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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung löslicher Blutpulver aus die Bestandteile des Blutes in Form von Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsgemisch mit Wasser auf eine verglichen mit der Zusammensetzung des natürlichen Blutes - um etwa 2% dünnere Lösung verdünnt, dieser zur Verhinderung des Gerinnens ein Antigerinnungsmittel zugesetzt und diese dann durch ein unter 50-200 atm Druck stehendes Strömungssystem geführt wird, durch die beim Verlassen dieses Strömungssystems auftretende Druckentspannung die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes aufgeschlossen werden und das Gemisch dann auf 30-50% Trokkengehalt eingedampft und durch Zerstäubungstrocknung getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsgemisch das Blut von Wiederkäuern oder Schweinen verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Gerinnungshemmung die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes vom Plasma abgetrennt, die abgetrennten Elemente dem Zellaufschluss unterworfen, die festen Zellreste durch Zentrifugieren entfernt und anschliessend die Sterilisations-, Eindampf- und Zerstäubungsarbeitsgänge vorgenommen werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Herstellung von Vollblutpulver, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Tierblut, ohne Abtrennung der einzelnen Bestandteile voneinander, dem Prozess unterworfen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Herstellung von Plasmapulver, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Gerinnungshemmung die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes vom Plasma abgetrennt werden, aus dem Plasma das Fibrin durch Rekalzifizierung ausgefällt und isoliert und die zurückbleibende eiweisshaltige Lösung sterilisiert, eingedampft und zerstäubungsgetrocknet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antigerinnungsmittel Natriumcarbonat und Zitronensäure verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufschliessen der über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes das Gemisch konserviert und/oder sterilisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss der über abgegrenzte Gestalt verfügenden Blutelemente das gesamte Blut oder die abgetrennten, über abgegrenzte Gestalt verfügenden Blutelemente in eine drucksteigernde Kolben- oder Schneckenpumpenvorrichtung und dann das unter 50-200 atm Druck stehende Gemisch durch ein Labyrinth system mit veränderlicher Spaltbreite geleitet wird, welches aus einem Stator und einem auf diesem mit bis zur Metallberührung verminderbarem Abstand beweglichen Element besteht, wobei der Abstand der beiden Elemente während des Betriebes in der Grössenordnung einiger Mikron liegt.
9. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellten Blutpulvers zur Herstellung von Nahrungs- und Futtermittelzusätzen.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem pulverförmigen Produkt als weitere Zusatzstoffe Kohlehydrate, Vitamine, Spurenelemente, Geschmacksstoffe zugesetzt werden und das Gemisch homogenisiert wird.
11. Verwendung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem pulverförmigen Produkt wenigstens die zu dessen Auflösen notwendige Wassermenge zugesetzt wird.
12. Vorrichtung zum Aufschluss der über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes beim Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aufschliessende Teil der Vorrichtung aus einem Labyrinthsystem mit veränderlicher Spaltbreite besteht, dessen Teile von einem Stator (1, 5, 7) und einem entlang der Oberfläche des Stators mit einer bis zur Metallberührung verminderbaren Spaltbreite beweglichen Element (2, 6, 8) gebildet sind und an den Berührungsflächen der beiden Elemente abwechselnd in ihren Massen miteinander übereinstimmende, bei Berührung der beiden Elemente miteinander in Eingriff stehende Rippen und Nuten (3, 4) ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Rippen und Nuten (3, 4) trapez- oder trapezoidförmig ausgebildet ist, wobei der von der Seitenlinie der Rippen oder Nuten (3) des Stators (1, 5, 7) mit der Berührungsebene der beiden Elemente eingeschlossene Neigungswinkel (a) von dem entsprechenden Winkel (ss) der Rippen oder Nuten (4) des beweglichen Elementes (2, 6, 8) abweicht.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element als ein eine Kreisbewegung ausführender Rotor (6, 8) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass Stator (5) und Rotor (6) scheibenförmig ausgebildet sind und die Rippen (3) und Nuten (4) an den Berührungsflächen der Scheiben in konzentrischen Kreisen angeordnet sind und der Rotor um die gleiche Achse beweglich ist, auf der sich der Stator befindet.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass Stator (7) und Rotor (8) eine zylinderförmige Gestalt haben und der Rotor (8) den mit ihm auf einer gemeinsamen Achse angebrachten Stator (7) rohrförmig umgibt, der Rotor um diese Achse drehbar ist und die Nuten und Rippen (3) auf dem Mantel des Statorzylinders (7) mit den auf der Innenfläche des Rotorzylinders (8) befindlichen Rippen und Nuten (4) in Eingriff stehen.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass Rotor und Stator als Kegelscheiben ausgebildet sind.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich Rotor und Stator auf parallel zueinander angeordneten Achsen befinden und die Rippen und Nuten bei beiden Elementen auf dem Aussenmantel angebracht sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1, 5, 7) aus Metall gefertigt ist.
Bekanntermassen bedeutet der Eiweissmangel sowohl bei der menschlichen Ernährung wie auch bei der Tierhaltung auf der ganzen Welt ein brennendes Problem. In der modernen industriemässigen Tierhaltung ist für die wirtschaftliche und erfolgreiche Anzucht der Jungtiere das Vorhandensein von eiweissreichen, ein möglichst vollständiges Aminosäurespektrum enthaltenden künstlichen Futtermitteln eine primäre Voraussetzung. Diese Futtermittel können jedoch, nachdem sie entsprechend gereinigt, mit Geruchsstoffen versehen und durch Geschmacksstoffe aufgebessert worden sind, auch als Ergänzung für die menschliche Ernährung dienen, vor allem in Ländern, wo der Eiweissmangel in der Ernährung ein grundsätzliches Gesundheitsproblem bedeutet.
