DE2928240C2 - Verfahren zum Verarbeiten und Haltbarmachen von eiweißhaltigen Grünpflanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten und Haltbarmachen von eiweißhaltigen Grünpflanzen, bei welchem die geernteten Pflanzen unter Beibehaltung ihrer faserigen Beschaffenheit zerquetscht, bei einer Temperatur von 40 bis 100" C koaguliert und bis zur Erzielung des Gleichgewichtszustandes entwässert werden.

Das Haltbarmachen von eiweißreichen Grtinpflanzen für Fütterungszwecke beim kleinstmöglichen Verlust ist heute noch eines der wichtigsten Probleme der Landwirtschaft. Das Wesen der meisten bekannten Verfahren besteht darin, daß der Wassergehalt des Grünpflanzenmaterials bis zum Gleichgewichtswassergehalt (etwa bis 12—18%) so verringert wird, daß das Wasser letzten Endes in Form von Dampf entfernt wird. Am einfachsten ist das Trocknen in der Sonne, das zwar ohne zusätzlichen Energieaufwand bei einer niedrigen ω Temperatur abläuft, jedoch den Nachteil hat, daß trotz der niedrigen VerdämpfüngslefnpefätUf auch wertvolles Eiweiß mit dem Wasserdampf entweicht, sich die Gefahr der Abtrennung der Blätter von der Pflanze und damit zugleich auch die des Proteinverlustes erhöht, das Carotin zerfällt und schließlich auch die Menge des Endproduktes geringer wird.

Wenn hingegen das zerkleinerte Pflanzenmaterial bei hoher Temperatur durch Rauchgase getrocknet wird, entweicht das Wasser aus dem Pflanzenmaterial in Form von Heißdampf, und das Eiweiß bleibt neben dem trockenen faserigen Material nur deshalb erhalten, weil es durch die heißen Rauchgase festgebacken wurde (teilweise karamelisiert wurde). Der Nachteil dieses groben Verfahrens besteht darin, daß in dieser Weise ein beachtlicher Teil der Vitamine vernichtet wird, außerdem der Eiweißgehalt und die Verdaulichkeit des Endproduktes verringert werden. Weitere Nachteile sind noch der hohe Energieaufwand, der Ertragsverlust, die Umweltverschmutzung und die Feuergefahr sowie die Tatsache, daß im Endprodukt Spurenelemente des Brennstoffes (z.B. vom öl) und der Rauchgase nachgewiesen werden können.

In der HU-OS H-I 814 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem das interzellulare Wasser und das Zellenwasser in solcher Weise entzogen wird, daß mindestens ein Teil der Zellen der Fwr.erpflanze zerstört wird und durch Verwendung von Druck die kapillaren und osmotischen Spannungen in den zerstörten Fasern beseitigt werden. Danach wird das Futter mindestens bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 12% ausgetrocknet

Der grundsätzliche Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es nur denjenigen Teil der Nährstoffe der Grünpflanzen nutzbar macht, welcher im ausgepreßten faserigen Produkt zurückbleibt Nachdem aber das Pressen bei relativ hohen Drücken (40—250 bar) stattfindet, entweichen mit dem Wasser auch wertvolle Nährstoffe.

Es ist kennzeichnend für den Nährstoffgehaltsverlust bei dem vorher erwähnten Verfahren, daß die in der HU-PS 1 53 249 beschriebenen Verfahren gerade diese, im Preßsaft befindlichen Nährstoffe nutzbar machen. Diese Verfahren dienen zur Herstellung eines biologisch vollwertigen, detoxisierten Konzentrates mit erhöhtem Eiweißgehalt. Das Wesen dieser Verfahren besteht darin, daß die zerkleinerten Pflanzenteile gepreßt, mit Wasser angereichert, dann wieder gepreßt werden und dann der gefilterte Preßsaft durch Vakuumverdampfung angedickt wird. Nach der Zugabe von einem Antioxidationsmittel wird die Eiweißfraktion auf mechanischem Wege abgesondert und schließlich durch Wärmezuführung getrocknet (ähnlich auch CH-PS 4 96 404).

