Способ получения протеиновых концентратов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТЕИНО;|ЕЩ КОНЦЕНТРАТОВ, включающий разрушение клеток зеленых растений их b двойное прессование, Ьчистку и нагрв вьщеленного сока с последующим его разделением на коричневый сок и протеиновые фракции, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения качества конечного, продукта, перед повторным прессованием йассу рыхлят с одновременным увлажнением . водой, полученный сок нагревают i течение 30-60 с,; охла1| ают до 4050 С , а протеиновые фракции после фильтрации отжимают до влажности |50-70% и промывают водой температуро& . 40-60 С и соотношении 1 - 1:5 р последующей фильтрацией отжимом до влажности 50-75%,затеи их подвергают многоступенчатой сушке в внброkипящeм слое при 100-130 С, со снижением ее на каждой ступени на и со скоростью движения те1шово1 Ьгента 1,3-2,5 м/с.

ОЮ Ш1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК зсюА2 1 14..ГССУДАРСТВЕННЬ1Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СЮЩЕТЕЛЪСТВУ (21) 2940464/30-15 (22) 23. 04.80 (46) 23.12.84.: Бюл. В 47 .(72) Ю.Ф.Новиков, В.А.Ткаченко, И.А.Зильбер, Ю.А.Чурсинов, :В.H.Çàáóò÷åíêî, В.П.Головаха, :А.Н.Хиль, С.С.Касьян; "Н.И.Кузнецов н С.М.Киселев . (71) Центральный научно-исследова« тельский и проектно-технологический, .институт механизации и электрификациями животноводства Южной зоны. СССР

;(53) 636.085 (088.8) (56) 1. Патент СССР У 332598, an. А 23 К 1/14, 1969.

2. Заявка ФРГ В 1492865,, кл. А 23 К 3/00,- 1972, (54}(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ IIPOTEHHO . ВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, включающий разрушение клеток зеленых растений, их двойное прессование, очистку и нагрев. выделенного сока с последующим его разделением на коричневый сок и протенновые фракции, о т л-и ч а юшийся тем, что, с. целью улучшения качества конечного продукта, перед повторным прессованием МассУ.. рыхлят с одновременным увлажнением .: водой, полученный сок нагревают в течение 30-60 с,; охла)ахают до 4050 С, а протеиновые фракции посае фильтрации отжимают до влажностМ

50-70Х и промывают водой температурой. 40-60 С в соотношенйи 1:2 - 1:5 с последующей фипьтрацией и отжимом до влажности 50-753,загем их одвер- Я

Гают многоступенчатой сушке в виброкипящем слое при 100-130 С, со смижением ее на каждой ступени на.15- уе

25 С и со скоростью движения теплово ° агента 1,5-2,5 м/с.

f 11303

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использокано в кормопроизводстве при получении про- теиновых концентратов из зеленых растений для кормления животных.

Известен способ получения протеиновых. концентратов, заключающийся в том, что зеленую массу, еще не достигшую генеративной стадии, размельчают,прессуют для отделения жидкости,, 10 увлажняют спрессованный продукт водой, повторно прессуют, добавляют антиоксидант к жидкости, коагулируют подлинно протеиновую фракцию при 80-85 С, отделяют коагулят от жидкой фазы, со- 15 держащей источники азота, абсолютно свободные от подлинного протеина, промывают осадок водой и разбавленной кислотой, объединяют жидкую фазу с промывной жидкостью и инокулируют мик- 20 роорганизмами, способными утилизировать источники азота в виде нитрата и аммония, подвергают аэробной

I ,ферментации инокулированную жидкую .фазу до окончательного исчерпыва- 25 .,ния источников азота, концентрируют азотсодержащие вещества .а жидкой

;,фазе, концентрат объединяют с коагулятом — подлинно протеиновой фрак:цией и высушивают (1 ) . 30

Однако в способе для увеличения выхода сока зеленую массу сильно измельчают, что не позволяет использовать. бтжатый жом, как основной корм крупному рогатому скоту. Увлаж-З5 нение сырья после каждого прессования с выдержкой до 1 ч и более зат- рудняет создание поточной промышленной технологии. Кроме того, при этом ,продукт имеет низкое содержание про- 40 ,теина (44-50Х) и остатки вредных

;соединений, лимитирующих замену протеинов животного происхождения в

:;рационах молодняка, нежвачных животных и птицы, Сушка пасты производит;ся методом распыления при влажности 82-85Х, что требует больших затрат энергии.