Die aus Blut bereiteten pulverförmigen Produkte, die nach vorbekannten Verfahren hergestellt werden, sind wasserunlösliche, meistens stark denaturiertes Eiweiss enthaltende Präparate, die für die Ergänzung der menschlichen Ernährung völlig ungeeignet sind (s. zum Beispiel DE-AS Nr. 1 239 924, AT-PS Nr. 256 837 und GB-PS Nr. 1 204 686).
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur
Herstellung von löslichen Blutpulvern, wie Vollblutpulver, Hämoglobinpulver, Plasmapulver, aus die Bestandteile des Blutes in Form von Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen enthaltenden Gemischen, eine Verwendung des nach diesem Verfahren hergestellten Blutpulvers zur Herstellung von Nahrungs- und Futtermittelzusätzen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale aus.
Durch das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung kann das tierische Blut, das bislang zu zehntausenden von Litern verlorenging und von den Schlachthöfen in den Kanal geleitet wurde, zu Blutpulver umgewandelt werden, aus dem wertvolle Nahrungsstoffe und Futtermittelzusätze hergestellt werden können. Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens kann aus Blut ein Produkt gewonnen werden, welches als Pulver gelagert werden kann, welches jedoch wasseriöslich ist und daher vor oder bei seiner Verwendung in für den Organismus leicht verwertbare wässrige Lösungen überführt werden kann.
Als Ausgangsgemisch für das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise das Blut von Wiederkäuern oder Schweinen verwendet. Auch das Blut anderer Tiere kann verwendet werden, wenn die Erfassung annehmbarer Mengen in hygienischer Weise gelöst werden kann. In der Praxis ist dies ausschliesslich in der Nähe von Schlachthöfen und unter Inanspruchnahme von deren Mitarbeit der Fall.
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es einen in der Nähe des Schlachthofes befindlichen, dort leicht installierbaren Betrieb erfordert und dadurch der aufwendige und schwierige Transport des Blutes beziehungsweise seine ebenso aufwendige Handhabung vermieden werden kann.
Das erfindungsgemäss hergestellte Blutpulver ist ein neues Produkt, welches vollwertiges Eiweiss enthält und daher ausgezeichnet geeignet ist, als Milchersatz zur Anzucht von Jungtieren zu dienen. Für diesen Zweck kann das Produkt, in erster Linie bei Ferkeln und Kälbern, unter Berücksichtigung seiner Gehaltswerte verwendet werden. Es kann jedoch auch zur Anzucht anderer Jungtiere verwendet werden, so zum Beispiel für die Anzucht von Fischbrut.
Das erfindungsgemäss hergestellte Blutpulver unterscheidet sich von den bisher für ähnliche oder andere Zwecke hergestellten Blutpräparaten - wie bereits erwähnt wurde - dadurch, dass es zu wenigstens 90% wasserlöslich ist. Daher kann es in Form einer wässrigen Lösung oder unter Wasserzusatz verwendet werden. Den Blutpräparaten können vor oder nach dem Verdünnen mit Wasser noch weitere Zusatzstoffe zugegeben werden. Als derartige Zusatzstoffe kommen zum Beispiel Kohlehydrate, Vitamine, Spurenelemente, Geschmacksstoffe usw. in Frage. Es ist zweckmässig, das Blutpulverpräparat nach Zugabe der Zusatzstoffe zu homogenisieren.
Nach einer optimalen Reinigung und der Zugabe entsprechender Zusatzstoffe, in erster Linie Geschmacksstoffe, kann das Präparat auch als eiweisshaltiges Nahrungsmittel für Menschen verwendet werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden nach der Gerinnungshemmung die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes vom Blutplasma abgetrennt, die abgetrennten Elemente dem Zellaufschluss unterworfen, die festen Zellreste durch Zentrifugieren entfernt und anschliessend die Sterilisations-, Eindampf- und Zerstäubungsarbeitsgänge vorgenommen.
Bei der grossindustriellen Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Vollblutpulver wird zwecks Durchsatz grosser Volumina zweckmässig das gesamte tierische Blut, ohne Abtrennung der einzelnen Bestandteile voneinander, dem Prozess unterzogen. Diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist daher von besonderer Bedeutung.
Das Fibrin kann von den übrigen Bestandteilen des Blutes abgetrennt und als wertvolles, auch als industrieller Grundstoff verwendbares Nebenprodukt isoliert werden, während die restlichen Teile des Blutes zu Eiweissnährstoff, zu Blutpulver verarbeitet werden. Falls so vorgegangen werden soll, wird zur Herstellung von Plasmapulver folgende Variante des erfindungsgemässen Verfahrens angewandt; Nach der Gerinnungshemmung werden die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes vom Plasma abgetrennt, aus dem Plasma wird das Fibrin durch Rekalzifizieren ausgefällt und isoliert, schliesslich wird die zurückbleibende eiweisshaltige Lösung sterilisiert, eingedampft und zerstäubungsgetrocknet.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wurde erstmalig die Umwandlung des bislang als Abfall betrachteten, jedoch vollwertiges Eiweiss enthaltenden Blutes zu einem löslichen Pulver verwirklicht, welches bei minimalem Feuchtigkeitsgehalt den biologischen Wert des Blutes zu wenigstens 90% bewahrt.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht aus mehreren technologischen Schritten, welche - in erster Linie bei über lediglich theoretische oder ärztliche Bedeutung verfügenden, zur Abtrennung der einzelnen Bestandteile des Blutes voneinander dienenden Verfahren - als im kleinen durchgeführte, laboratoriumsmässige Verfahrensschritte teilweise bekannt waren. Die Adaptierung dieser Methoden für die Grossindustrie, die Herstellung von wasserlöslichen, die Milch ersetzenden Nährstoffen machte jedoch die Ausarbeitung einer Reihe von neuen technologischen Momenten erforderlich, durch deren Erkennung und Kombination das erfindungsgemäss hergestellte Produkt entsteht.
