сок ( 1,-2), остающийся после завершения опыта П,Цель этого опыта состоит в выделениицитоплазмовых протеинов из светлого сока и может быть достигнута несколькимипутями. Цитоплазмовые протеины могутбыть осаждены любым из следующих способов: добавлением кислоты для получения рН примерно 3-4,8; нагревом до темо опературы выше 50 С, т.е. до 55-80 Сдобавлением кислоты с целью получениярН примерно 3-4 8 и нагревом до темпеоратуры выше 50 С, т,е. до 55-80 С,Любая одна или несколько перечисленных обработок могут быть проведены последовательно для осуществления регенерации всего необходимого протеина, Такаятехнология может,например, приниматьследующие формы.Сок ь -2 нагревают д когда условия подкисления и температуЖ ры носят умеренный характер,Предпочтительная обработка содержитпоследовательное подкисление без применения какого-либо нагрева, т.е. ее осуществляют при температуре окружающей5 среды (комнатной температуре), Сокь -2 вначале подкисляют до рН 4,8 иподвергают обработке в центрифуге,посредством чего большая часть (обычно 2/3) суммарного цитоплазмового проЗй теина выделяется в особо чистом и естественном виде, Оставшуюся жидкостьдалее подкисляют до рН 8 и подвергаютцентрифугировайию с выделением оставшейся части штоплазмового протеинаЭ 5 в виде, пригодном к употреблению в пишу человека, хотя он и не столь чист,как первая фракция.В способе, содержащем добавку кислоты, светлый сок (-2) из центрифуги6 направляют по трубопроводу 8 к смесителю 9, где смешивают с соответствующим количеством кислоты для получениярН в пределах 3-4,8. С этой целью можно использовать серную, соляную фосфорнуюили другую, не имеющую токсичныхсвойств, кислоту.Для выделения осажденного цитоплаз-"мового протеина подкисленную смесь далее подвергают обработке в центрифуге5 Ос получением осадка, содержащего цитоплазмовые протеины, не имеющие хлорофилла, каротиноидов, липоидов, обладающих горьким привкусом веществ или других нежелательных растительных компо 55нентов,Цитоплазмовый протеин, выделенныйпосредством центрифуги 10, затем промывают в мойке 11 водой (подкисленной.68 32 4,8 10 до рН величиыой около 4-5) с целью удаления растворимых в воде примесей. После промывки рН протеинового материалапредпочтительно устанавливают около 7путем промывки разбавленным растворомедкого натра, и раствор направляют ксушилке 12, которая конструктивно можетбыть выполнена в виде, например, обычного сублимационного аппарата.,Сухойпродукт (фракция С) пригоден к употреблению в нише человека,В типовых процессах фракция С содержит (на сухой основе) следуюшие компоненты, %;Протеин (содержаниеазота х 6,25)85Жиры 0,66Клетчатка 0,20Зола 4,32МГ 6 не содержашийазота (в основномуглеводы) 9,8Каротин ОтсутствуетКсантофилл Отсутствует,В том случае, когда используютспособ осаждения путем нагрева, светлыйсок ( 1 -2) подводят по трубопроводук нагревателю 13, который конструктивно может быть выполнен в виде обычного теплообменника или устройства, используюшего непосредственный подогрев струями цара, где сок нагревают примерноо5 до 55-80 С и предпочтительно выдерживают при этой температуре в течение1-5 мин.йалее нагретый сок проходит черезохладитель 14, где он охлаждается до0 температуры окружающей среды. Путемприменения вышеописанных стадий проиэводят осаждение цитоплаэмовьх протеинов в виде светло-коричневого сгустка,Для их выделения смесь обрабатывают в15 центрифуге 10 и далее подвергают обработке путем промывки, сушки и т.п.П р и м е р 5. Способ подкисления,применяемый для выделения цитоплазмового протеина (фракции С),2 ф Порции светлого сока (-2) подкисляют до получения различных значенийрН путем применения соляной кислотыи обрабатывают в центрифуге для удаления осажденного цитоплаэмового протеи 2 на, Анализу подвергают как остаточныйсок, так и осажденные вешества.