Известен способ получения протеи-, новых концентратов, при которых зе- 50

t лекую массу измельчают, прессуют с

;выделением сока и волокнистой части, которую смешивают с водой в коли.честве 20-30Х от исходной массы, перемешивают и дополнительно прессуют. Сок, полученный после двухкрат:ного прессования, смешивают и под,вергают очистке от вредных включений, 13 2 сгущению при 50-140 С до содержания сухого вещества 40-80 .. Образовавшиеся хлоропластовые частицы в процессе сгущения отделяются сепарированием или центрифугированием. Полученную пульповидную фракцию смешивают с осветленным соком, сушат при

50- 140ОС до 12Х влажности и гранули-. руют (21 .

Недостатками известного способа, являются малый выход кормового концентрата из зеленых растений (до 2 ), низкое содержание в кормовом концентрате протеина (35Х), остаток: потенциально вредных соединений (алколои.— дов, цианогенных глюкозидов, сапонинов, ингибитора трипсина и др.) .

Цель изобретения — улучшение качества конечного продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему разрушение клеток зеленых растений, их двойное прессование, очистку и нагрев сока с последующим разделением его на коричневый сок и протеиновые., / фракции, перед повторным прессованием массу рыхлят с одновременным увлажнением водой, полученный сок нагревают в течение 30-60 с, охлаждают до 40-50 С, а протеиновые фракции после фильтрации отжимают до влажности 50-70 и промывают водой температурой 40-60 С в соотношении I:21:5 с последующей фильтрацией и отжимом до влажности 50-75, затем их подвергают многоступенчатой сушке в виброкипящем слое при 100-130 C со снижением ее на каждой ступени на

15-25 С и со.скоростью движения тепо лового агента 1,5-2,5 м/с.

Пример 1. Исследования проводят на люцерне синегибридной сорта Зайкевича, скошенной.в стадии ,бутонизации, влажностью 80Х с содержанием протеина в сухом веществе 21Х.

Производительность составляет 8 т/ч по зеленой массе люцерны.

Зеленая масса люцерны, скошенная и предварительно измельченная в поле кормоуборочным комбайном KCK-100 до 30-50 мм длины, доставляется с поля на завод транспортными средствами и дозированно подается в измельчатель, представляющий собой четыре беличьих колеса, вращающихся поочередно в противоположные стороны и охваченные общим кожухам. Зеленая масса подается в центр беличьих колес

3 11303

И под действием центробежных снл от-: брасывается к периферии эа счет силь

Його удара о пальцы, происходит разрыв волокон, и вращение колес в разные стороны приводит к-протягиванию массы и растяжению волокон, в результате чего зеленая масса травы расщепляетсй преимущественно вдоль волокон стеблей, что позволяет сохранить первоначальную длину порезки травы, и наря- 1р ду с высокой степенью разрушения клеточной структуры оставляет корм пригодным для дальнейшего скармливания жвачным животным, которым для нормальной работы желудочного тракта и повышения коэффициентов перевариваамости питательных веществ необходим корм определенной длины.

В предлагаемом способе конструктивно имеется возможность. изменять ско- 2р рость ударов рабочих органов в широких пределах с помощью вариантов, что крайне необходимо для разрушения клеточной структуры зеленых растений pasличных культур, имеющих широкий диапа- 25 ,зон физико-механических свойств, Так для разрушения клеточной. структуры травы люцерны первого укоса достаточ-. на скорость ударов 60 м/с, а для зеленой массы травы люпина, кормо- Зр вой капусты, листьев свеклы и др. культур со сравнительно нежесткой структурой требуется скорость ударов в пределах 12-25 м/с. При более повышенной скорости ударов зеленая 35 масса указанных растений превращается в пульпу. После отжима такой массы она становится практически непригодной для скармливания крупному рогатому скоту из-за черезмер- 4р ного измельчения, да-и процесс сушкй ее очень затруднен.