Der erste technologische Schritt ist die Gerinnungshemmung. Zur Verhinderung des Gerinnens von menschlichem und tierischem Blut sind bereits verschiedene, dem Blut zuzusetzende Stoffe bekannt. Solche Stoffe sind zum Beispiel Heparin, Natriumcitrat, Kaliumoxalat, Natriumoxalat und EDTA (Äthylendiamintetraacetat). Diese Stoffe sind zum Teil derart teuer, dass ihr Preis nur bei dem ausserordentlich teuren Endprodukt der Präparierung menschlichen Blutes in Kauf genommen werden kann [J.A.C.S. 1944, Annali Sclave (10), 6, Jahrgang 1968, Seite 721]. Diese Preiserwägungen treffen zum Beispiel für Heparin, EDTA und Natriumcitrat p. a. zu.
Da das Produkt als Nahrungsmittel dienen soll, darf es selbstverständlich keine gesundheitsschädlichen, eventuell giftigen Komponenten enthalten, und daher kommt das Kaliumoxalat - welches zwar billiger als die oben aufgeführten Stoffe, peroral angewendet jedoch giftig ist - nicht in Betracht. Durch den gleichzeitigen Zusatz von Zitronensäure und technischem Natriumbicarbonat wird in billiger, bisher nicht angewendeter, wahrhaft grosstechnischer Weise das die Blutgerinnung verhindernde Natriumcitrat in der Blutlösung selbst hergestellt.
Man kann auch so vorgehen, dass man die beiden genannten Komponenten zuerst in wässriger Lösung miteinander reagieren lässt und der Blutlösung die fertige Citratlösung zusetzt, jedoch darf das Blut dadurch um nicht mehr als 2% seiner ursprünglichen Konzentration verdünnt werden. Das gerinnungsgehemmte Blut wird bis zu seiner Aufarbeitung zweckmässig bei 5-15 C gelagert.
Ein wesentlicher Schritt bei der grosstechnischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und gleichzeitig technologisch der entscheidendste Arbeitsgang ist der Aufschluss der über abgegrenzte Gestalt verfügenden Blutelemente. Dieser Schritt wird in völlig neuartiger Weise, mit einer speziell für diesen Zweck konstruierten Vorrichtung durchgeführt.
Die die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Blutelemente enthaltende Lösung wird einem Druck von 5 > 200 atm und der Strömung in einem Labyrinthsystem unterworfen und anschliessend plötzlich von diesen Einwirkungen befreit.
Durch diese Behandlung erfolgt ein Zellaufschluss, die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Blutelemente werden geöffnet. Eine vergleichbare Methode zum Aufschluss der über abgegrenzte Gestalt verfügenden Blutelemente wurde bisher nicht angewendet.
In diesem Areitsgang des Aufschlusses werden das gesamte Blut oder die abgetrennten, über abgegrenzte Gestalt verfü- genden Blutelemente in eine drucksteigernde Pumpen- oder Schneckenpumpenstation geleitet, die aus einem Stator und einem auf dem Stator mit einer bis zur Metallberührung verminderbaren Spaltöffnung beweglichen Element besteht. Die Spaltöffnung zwischen den beiden Elementen liegt während des Betriebes in der Grössenordnung einiger Mikron.
Gegenstand der Erfindung ist demnach weiter eine zum Aufschluss der über eine abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente des Blutes geeignete Vorrichtung gemäss Anspruch 12.
Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung einiger Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt die prinzipielle Ausführung von Stator und beweglichem Element und gleichzeitig die Winkelverhältnisse der Elemente untereinander;
Fig. 2 stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dar, bei der Stator und Rotor scheibenförmig ausgebildet sind, während
Fig. 3 eine Ausführungsform zeigt, bei der Stator und Rotor zylinderförmig ausgeführt und auf einer gemeinsamen Achse angebracht sind.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind die einander berührenden Oberflächen des Stators 1 und des beweglichen Elementes 2 altemativ mit Rippen oder Nuten versehen, d.h., wenn der Stator gerippt ist, hat das andere Element Nuten, und umgekehrt. Die Masse der Rippen oder Nuten des einen Elementes entsprechen denen des anderen. Bei der Berührung der Elemente greifen die Rippen des einen Elementes in die Nuten des anderen ein. Das Profil der Rippen und Nuten ist, wie aus der Abbildung ersichtlich, zweckmässig von Trapezoder Trapezoidgestalt. Dabei ist Bedingung, dass der von der Mantellinie der Rippen oder Nuten 3 des Stators mit der Berührungsebene der Elemente eingeschlossene Neigungswinkel a in geringem Masse von dem entsprechenden Winkel ss der Mantellinie der entsprechenden Rippe oder Nut 4 abweicht.