Der Nachteil dieser Verfahren besteht jedoch darin, daß sie komplizierte Maschinen erfordern und ihre Produktivität kleiner ist, als die des einfacheren Schnelltrocknungsverfahrens. Ihr weiterer Nachteil besteht darin, daß die nützlichen faserigen Materialien, die sonst für Tiere mit mehrteiligem Magen ein Grünfutter bedeuten, nicht in das Konzentrat gelangen und auf diese Weise nicht verwertet werden können.

Es ist auch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art bekannt (HU-PS 1 67 839), bei welchem der Eiweißgehalt der gehäckselten, in einer Hammermühle, einer Schlagleistenmühle oder einer Messermühle zerquetschten Pflanzen bei einer Temperatur von etwa 40 bis 80⁰C koaguliert und die so erhaltene Dispersion mit Hilfe einer Zentrifuge bis zu einem Wassergehalt von mindestens 65% entwässert wird, wonach das so erhaltene Material durch mit einer Eintrittstemperatur von 400 bis 500⁰C zugeführte Heißluft bis zur Erzielung des Gleichgewichtszustandes von 5 bis 10% Restfeuch· tigkeit getrocknet wird. Aus dem während der Entwässerung abgesonderten Saft werden die noch nutzbaren Stoffe durch Klärung, Filtrierung oder

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Absetzen abgetrennt und zusammen mit dem entwäs- Nach der letzten mechanischen Entwässerung wird

serten Grünpflanzenmaterial getrocknet Das so erhal- dem Material vorzugsweise ein Antioxidationsmittel

tene Produkt wirt. mit anderen Futtermitteln oder zugegeben, und das Produkt wird je nach Bedarf z, B, in

Lebensnuttelgrundstoffen vermischt. lichtdichtes Material verpackt. Das Endprodukt kann in

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die 5 Form von faserigem Material, Mehl oder Pellets

Qualität des Endproduktes besser ist als die des vorliegen.

Endproduktes, das aus nur heißgetrocknetem Futter Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es,

hergestellt ist, weil sein Eiweißgehalt in geringerem praktisch den vollen Nährstoffgehalt der Grünpflanzen

Maße karamelisiert wird und es einen höheren dadurch zu bewahren, daß nach dem Zerquetschen der

Nährstoffgehalt aufweist als das letztere Produkt Es ist io geernteten Grünpflanzen ohne Beseitigung ihrer

aber nachteilig, daß die Investitionskosten bei diesem faserigen Beschaffenheit das Eiweiß durch die Koagula-

Verfahren relativ hoch sind und während der Anwen- tion an die Pflanzenfaser gebunden wird, wonach das die

dung des Verfahrens auch die Betriebskosten beträcht- Nährstoffe bereits nur in Spuren enthaltende Wasser

lieh sind. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht mechanisch entfernt wird. In dieser Weise entfällt das

darin, daß die Zeitdauer der Koagulierung nicht genauer 15 Trocknen durch Wärme, so daß dadurch die Qualität des

bestimmt bzw. eingeschränkt ist und eine abschließende Nährstoffes nicht mehr verschlechtert wird. Die

Heißtrocknung durchgeführt wird, so daß ein Teil des Entwässerung soll natürlich nur bis zum Erreichen des

Eiweiß-und Carotingehaltes des Futters zerfällt Gletchgewichtswassergehaltes durchgeführt werden.

Aus den obigen Ausführungen ist es ersichtlich, daß weil das Eiweiß in diesem Zustand schon dauerhaft

mit einem Teil der gegenwärtig bekannten Verfahren 20 gelagert werden kann.

eiweißhaltige Griiapflanzenstoffe nur mit geringem Das erfindungsgemäße Verfahren ist in zahlreichen

Wirkungsgrad verarbeitet werden können und auch die Varianten verwendbar, die sämtlich relativ billig und

Qualität des erhaltenen Produktes nicht befriedigend ist wirtschaftlich durchgeführt werden können. Einer der

Diejenigen Verfahren, mit weichen ein Produkt besserer grundsätzlichen Vorteile der Erfindung besteht also

Qualität hergestellt werden kann (siehe z.B. HU-PS 25 darin, daß der auf die Menge des Grünpflanzenmaterials

1 67 839), erhöhen wesentlich die Verarbeitungskosten, bezogene Wert der während des Verfahrens verwende-

wobei der Nährstoffgehaltsverlust immer noch ziemlich ten Energie wesentlich kleiner ist als bei den früheren

bedeutend ist Verfahren.