Апробация предлагаемого способа на технологической линии показала, что при правильно выбранном режиме разрушения клеточной структуры растений, обеспечивающем необходимый фракционный состав l,длину волокон растений ), при двухкратном отжиме отдельных видов растений выход сока достигает 65-68Х от веса исходной массы (беэ учета- добавляемой воды ) .

Расщепление люцерны производят при вращении беличьих колес. с линей. ной скоростью 60 м/с, при этом раз- 55

-рушено около 90Х кдеФок. Такая масса подается в бункер шнекового пресса, в котором производится отжим с

13 4 получением жома и сока. Отжим массь1 происходит в цилиндрической камере с диаметром фильер 3 мм. После отжима на первом прессе жом на выходе нз .камеры давления механически ( разрыхляется и увлажняется водой температурой 15 С и рН 6 с исходной влажности 68% до влажности 80Х и вторично отжимается в потоке на следующем шнековом прессе до влажности

64Х. Из 8 т люцерны получаем 3,.4 т жома и 7.,1 т зеленого сока.

Жом, являясь качественным кормом направляется на сушку для производства витаминной травяной муки, при этом процесс сушки жома идет при

380-400 С благодаря тому, что снято более 50Х влаги от веса исходной массы. Это позволяет ускорить процесс сушки, лучше сохранить питательные вещества, расход горючего сокращается на 25-35Х, производительность сушильного агрегата увели чивается в 1,7-2 раза по сравнению с сушкой неотжатой зеленой массы.

RoM может направляться также на-. непосредственное скармливание живот ным либо на закладку в траншеи или башни для длительного хранения, При этом благодаря расщепленности массы она хорошо самотрамбуется, что предотвращает доступ кислорода и тем самым обеспечивает хорошую сохранность питательных веществ.

Выделяемый при отжиме сок с двух прессов насосом подается на двухступенчатую очистку от грубых включений и клетчатки. Очистка производится через сетки с площадью сеченщ

0,2 мм на первой ступени дпя грубой очистки и 0,03 мм .на второй ступени для тонкой очистки.

Предварительно нагретый в теплообменнике сок, прокачивают через эжектор, в котором происходит смешивание его с острым паром при 130 С. о

С целью предотвращения потерь при резком перегреве сока нагрев его производят двухступенчато. На первой ступени сок нагревается до 4550 С, а на второй до 82-85 С проис-, ходит коагуляция белков сока, расход пара составляет 140 кг на 1 тонну сока.

Для обеспечения полной коагуляции сок выдерживается в буферной емкости в течение 60 с, затем: интенсивно охлаждается в трубчатом охладителе до

S 11303

40 С и подается в пресс-фильтр ФПАКМi25 (фильтр-пресс автоматический, колонный, модернизированный с площадью фильтрации 25 м ), в котором происходит вначале фильтрация коагулята через хлопчатобумажную ткань

"Бепьтинг" при давлении 0,1 MIIa a затем отжим пасты на этой же ткани при давлении 0.,25 МПа в течение

lO мин. 10

Полученный пастообраэный протеиновый концентрат влажностью 70Х промывают, для чего из пресс-фильтра паста перегружается в смеситель и смешивается с водой при 40 С и соот- 15 ношении 1:5. В смесителе паста перемешивается вращающимися лопастями в течение 10 мин, а затем смесь вновь . Подается на фильтрацию в прессфильтр ФПАКМ-25. Режим фильтрации 20 и отжима смеси соответственно равен

0,25 МПа и 0,5 МПа.