Die beiden Elemente können einander so weit angenähert werden, dass die Rippen und die Nuten der beiden Elemente in metallische Berührung geraten. Ihre Entfernung voneinander beträgt in diesem Falle nur einige Mikron.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung führt das bewegliche Element eine Drehbewegung aus; diese Ausführungsform kann in verschiedener Weise verwirklicht werden.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind Stator 5 und Rotor 6 von scheibenförmiger Gestalt und um eine gemeinsame, zentrische Achse 9 angeordnet, um welche sich der Rotor dreht. Die Rippen 3 und Nuten 4 sind in konzentrischen Kreisen auf den Berührungsflächen der Scheiben angeordnet.
Bei der in Fig. 3 abgebildeten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind Stator 7 und Rotor 8 zylinderförmig ausgeführt und auf einer gemeinsamen Achse angebracht. Der Stator ist von dem Rotor 8 rohrförmig umgeben, welcher um die gemeinsame Achse drehbar ist. Die auf dem Zylindermantel des Stators 7 angebrachten Rippen und Nuten 3 greifen in die an der Innenfläche des Rotorzylinders 8 ausgebildeten Rippen beziehungsweise Nuten ein.
Weitere Ausführungsformen sind die Lösungen, bei denen Stator und Rotor als Kegelscheiben ausgeführt und auf einer gemeinsamen Achse angebracht sind.
Für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung ist charakteristisch, dass Stator und Rotor zylinderförmig ausgeführt und auf parallel zueinander verlaufenden Achsen angebracht sind. Bei dieser Lösung befinden sich die Rippen und Nuten bei beiden Zylinderkörpern auf dem Aussenmantel.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist im Prinzip bei allen Ausführungsformen die gleiche: nach einer vorangehenden Drucksteigerung wird die die aufzuschliessenden Zellen enthaltende Flüssigkeit zwischen die Rippen und Nuten des beweglichen Elementes und des Stators gedrückt; der Zellaufschluss geschieht während der Drehbewegung des Rotors und bei der nach dem Durchlaufen des Labyrinthsystems eintretenden Expansion auf atmosphärischen Druck, in erster Linie durch den plötzlichen Druckwechsel.
Ein auf diesem Prinzip beruhender Zellaufschluss war bisher nicht bekannt.
Der nächste technologische Schritt des Verfahrens ist die Konservierung, die durch den Zusatz bekannter Konservierungsmittel, zum Beispiel Formalin, vorgenommen wird. Das Konservierungsmittel kann dem System auch vor dem Zellaufschluss zugesetzt werden. Als Konservierungsmittel kommen natürlich nur Stoffe in Frage, die bei der Anwendung in Nährmitteln biologisch indifferent sind oder die bei der Zerstäubungstrocknung ohnehin eliminiert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Lösung mittels Isotopenbestrahlung sterilisiert.
Die aufgeschlossene, konservierte und gegebenenfalls sterilisierte Flüssigkeit wird, zweckmässig in einem Dünnfilmverdampfer, auf eine Konzentration eingeengt, bei der das erhaltene Konzentrat zum Einspeisen in einen Zerstäubungstrockner geeignet ist. Diese Vorkonzentrierung kann selbstverständlich auch mit anderen, ein schonendes Eindampfen ermöglichenden Geräten vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäss hergestellte Blutpulver oder Hämoglobinpulver ist ein ausserordentlich hochwertiger neuer Nahrungsmittelzusatzstoff. Der Gehalt an den einzelnen wertvollen Aminosäuren ist in Tabelle 2 gezeigt. Eben wegen dieses wertvollen Aminosäuregehaltes kann das erfindungsgemäss hergestellte Produkt zur Herstellung von die Milch ersetzendem Futtermittel zur Anzucht von Jungtieren verwendet werden.
Das Blutpulver ist jedoch auch zur Fütterung älterer Tiere als vollwertiges Eiweiss enthaltendes Futterzusatzmittel hervorragend geeignet; die Gehaltswerte müssen dabei selbstverständlich berücksichtigt werden.
Die erfindungsgemäss hergestellten Blutpulver, vor allem das Plasmapulver und das Hämoglobinpulver, können auch für die menschliche Ernährung verwendet werden; in erster Linie zur Ergänzung normaler oder eiweissarmer Nahrung in Form eines eiweissreichen Zusatzstoffes.
Als Beispiel für die Verwendung bei der Jungtieranzucht wird das Rezept für einen sehr vorteilhaft anwendbaren Ferkelfuttermittel-Prästarter angegeben.
100 kg enthalten
Magermilchpulver 10 kg
Süssmolkenpulver 10 kg
Blutpulver 6 kg
Maisflocken 38 kg extrahierter Sojaschrot (50%ig) 10 kg
Futterhefe 10 kg
Fettpulver 50 9 kg
Futterzucker 3,3 kg
Futterhonig 0,8 kg
AP-17 1,2 kg
Phoskal
Futtersalz 0,4 kg
Zitronensäure 0,1 kg
Natriumglutaminat 0,2 kg
Prästarter Standard-Prämix 1 kg
In Tabelle 2 wird das Aminosäurespektrum des erfin dungsgemäss hergestellten Hämoglobinpulvers mit dem ande rer wertvoller Nährstoffe (Kasein, Ei) verglichen. Die Vergleichsangaben stammen aus den unter der Tabelle aufgeführ ten Quellen.