Wenn man bestrebt ist, praktisch den ganzen Gehalt Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfah-

der wertvollen Nährstoffe rückzugewinnen (siehe 30 rens besteht darin, daß die Qualität des Endproduktes

HU-PS 1 53 249), kann dies gegenwärtig nur bei recht besser ist als die der früheren Produkte, weil der

hohen Investitions- und Betriebskosten gelöst werden, Wassergehalt des Grünpflanzenmaterials ausschließlich

und ein solches Verfahren könnte wirtschaftlich nur auf mechanischem Wege entfernt wird. Das so

dann angewendet werden, wenn <iie kontinuierliche hergestellte Futter kann auch besser und für längere

Versorgung mit den zu verarbeitenden Pflanzen im 35 Zeit gelagert werden.

ganzen Jahr gesichert ist Darüber .linaus sind die Der grundsätzliche Vorteil der erfindungsgemäßen

Endprodukte und Nebenprodukte dieser Verfahren zur Lösung besteht darin, daß durch die ausschließlich auf

Fütterung der Tiere an sich nicht geeignet mechanischem Wege durchgeführte Entwässerung das

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst ein zur Futter seine ursprünglichen Merkmale hinsichtlich des

Verarbeitung und zum Haltbarmachen von eiweißhalti- 40 Halmstoff- und Fasergehaltes, des Geschmacks, der

gen Grünpflanzen führendes Verfahren der eingangs Farbe usw. beibehalt, während die durch die früheren

erwähnten Art zu schaffen, bei welchem ohne die Verfahren erzielbaren Produkte diese Eigenschaft nicht

Notwendigkeit einer abschließenden Heißtrocknung die einmal in solchen Fällen gewährleisten konnten, in

erforderliche Entwässerung auf rein mechanischem denen das Produkt kein Futtermehl, sondern faseriges

Wege durchgeführt werden kann und gleichwohl 45 Material war.

praktisch der volle Nährstoffgehalt des Grünpflanzen- Zur guten Qualität des durch das erfindungsgemäße

materials bewahrt wird. Verfahren hergestellten Materials trägt wesentlich bei,

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das daß das Material höchstens 4 Minuten lang koaguliert

Zerquetschen der geernteten Pflanzen zwischen Wal- wird. Dadurch kommt es nicht zum Zerfall des Eiweißes

zen unterschiedlicher Drehzahl erfolgt, die Koagulation 50 bzw. des Carotins. Die kurze Erwärmung beschädigt

während 2 bis 4 Minuten durchgeführt wird und die auch die Vitamine (z. B. das ^-Carotin) nicht.

Entwässerung ausschließlich durch Flüssigkeitsentzug Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß

auf mechanischem Wege durchgeführt wird. das erfindungsgemäße Verfahren zu einer solchen

Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemä- Verarbeitung und Haltbarmachung der eiweißhaltigen

Ben Verfahrens wird vor der Koagulation eine 55 Grünpflanzen geeignet ist, daß die Herstellung eines

mechanische Teilentwässerung des zerquetschten fase- praktisch den gesamten Nährstoffgehalt der Pflanze

rigen Pflanzenmaterials bis auf einen Restgehalt an bewahrenden Produktes und die Sicherung eines

Eiweiß von 30 bis 50% des ursprünglichen Eiweißgehal- Futters sehr guter Qualität ermöglicht sind. Zur

tes durchgeführt, wonach das teilentwässerte Pflanzen- Anwendung des Verfahrens sind keine aufwendigen

material und das abgezogene Filtrat unabhängig 60 Investitionen erforderlich, und seine Technologie ist

voneinander 2 bis 4 Minuten lang koaguliert und wirtschaftlich.

schließlich wieder auf mechanischem Wege entwässert Es wird noch darauf hingewiesen, daß durch diejenige

werden. Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei

Während des erfindungsgemäßen Verfahrens wird welcher die teilweise Entwässerung vor der Koagulie-

das Material bei einer Temperatur vonvorzugsweise 60 65 rung durchgeführt wird, aus der den Nährstoff

bis 75°C koaguliert. Die mechanische Entwässerung enthaltenden Flüssigkeit bedarfsweise auch ein für

kann durch Unterdruckfiltration, Zentrifugieren, Vibra- Humanzwecke verwendbares Produkt erhalten werden

tion, Pressen oder in ähnlicher Weise erfolgen; kann.