Условия обработки и полученные результаты сведены в табл, 3,с 54 3 16 Т а б л и ц а 4 7 6 2 4 52 4 2 5 7 5 8 аминокислоты и водорастворакция Д содередуюшие ком 29ОтсутОтсу тс 20 уют вует Отсут Отсут твует.ениявой корреттеино массы, напри 15П р и м е р 6. Способ нагрева для выделения цитоплазмового протеина (фракции С).Порции светлого сока ( -2) с рН 5,8-6 нагревают при различных темпера турах, охлаждают и подвергают обработке Остаточный сок ( 6 " -3) из центрифуги 10 разделяют на две части. Одну часть возврашают по трубопроводу 15 в смеситель 1 для соединения с новыми порциями люцерны. Другую часть напраь ляют в трубопровод 16 к обычного типа испарителю 17, где ее концентрируют с целью получения сиропа, содержашего около 50-70% твердых частиц, Сироп (фракция Д) представляет собой богатый источник растворимых в воде питательных вешеств, полученных из исходной люцерны. Он особенно ценится в связи с содержанием М Г Е (неопознанные ростовые факторы, оказывающие благотворное воз действие на рост, здоровье и воспроизводство домашней птицы, свиней и квачных животных). в центрифуге для удаления осаждаемого цитоплазмового протеина. Анализу подвергают как остаточный сок, так и осажденные вешества.. Условия обработки и полученные р зультаты сведены в табл, 4. Сироп также содержит сахара, минеральные соли римые витамины.В типовых процессах ф жит (на сухой основе) сл поненты, %фАзотЖирыКлетчатка ЗолаИГР не содержашийазота (в основномуглеводы)КаротинКсантофиллФормула изо1, Способ получениямовой добавки из зеленоморлюцере 11)1, Вкпючаюний отлолепие софка путем прессования и последуюн 1 ее юонагревание, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью более полного сохранения биологической ценности подукта,зеленую массу перед прессованием смешивают с жидкостью и доводят рН до 7-11,нагревание сока проводят прн рН 5-6,после нагревания сок охлаждают и центрифугируют с образованием суспензии, содержашей хлоропластовые протеины, хлорофилл, каротиноиды и липиды, и остаточного сока, из которого путем подкисления и/или нагревания осаждают протеины,очишенные от хлорофилла, каротиноидов 5и липидов, и отделяют их от сока путемцентрифугирования,2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что зеленую массу передпрессованием смешивают с водой или соком, оставшимся после отделения последней фракции,3. Способ по п. 1 о т л и ч а юш и й с я тем, что рН смеси 7-11 получают путем добавления в нее шелочи илиее водного раствора.4, Способ по и. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что зеленую массу передпрессованием смешивают с восстановителем,ЗО5. Способ по и; 1, о т л и ч а ю -ш и й с я тем, что сок нагревают до10-50 С и выдерживают при атой темопературе в течение 1-5 мин,6. Способпоп, 1, от ли чаюш и й с я тем, что нагревание сока осуществляют в течение 0,5-20 сек до 60-70 С.7. Способпоп. 6, отли ча юш и й с я тем, что нагрев ведут в течение 0,5-1 сек и поддерживают температуру в течение 15-20 сек.8. Способ по и. 6, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что нагрев ведут с про"о должительностью 0,6 сек до 70 С.9, Способ по пп. 6-8,о т л и ч а юш и й с я тем, что нагрев ведут предпочтйтельно в течение 15 сек.10. Способпоп, 1, отли чаюш и й с я тем, что осаждение проводят путем подкисления остаточного сока до рН 3-4,8.11. Способ по и. 10, о т л и ч а юш и й 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 рН 3 для осаждения следуюшей порции,12. Способ по и, 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что остаточный сок дляо осаждения фракции нагревают до 55-80 С.13. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что оставшуюся после центрифугирования остаточного сока жидкость концентрируют.Источники информации, принятые вовнимание при акспертизе1. Патент СССР % 332598,кл, А 23 К 1/14, 1969