Tabelle 2
Essenzielle Aminosäuregarnitur, %
Kasein' Hühnerei2 Eialbumin3 Hämoglobin pulver
Arginin 3,40 2,90 4,43 4,61
Histidin 2,50 1,28 1,88 7,61
Lysin 7,00 3,15 5,78 9,78
Tyrosin 4,70 1,88 2,25 5,12
Tryptophan 1,00 0,43 1,05
Phenylalanin 4,60 2,50 4,88 7,29
Cystin 0,30 1,18 - 0,70
Methionin 2,70 1,53 2,70 0,38 Treonin 3,80 2,15 3,67 4,33
Leucin 8,60 3,89 6,52 12,42
Isoleucin 5,70 2,39 4,50 0,23
Valin 6,80 2,75 6,98 7,88
USA-kanadische Tabelle (NRC)
2 De Vuyst-Tabelle
3 Harvey-Tabelle
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert, ohne dass es indessen auf die Beispiele beschränkt bliebe.
Beispiel 1
Auf dem Schlachthof wird bei dem routinemässigen Schlachten am Band oder beim Einzelschlachten das Blut aus den aufgehängten oder liegenden Rindern und Schweinen mittels Rohrmessertechnologie abgelassen. Das ausströmende Blut wird durch ein befestigtes Kunststoffrohr in 25-Liter Kannen geleitet. Die je 25 Liter fassenden Milchkannen enthalten 300 ml einer Antigerinnungslösung und 40 ml Formalin. Die Antigerinnungslösung hat folgende Zusammensetzung: 100 g Zitronensäure und 150 g technisches Sodabicarbonat, gelöst in 625 ml destilliertem Wasser.
Damit sich die Antigerinnungslösung gleichmässig verteilt, werden die Kannen unter ständigem Rühren gefüllt. Das er fasste Rinder- und Schweineblut wird nach seinem Transport in den Verarbeitungsbetrieb in mit Kühlmänteln versehenen Behältern gelagert. Das aufgerührte Rinder- und Schweineblut wird durch einen Homogenisator geleitet, in dem bei 50-200 atm Druck die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente beim Durchströmen des in Fig. 1 gezeigten Labyrinthsystems aufgeschlossen werden. Es wird nicht filtriert. Das aus dem Homogenisator auf atmosphärischen Druck expandiert austretende Vollblut wird in einem Dünnfilmverdampfer auf etwa 45-50% Trockengehalt eingedickt.
Dieses Vorkonzentrat wird mit einer Monopumpe über einen Pufferbehälter dem Zerstäubungstrockner zugeführt, in welchem bei einer Wasserverdampfung von 180 Liter/Stunde bei Dreischichtbetrieb täglich etwa 8000 Liter aufgeschlossenes Blut zu Pulver verarbeitet werden können; das entspricht etwa 1600 kg Blutpulver pro Tag. Das aus dem Zerstäubungstrockner abgenommene Produkt wird in Säcke zu 25 kg verpackt und kommt als das Milchpulver ersetzende, vollwertige Eiweisskomponente zum Füttern von Jungtieren zur Verwendung.
Beispiel 2
Das gemäss Beispiel 1 erfasste und am Gerinnen gehinderte Rinder- und Schweineblut wird aus dem Kühlmantelbehälter in einen Separator geleitet. Das beim Separieren erhaltene, strohgelbe Plasma wird durch Zugabe von Calciumchlorid rekalzifiziert und dann in einer Pendelzentrifuge von dem sich bildenden Fibrin abgetrennt. Das fibrinfreie Plasma wird auf die beschriebene Weise aufgearbeitet. Täglich werden 1600 kg Plasmapulver gewonnen, das in erster Linie als Futtermittel für Kälber verwendet wird.
Beispiel 3
Das gemäss Beispiel 1 erfasste und am Gerinnen gehinderte Rinder- und Schweineblut wird auf die im Beispiel 2 beschriebene Weise in die über abgegrenzte Gestalt verfügenden Elemente und in Plasma getrennt. Die die Elemente enthaltende Suspension wird bei 50-200 atm durch den Homogenisator geleitet. Nach dem Zellaufschluss werden mit einer Absetzzentrifuge die festen Zellrückstände aus der Suspension abgetrennt. Die erhaltene Hämoglobinlösung wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise aufgearbeitet.
Die gemäss den Beispielen 2 und 3 erhaltenen Produkte sind Nährungsmittelgrundstoffe, die als vollwertige Eiweisskomponenten verwendet werden können.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the preparation of soluble blood powder from the components of the blood in the form of solutions, suspensions or emulsions containing mixtures, characterized in that the starting mixture with water to a compared to the composition of the natural blood - diluted by about 2% thinner solution, this an anticoagulant is added to prevent coagulation and this is then passed through a flow system under a pressure of 50-200 atm, by means of which pressure relief occurring when leaving this flow system breaks down the elements of the blood which have a defined shape and the mixture is then reduced to 30-50% The dry content is evaporated and dried by spray drying.
2. The method according to claim 1, characterized in that the blood of ruminants or pigs is used as the starting mixture.
3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that after the anticoagulation, the elements of the blood having delimited shape are separated from the plasma, the separated elements are subjected to cell disruption, the solid cell residues are removed by centrifuging and then the sterilization, evaporation and atomization operations are carried out.
4. The method according to claims 1 or 2 for the production of whole blood powder, characterized in that the entire animal blood, without separating the individual components from one another, is subjected to the process.
5. The method according to claims 1 or 2 for the production of plasma powder, characterized in that after the anticoagulation, the delimited shape of the blood elements are separated from the plasma, the fibrin is precipitated and isolated from the plasma by recalcification and the remaining protein-containing solution is sterilized , evaporated and spray dried.
6. The method according to claim 1, characterized in that sodium carbonate and citric acid is used as anticoagulant.
7. The method according to claim 1, characterized in that after the disintegration of the elements of the blood having delimited shape, the mixture is preserved and / or sterilized.