В технологической линии производства протеиновых концентратов

Предусмотрено два пресс-фильтра. 25

ФПАКМ-25, в то время как на первом фильтр-прессе происходит первичная фильтрация и отжим коагулята на втором фильтр-прессе, производится фильтрация и отжим промытой пасты, 30 тем самым обеспечивается непрерывность технологического процесса., Потери по протеину не превьппают IX.

Промывка пасты обеспечивает выведение из концентратов всех вредных включений — сапонинов и др, веществ и при этом в продукте концентрируется содержание протеина до 60Х и вьппе.

Из полученной пасты с влажностью

61Х в грануляторе формируются rpa40 нулы диаметром 3 мм и подаются на сушку в виброкипящем слое в сушилку

Al-ОГК, имеющую четыре вибрирующих лотка и различные ступени режима сушки.

Теплоносителем является нагретый! сухой воздух, перемещающийся со скоростью 1,5 м/с. Температура на первой ступени составляет 100 .С, на второй 85, С, на третьей 70 С.и на четвертой 55 С.

В результате процесса получают

225 кг протеинового зеленого концентрата (П3К) люцерны влажностью IOX, с содержанием 62Х протеина (табл.1) . 55

Продукт свободен от сапонинов, инги-: битора трипсина и других нежелательных примесей, по -содержанию

l3 незаменимых аминокислот близок к высококачественным белковым кормам животного происхождения и может быть использован в рационах сельскохозяйственных животных и птицы (табл. 2) .

При температуре пара, используемом для коагуляции ниже 130 С, расход пара возрастает, увеличение влажности. коагулята свыше 70Х делает невозможным гранулирование его для сушки в виброкипящем слое, при снижении температур в камерах сушилки Al — ОГК увеличивается время сушки и снижается качество ПЗК.

В табл. 1 представлен химический состав ПЗК и муки иэ люцерны.

В табл. 2 представлен аминокислотный состав ПЗК.

Пример 2. 8 т люцерны, ско— шенной в фазу бутониэации и цветения, влажностью 76Х с содержанием протеина в сухом веществе 20Х обрабатывают способом, описанным в примере 1.

Перед отжимом зеленую массу измельчают со скоростью вращения рабочих органов 115 м/с.

Прессостаток после первого отжима рыхлят и увлажняют водой темпераратуры 20 С и рН 8 до влажности 92Х..

В результате двухкратного отжима получают 3,75 т жома и 10 т зеленого сока. После очистки сока и предварительного подогрева сока осуществляют коагуляцию белков сока паром температуры 170 С с весовым расходом

100 кг на 1 т зеленого сока с выдержкой в буферной емкости в течение

30 с и последующим охлаждением до

50 С. Фильтрация в ФПАКМ-25 происхо; дит при давлении 0,25 МПа, а отжим до влажности коагулята .50Х при давлении 0,5 МПа. Промывка коагулята осуществляется водой с температурой о

60 С, рН 5 с соотношением масс коагулята и воды 1:2 с последующей фильтрацией и отжимом до влажности

65Х.

Сушка отжатого коагулята производится в сушилке виброкипящего слоя при температуре на первой ступени

130 С, на второй l05 Ñ, на третьей

80 С и на четвертой 55 С со скоростью движения теплового агента 2,5 м/с.

В результате процесса получают

250 кг ПЗК влажностью IОХ с содержанием протеина в сухом веществе

64Х, Продукт свободен от сапонинов, Т а б л и ц а » 1

ПЗК Мука

Показатели

Влага, Х

10,0

10,0

Сухое вещество, Х

Сырой жир, Х

Сырой протеин, Х

90,0

90,0

3,6

62,0

20,4

Минеральные вещества, Х

7,4

6,8

Безазотистые экстрактивные вещества, Х

34,3

11,2

0,8

24,3

5,) 0,8

2,2

Фосфор, Х

0,4

0,3

Бета-каротин, мг/кг

870,0

)120,6

250,0

240,0

410,0

190,0

Ксантофилл, мг/кг

Витамин Е,,мг/кг

Витамин В,, мг/кг

13,0

)4,0 Витамин В, мг/кг

Холин, мг/кг

4,0

3,0

2400,0

)280,0

2 8

Фолиевая кислота, мг/кг

3 1

7 1 ингибитора трипсина, содержит полноценный набор аминокислот, аналогичный варианту 1.