Beispie] t

Es wurde Luzerne (medicago sativa) mit einer Geschwindigkeit von 20 t/h in einem Gang geerntet. Der Wassergehalt der frisch geernteten Luzerne betrug etwa 82%, Die sofort angelieferte frische Luzerne wurde mit Hilfe eines Kratzkettenförderers einem Verteilersilo zugeführt Aus dem Verteilersilo wurde das Pflanzenmaterial mit Hilfe eines Ze'Jenzuteilers zwischen mit Dornen versehene Reißwalzen geführt Nach dieser vorangegangenen mechanischen Zerstörung wurden die Pflanzen durch Hindurchführen zwischen Rillenwalzen zerquetscht Die Walzen drehten sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit damit zwischen den beiden harten Flächen ein Gleiten erzielt wird. Die eine Walze drehte sich mit einer Geschwindigkeit von 80 U/min und die andere mit 100 U/min.

Das aus den Walzen ausgetretene zerquetschte Pflanzenmaterial wurde unter Einführung von Wasserdampf von 105° C koaguliert Es wurde dabei auf eine konf'nuierliche Mischung des zerquetschten Materials geachtet damit die Temperaturverteilung gleichmäßig

¹ lieb. Die iCoaguliertemperatur betrug 6O⁰C Das Material befand sich im Durchschnitt 2 Minuten lang auf der angegebenen Temperatur.

Das zerquetschte Material wurde nach der Koagulierung einem Schüttelsieb mit einer Maschenweite von

2 mm zugeführt, auf dem sein Wassergehalt etwa auf 20% verringert wurde. Danach wurden aus dem zerquetschten Material Ballen mit einer Kantenlänge von 50 -50-50 cm gepreßt In der Ballenpresse wurden aus dem Material weitere 8% Wasser entfernt wonach sich schließlich der Gleichgewichtswassergehalt von 12% einstellte.

Das mit Hilfe der erläuterten Technologie hergestellte faserige Material wurde überprüft und es wurde festgestellt daß das erhaltene Produkt etwa 95% des ursprünglichen Eiweißgehaltes und etwa 98% des ursprünglichen Carotingehaltes enthält Es ist also ersichtlich, daß der Nährstoffgehalt des Pflanzenmaterials während des Verfahrens fast in vollem Maße erhalten blieb. Darüber hinaus wurde die während der Entwässerung abgetrennte Flüssigkeit filtriert und die so zurückgewonnenen Kolloide wurden noch vor der Herstellung der Ballen in das Futter zurückgeführt

Beispiel 2

Es wurde Knäuelgras mit einer Geschwindigkeit von 25 t/h geerntet Der Wassergehalt der frischen Pflanze betrug 75%. Nach der sofortigen Anlieferung wurde das Material in ein Vertfiilersilo eingeschüttet Von hier wurde es mit Hilfe eines gezahnten Elevators einer Quetschanlage zugeführt. Das Zerquetschen wurde auch hier durch Hindurchschicken zwischen Rillenwalzen unterschiedlicher Geschwindigkeit durchgeführt. 5$ Die Geschwindigkeit der Rillenwalzen betrug 60 bzw. 40 U/min.

Die Koagulierung wurde bei diesem Beispiel gleichzeitig mit dem Zerquetschen in der Weise durchgeführt, daß geheizte Walzen verwendet wurden. Die Temperatür der Walzen betrug 100°C. Das Zerquetschen bzw. die Koagulierung wurde so durchgeführt, daß das Material sich nicht länger als 3 Minuten hindurch zwischen den Walzen bzw, in dem durch die Walzen beheizten Raum aufhielt Auf diese Weise betrug die Koaguliertemperatur etwa 70⁰C, und die Koagulierzeitdauer überstieg die 3 Minuten nicht

Das zerquetschte Material wurde dann einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge zugeführt wo es unmittelbar bis zum Gleichgewichtswassergehalt (12%) entwässert wurde. Das fertige Futter wurde in Schober gesetzt dann später gemahlen. Aus dem gemahlenen Produkt wurden teilweise zur Fütterung geeignete Pellets hergestellt Der Eiweiß- bzw. Carotingehalt des Produktes war gleich denen des Produktes bemäß Beispiel 1.