8. The method according to claim 1, characterized in that for the digestion of the blood elements having a defined shape, the entire blood or the separated blood elements having a defined shape in a pressure-increasing piston or screw pump device and then the mixture under 50-200 atm pressure a labyrinth system with variable gap width is directed, which consists of a stator and an element movable thereon with a distance that can be reduced to metal contact, the distance between the two elements being in the order of magnitude of a few microns during operation.
9. Use of the blood powder produced by the process according to claim 1 for the production of food and feed additives.
10. Use according to claim 9, characterized in that carbohydrates, vitamins, trace elements, flavorings are added to the powdered product as further additives and the mixture is homogenized.
11. Use according to one of claims 9 and 10, characterized in that at least the amount of water necessary to dissolve it is added to the powdery product.
12. A device for disintegrating the elements of the blood with a delimited shape in the method according to claim 1, characterized in that the opening part of the device consists of a labyrinth system with a variable gap width, the parts of which consist of a stator (1, 5, 7) and one along the surface of the stator are formed with a movable element (2, 6, 8) that can be reduced to the point of metal contact and on the contact surfaces of the two elements the masses of the ribs and grooves are alternately the same as one another when they touch the two elements ( 3, 4) are formed.
13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the profile of the ribs and grooves (3, 4) is trapezoidal or trapezoidal, the from the side line of the ribs or grooves (3) of the stator (1, 5, 7) inclination angle (a) included with the contact plane of the two elements deviates from the corresponding angle (ss) of the ribs or grooves (4) of the movable element (2, 6, 8).
14. Device according to claims 12 and 13, characterized in that the movable element is designed as a circular motion executing rotor (6, 8).
15. The device according to claims 12-14, characterized in that the stator (5) and rotor (6) are disc-shaped and the ribs (3) and grooves (4) are arranged on the contact surfaces of the discs in concentric circles and the rotor is movable about the same axis on which the stator is located.
16. The device according to claims 12-14, characterized in that the stator (7) and rotor (8) have a cylindrical shape and the rotor (8) surrounds the stator (7) attached to it on a common axis, the rotor is rotatable about this axis and the grooves and ribs (3) on the jacket of the stator cylinder (7) are in engagement with the ribs and grooves (4) located on the inner surface of the rotor cylinder (8).
17. The device according to claims 12, 13 and 14, characterized in that the rotor and stator are designed as conical disks.
18. Device according to claims 14 and 17, characterized in that the rotor and stator are on axes arranged parallel to each other and the ribs and grooves are attached to the outer casing in both elements.
19. The apparatus according to claim 12, characterized in that the stator (1, 5, 7) is made of metal.
Protein deficiency is known to be a burning problem in both human nutrition and animal husbandry around the world. In modern industrial animal husbandry, the presence of protein-rich, animal feed containing the most complete amino acid spectrum possible is a primary requirement for the economical and successful breeding of young animals. However, these feeds, after being properly cleaned, provided with odorants and enhanced by flavorings, can also serve as a supplement to human nutrition, especially in countries where the lack of protein in the diet is a fundamental health problem.
The powdered products prepared from blood, which are manufactured according to known processes, are water-insoluble, mostly highly denatured protein-containing preparations that are completely unsuitable for supplementing human nutrition (see, for example, DE-AS No. 1 239 924, AT- PS No. 256 837 and GB-PS No. 1 204 686).
The invention accordingly relates to a method for
Production of soluble blood powders, such as whole blood powder, hemoglobin powder, plasma powder, from the components of the blood in the form of solutions, suspensions or emulsions containing mixtures, use of the blood powder produced by this process for the production of food and feed additives, and a device for carrying it out Procedure.
The inventive method is characterized by the features listed in the characterizing part of claim 1.
With the method according to the present invention, the animal blood, which has so far been lost to tens of thousands of liters and has been channeled from the slaughterhouses into the canal, can be converted into blood powder from which valuable nutrients and feed additives can be produced. By means of the method according to the invention, a product can be obtained from blood which can be stored as a powder, but which is water-soluble and can therefore be converted into aqueous solutions which are easy for the organism to use before or during its use.
The blood of ruminants or pigs is preferably used as the starting mixture for the method according to the invention. The blood of other animals can also be used if the detection of acceptable amounts can be solved hygienically. In practice, this is only the case near slaughterhouses and their participation.
An advantage of the method according to the invention is that it requires operation which is located in the vicinity of the slaughterhouse and can be easily installed there, and the complex and difficult transport of the blood or its equally complex handling can thereby be avoided.
The blood powder produced according to the invention is a new product which contains wholesome protein and is therefore excellently suited to serve as a milk substitute for growing young animals. The product can be used for this purpose, primarily in piglets and calves, taking into account its content values. However, it can also be used to breed other hatchlings, such as fish fry.
The blood powder produced according to the invention differs from the blood preparations previously produced for similar or other purposes - as already mentioned - in that it is at least 90% water-soluble. Therefore, it can be used in the form of an aqueous solution or with the addition of water. Additional additives can be added to the blood preparations before or after dilution with water. Such additives include, for example, carbohydrates, vitamins, trace elements, flavorings, etc. It is advisable to homogenize the blood powder preparation after adding the additives.
After optimal cleaning and the addition of appropriate additives, primarily flavorings, the preparation can also be used as a protein-containing food for humans.
According to a preferred embodiment of the method, after the inhibition of coagulation, the elements of the blood which have a delimited shape are separated from the blood plasma, the separated elements are subjected to cell disruption, the solid cell residues are removed by centrifugation and the sterilization, evaporation and atomization operations are then carried out.