Увеличение температуры воды при обработке прессостатка свыше 20 нежелательно, так как ведет к процессам протеролиэа и снижает растворимость и экстрагируемость белков сока; повышение температуры пара свыше 170оснижает питательную ценность белков люцерны; выдержка суспензии сока при 50 С после коагуляции свыше 30 с ведет к нарастанию процессов разрушения каротина; дальнейшее повьпнение давления при фильтрации неэффективно; увеличение температур сушки на различных ступенях приводит к потемнению продукта, потерям каротина и доступности аминокислот, в частности лизина и метионина.

Клетчатка, Х

Растворимые сахара, Х

Каяьций, Х

130313, 8

Полученные продукты являются новым видом корма с высоким содержанием протеина, по составу незаменимых аминокислот близкого к кормам животного происхождения рыбной муке, сухому обрату, а также соевому:, шроту (табл. . 31. ПЗК имеют широкий спектр микро-и макроэлементов (табл. 4 t, витаминов (табл.)1 .

В табл. 3 дан состав незаменимых аминокислот в ПЗК рыбной муке, соевом шроте и сухом обрате. Способ получения зеленых концентратов позволяет повысить концентра-.

) цию протеина в ПЗК до 64Х, увеличить .выход протеина зеленой массы в концентрат на 35-45Х. На заводе по производству ПЗК производительностью

20 т/ч по зеленой массе это позволит

20 снизить себестоимость 1 т концентрата с:360 руб. до 240 руб.! 10

Т„а блица 2

1130313! инокислота

8,05

3,57

7,11

4,80

Треонин

5,15

Глицин. Цистин

Валин

2,80

5,55, Метионин!,37

Бзолейцин

Йейцин

4,59

8,79.

Тирозин

3,89

Фенипаланин

5,90

Триптофан

Аспарагиновня кислота

Серии

0,97

8,77

3,74

11,30

Пролин

AJIBHHH

3,72

5,48

Таблица .3

Содержание г в 100 г протеина

Аминокислоты

6,52

8,05

3,57

3,37

7,11

3,82 4,80

4,43!

1изин

Гистидин виргинии

Глутаминовая кислота

Лизин

Гистидин

Аргинин

Треонин

Концентрация, г в 100 r протеина

ПЗК рыбная соевый сухой мука шрот обрат

8,54 6,46

2,20 2,47

6,41 7,77

4,30 4,00

12

Продолжение табл. 3

1130313 одержание г в 100 г протеина

Аминокислоты

5,57 .

7,84

5,42

Валин

5,,55

1,83,2,78

1,37

2,17

Метионин

5,35

5,63

4,59

1),9

Изолейцин

:. 7,88

Йейцин

l8,79

5,90 7,67

4,30

4, 92"

5,02

Фейилаланин

0,95 ),44

I,78

0,97

Триптофан

Таблица 4

Элементы ПЗК Молоко

4,68 r/êã

24,67 r/êã

0,05-0,23 г/л

М8

1,34-1,77 г/л

l,77 г/кг

0,44-0,71 г/л

1,00-1,40 г/л

4,.38 г/кг

436-450 мг/кг

60,00 мг/кг

22,17 мг/кг

О, 10- ), 3 г/л

0,045-1,03 мкг/л

l,1-2,0 мкг/л

0,015-0,13 мкг/л

0,7ф9 мкг/л

0,25 йкг/л

4,94 г/кг

0,265 мкг/кг

6,35 мкг/кг

Со

Си

0,279 мкг/г

Заказ 9475/8 Тираж 588

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 е

Составитель М. Белоусова

Редактор Е.Лушникова Техред Л.Мартяшова Корректор .Бутяга