Beispiel 3

Es wurde Rotklee mit einer Geschwindigkeit von 20 t/h geerntet Das Material wurde nach der Einlieferung in einen Aufnahmeschacht geschüttet von wo es mit HiKe eines Kratzförderer der Quetschanlage zugeführt wurde. Das Zerquetschen des Materials wurde zwischen sich mit einer Geschwindigkeit von 100 U/min bzw. 120 U/min drehenden Rillenwalzen durchgeführt

Das aus den Walzen austretende Material wurde einer Schneckenpresse zugeführt mit welcher das zerquetschte Material mit einem Druck von 4 bis 5 bar entwässert wurde.

Da bei dieser Durchführungsvariante des Verfahrens vor dem Zerquetschen keine Koagulierung durchgeführt wurde, enthielten sowohl die als Produkt der Teilentwässerung erhaltene Flüssigkeit als auch das so erhaltene faserige Material Nährstoffe.

Die aus der Schneckenpresse austretende Flüssigkeit wurde einem Behälter zugeführt wo sie auf einer Temperatur von 55°C kontinuierlich koaguliert wurde. Die Flüssigkeit war etwa 2 Minuten lang im Koagulierbehälter. Die dem Koagulierbehäker entnommene Flüssigkeit wurde einer Zentrifuge zugeführt, in der das Wasser und die Nährstoffe getrennt wurden. Der erhaltene Nährstoff enthielt etwa 50% des ursprünglichen Eiweißgehaltes und etwa 60% des ursprünglichen Carotingehaltes der Pflanze. Das Material wurde mit hermetischer Verpackung versehen. Zur Verpackung wurde lichtdichte Folie benutzt

Gleichzeitig wurde das aus der Schneckenpresse austretende Heu durch Dampf mit einer Temperatur von 100⁰C behandelt Während der Behandlung lief die Koagulation mit einer Zeitdauer von 4 Minuten bei einer Temperatur von 70° C ab.

Danach wurde das zerquetschte Material einem Unterdruckfilter zugeführt, in dem es vom gesamten überflüssigen Wassergehalt befreit wurde. Der Wassergehalt des fertigen Futters betrug 11%, und dieses enthielt 45 bzw. 38% des ursprünglichen Eiweiß- bzw. Carotingehaltes des Rotklees.

Dann wurde das Futter in Schober gesetzt und aus einem Teil wurden zur Fütterung Futterkuchen hergestellt

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verarbeiten und Haltbarmachen von eiweißhaltigen Grünpflanzen, bei welchem die geernteten Pflanzen unter Beibehaltung ihrer faserigen Beschaffenheit zerquetscht, bei einer Temperatur von 40 bis 100⁰C koaguliert und bis zur Erzielung des Gleichgewichtszustandes entwässert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerquetschen zwischen Walzen unterschiedlicher Drehzahl erfolgt, die Koagulation während 2 bis 4 Minuten durchgeführt wird und die Entwässerung ausschließlich durch Flüssigkeitsentzug auf mechanischem Wege durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Durchführung der Koagulation eine mechanische Teilentwässerung des zerquetschten faserigen Pflanzenmaterials bis auf einen Restgehalt an Eiweiß von 30 bis 50% des ursprünglichen Eiweißgehaltes durchgeführt wird, und daß dann das teilentwässerte Pflanzenmaterial und das abgezogene Filtrat unabhängig voneinander koaguliert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulation bei einer Temperatur von 60 bis 75° C durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material nach der Entwässerung ein Antioxidationsmittel zugegeben wird. jo

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das entwässerte Material gemahlen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das entwässerte Material pelletiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das entwässerte Produkt in lichtdichtes Material verpackt wird.

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