In the industrial application of the method according to the invention for the production of whole blood powder, the entire animal blood is expediently subjected to the process, without separating the individual components from one another, for the purpose of throughput of large volumes. This embodiment of the method according to the invention is therefore of particular importance.
The fibrin can be separated from the other components of the blood and isolated as a valuable by-product that can also be used as an industrial raw material, while the remaining parts of the blood are processed into protein nutrients and blood powder. If this is to be done, the following variant of the method according to the invention is used to produce plasma powder; After the anticoagulation, the elements of the blood which have a defined shape are separated from the plasma, the fibrin is precipitated and isolated from the plasma by recalcification, and finally the remaining protein-containing solution is sterilized, evaporated and spray-dried.
The process according to the invention was used for the first time to convert the blood, which had previously been regarded as waste, but contained wholesome protein, to a soluble powder which retained at least 90% of the biological value of the blood with a minimal moisture content.
The method according to the invention consists of several technological steps, which - primarily in the case of processes which are only of theoretical or medical importance and serve to separate the individual components of the blood from one another - were known in part as small, procedural laboratory steps. However, the adaptation of these methods for the large industry, the production of water-soluble, milk-replacing nutrients made it necessary to elaborate a number of new technological moments, through the recognition and combination of which the product according to the invention is created.
The first technological step is anticoagulation. Various substances to be added to the blood are already known for preventing the coagulation of human and animal blood. Examples of such substances are heparin, sodium citrate, potassium oxalate, sodium oxalate and EDTA (ethylenediaminetetraacetate). Some of these substances are so expensive that their price can only be accepted for the extremely expensive end product of human blood preparation [J.A.C.S. 1944, Annali Sclave (10), 6, born 1968, page 721]. These price considerations apply, for example, to heparin, EDTA and sodium citrate p. a. to.
Since the product is intended to be used as a foodstuff, it must of course not contain any harmful, possibly toxic components, and therefore potassium oxalate - which is cheaper than the substances listed above but is poisonous when used orally - is out of the question. Through the simultaneous addition of citric acid and technical sodium bicarbonate, the sodium citrate that prevents blood clotting is produced in the blood solution itself in a cheap, hitherto unused, truly large-scale manner.
One can also proceed by first allowing the two components mentioned to react with one another in aqueous solution and adding the finished citrate solution to the blood solution, but the blood must not be diluted by more than 2% of its original concentration. The anticoagulated blood is suitably stored at 5-15 C until it is processed.
An essential step in the large-scale implementation of the method according to the invention and, at the same time, the most technologically decisive step is the disruption of the blood elements which have a defined shape. This step is carried out in a completely new way, with a device specially designed for this purpose.
The solution containing the delimited blood elements is subjected to a pressure of 5> 200 atm and the flow in a labyrinth system and then suddenly freed from these effects.
As a result of this treatment, the cells are disrupted, and the blood elements with a delimited shape are opened. A comparable method for disintegrating the blood elements with a defined shape has not yet been used.
In this process of digestion, all of the blood or the separated blood elements with a delimited shape are passed into a pressure-increasing pump or screw pump station, which consists of a stator and an element that can move on the stator with a gap opening that can be reduced to metal contact. The gap opening between the two elements is in the order of a few microns during operation.
The invention accordingly furthermore relates to a device according to claim 12 which is suitable for disintegrating the elements of the blood which have a delimited shape.
The drawings serve to explain some embodiments of the device according to the invention.
Fig. 1 shows the basic design of the stator and movable element and at the same time the angular relationships of the elements with each other;
Fig. 2 shows an embodiment of the device according to the invention, in which the stator and rotor are disc-shaped, while
Fig. 3 shows an embodiment in which the stator and rotor are cylindrical and mounted on a common axis.
In the device shown in Fig. 1, the contacting surfaces of the stator 1 and the movable element 2 are alternatively provided with ribs or grooves, i.e. if the stator is ribbed, the other element has grooves and vice versa. The mass of the ribs or grooves of one element corresponds to that of the other. When the elements are touched, the ribs of one element engage in the grooves of the other. As can be seen from the illustration, the profile of the ribs and grooves is expediently of a trapezoidal or trapezoidal shape. The condition is that the inclination angle a enclosed by the surface line of the ribs or grooves 3 of the stator with the plane of contact of the elements deviates to a small extent from the corresponding angle ss of the surface line of the corresponding rib or groove 4.
The two elements can be brought so close to one another that the ribs and the grooves of the two elements come into metallic contact. In this case, their distance from each other is only a few microns.
In a preferred embodiment of the device according to the invention, the movable element performs a rotary movement; this embodiment can be implemented in various ways.
In the embodiment shown in FIG. 2, the stator 5 and rotor 6 are of disk-shaped configuration and are arranged around a common, central axis 9, about which the rotor rotates. The ribs 3 and grooves 4 are arranged in concentric circles on the contact surfaces of the disks.
In the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 3, the stator 7 and rotor 8 are cylindrical and are mounted on a common axis. The stator is tubularly surrounded by the rotor 8, which is rotatable about the common axis. The ribs and grooves 3 provided on the cylinder jacket of the stator 7 engage in the ribs or grooves formed on the inner surface of the rotor cylinder 8.
Further embodiments are the solutions in which the stator and rotor are designed as conical disks and are mounted on a common axis.
For a further embodiment of the invention
The device is characteristic in that the stator and rotor are cylindrical and are mounted on axes running parallel to one another. With this solution, the ribs and grooves are on the outer jacket of both cylinder bodies.
The principle of operation of the device is basically the same in all embodiments: after a previous increase in pressure, the liquid containing the cells to be disrupted is pressed between the ribs and grooves of the movable element and the stator; the cell disruption occurs during the rotating movement of the rotor and during the expansion to atmospheric pressure that occurs after passing through the labyrinth system, primarily due to the sudden pressure change.
A cell disruption based on this principle was not previously known.
The next technological step in the process is the preservation, which is carried out by adding known preservatives, for example formalin. The preservative can also be added to the system before cell disruption. Of course, only substances that are biologically indifferent when used in nutrients or that are anyway eliminated during spray drying are suitable as preservatives.
According to a preferred embodiment of the method, the solution is sterilized by means of isotope radiation.
The digested, preserved and optionally sterilized liquid is expediently concentrated in a thin film evaporator to a concentration at which the concentrate obtained is suitable for feeding into an atomizing dryer. This preconcentration can of course also be carried out with other devices that enable gentle evaporation.
The blood powder or hemoglobin powder produced according to the invention is an extraordinarily high-quality new food additive. The content of the individual valuable amino acids is shown in Table 2. It is precisely because of this valuable amino acid content that the product produced according to the invention can be used for the production of feed replacing milk for the breeding of young animals.
However, the blood powder is also ideally suited for feeding older animals as a feed additive containing whole protein; the salary values must of course be taken into account.
The blood powders produced according to the invention, especially the plasma powder and the hemoglobin powder, can also be used for human nutrition; primarily to supplement normal or low-protein food in the form of a protein-rich additive.
As an example for the use in the breeding of young animals, the recipe for a pig feed pre-starter which can be used very advantageously is given.
100 kg included
Skimmed milk powder 10 kg
Sweet whey powder 10 kg
Blood powder 6 kg
Corn flakes 38 kg extracted soybean meal (50%) 10 kg
Feed yeast 10 kg
Fat powder 50 9 kg
Food sugar 3.3 kg
Food honey 0.8 kg
AP-17 1.2 kg
Phoscal
Food salt 0.4 kg
Citric acid 0.1 kg
Sodium glutaminate 0.2 kg
Standard pre-starter 1 kg
Table 2 compares the amino acid spectrum of the hemoglobin powder produced according to the invention with that of other valuable nutrients (casein, egg). The comparative information comes from the sources listed below the table.
Table 2
Essential amino acid set,%
Casein 'hen's egg2 egg albumin3 hemoglobin powder
Arginine 3.40 2.90 4.43 4.61
Histidine 2.50 1.28 1.88 7.61
Lysine 7.00 3.15 5.78 9.78
Tyrosine 4.70 1.88 2.25 5.12
Tryptophan 1.00 0.43 1.05
Phenylalanine 4.60 2.50 4.88 7.29
Cystine 0.30 1.18 - 0.70
Methionine 2.70 1.53 2.70 0.38 treonine 3.80 2.15 3.67 4.33
Leucine 8.60 3.89 6.52 12.42
Isoleucine 5.70 2.39 4.50 0.23
Valine 6.80 2.75 6.98 7.88
USA Canadian Table (NRC)
2 De Vuyst table
3 Harvey table
The process according to the invention is explained in more detail with reference to the following examples, without, however, remaining restricted to the examples.
example 1
At the slaughterhouse, routine bloodline slaughter or individual slaughtering is used to drain the blood from the hung or lying cattle and pigs using pipe knife technology. The escaping blood is led through a fixed plastic tube into 25 liter cans. The 25-liter milk jugs each contain 300 ml of an anticoagulant solution and 40 ml of formalin. The anticoagulant solution has the following composition: 100 g citric acid and 150 g technical soda bicarbonate, dissolved in 625 ml distilled water.
The cans are filled with constant stirring so that the anticoagulant solution is evenly distributed. The captured cattle and pig blood is stored in containers with cooling jackets after being transported to the processing plant. The stirred up cattle and pig blood is passed through a homogenizer in which the elements with a delimited shape are disrupted at 50-200 atm pressure as they flow through the labyrinth system shown in FIG. 1. It is not filtered. The whole blood emerging from the homogenizer and expanded to atmospheric pressure is thickened to about 45-50% dry matter in a thin film evaporator.
This preconcentrate is fed to the atomization dryer by a monopump via a buffer tank, in which approximately 8000 liters of digested blood can be processed into powder daily with water evaporation of 180 liters / hour in three-shift operation; that corresponds to about 1600 kg of blood powder per day. The product removed from the atomizing dryer is packed in 25 kg sacks and is used as a full-fledged protein component to replace milk powder for feeding young animals.
Example 2
The beef and pork blood, which is recorded according to Example 1 and prevented from clotting, is passed from the cooling jacket container into a separator. The straw-yellow plasma obtained during the separation is recalcified by adding calcium chloride and then separated from the fibrin which forms in a pendulum centrifuge. The fibrin-free plasma is processed in the manner described. Every day, 1600 kg of plasma powder is obtained, which is primarily used as feed for calves.
Example 3
The cattle and pig blood, which was recorded according to Example 1 and prevented from clotting, is separated in the manner described in Example 2 into the elements with a delimited shape and into plasma. The suspension containing the elements is passed through the homogenizer at 50-200 atm. After cell disruption, the solid cell residues are separated from the suspension using a settling centrifuge. The hemoglobin solution obtained is worked up in the manner described in Example 1.
The products obtained according to Examples 2 and 3 are nutrient raw materials that can be used as wholesome protein components.