HU231226B1 - Process for the preparation of plant protein coagulum - Google Patents
Process for the preparation of plant protein coagulum Download PDFInfo
- Publication number
- HU231226B1 HU231226B1 HU1800041A HUP1800041A HU231226B1 HU 231226 B1 HU231226 B1 HU 231226B1 HU 1800041 A HU1800041 A HU 1800041A HU P1800041 A HUP1800041 A HU P1800041A HU 231226 B1 HU231226 B1 HU 231226B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- fraction
- green
- area
- plant protein
- green juice
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 128
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 59
- 108010064851 Plant Proteins Proteins 0.000 title claims description 58
- 235000021118 plant-derived protein Nutrition 0.000 title claims description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 4
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims description 94
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 52
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 52
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 claims description 39
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 39
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 39
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 35
- 235000017587 Medicago sativa ssp. sativa Nutrition 0.000 claims description 30
- 241000219823 Medicago Species 0.000 claims description 25
- 210000003763 chloroplast Anatomy 0.000 claims description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 21
- 230000001086 cytosolic effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 13
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 11
- 241001464837 Viridiplantae Species 0.000 claims description 9
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 8
- 241001668545 Pascopyrum Species 0.000 claims description 8
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 claims description 5
- 239000003674 animal food additive Substances 0.000 claims description 5
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000002778 food additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 22
- 101710138460 Leaf protein Proteins 0.000 description 18
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 17
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 17
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 108010082495 Dietary Plant Proteins Proteins 0.000 description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 10
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 9
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 240000004658 Medicago sativa Species 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 4
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 4
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 3
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000751 protein extraction Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 235000015192 vegetable juice Nutrition 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 1
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 1
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 1
- 241000380130 Ehrharta erecta Species 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 240000008892 Helianthus tuberosus Species 0.000 description 1
- 235000003230 Helianthus tuberosus Nutrition 0.000 description 1
- 240000007472 Leucaena leucocephala Species 0.000 description 1
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 description 1
- 241000219745 Lupinus Species 0.000 description 1
- 240000008790 Musa x paradisiaca Species 0.000 description 1
- 241000288049 Perdix perdix Species 0.000 description 1
- 244000273256 Phragmites communis Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 1
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 1
- 108010003581 Ribulose-bisphosphate carboxylase Proteins 0.000 description 1
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 1
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 235000015724 Trifolium pratense Nutrition 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 description 1
- 235000021015 bananas Nutrition 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 1
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000000378 dietary effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- -1 feed Substances 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 1
- 235000014168 granola/muesli bars Nutrition 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 235000019713 millet Nutrition 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 235000013526 red clover Nutrition 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002453 shampoo Substances 0.000 description 1
- 235000011496 sports drink Nutrition 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000012134 supernatant fraction Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000000196 viscometry Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
- A23J1/006—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from vegetable materials
- A23J1/007—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from vegetable materials from leafy vegetables, e.g. alfalfa, clover, grass
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
- A23J1/12—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from cereals, wheat, bran, or molasses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
- A23J3/14—Vegetable proteins
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01B—MECHANICAL TREATMENT OF NATURAL FIBROUS OR FILAMENTARY MATERIAL TO OBTAIN FIBRES OF FILAMENTS, e.g. FOR SPINNING
- D01B1/00—Mechanical separation of fibres from plant material, e.g. seeds, leaves, stalks
- D01B1/10—Separating vegetable fibres from stalks or leaves
- D01B1/14—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating
- D01B1/30—Details of machines
- D01B1/40—Arrangements for disposing of non-fibrous materials
- D01B1/42—Arrangements for disposing of non-fibrous materials employing liquids
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Botany (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Fodder In General (AREA)
Description
NÖVÉNYIFEHÉRJE-KOAGULUM ELŐÁLLÍTÁSÁRA SZOLGÁLÓ ELJÁRÁS
A TALÁLMÁNY TÁRGYKÖRE
A találmány tárgya eljárás növényifehérje-koagulum előállítására, amely során zöld növényi biomasszából 5 előállított zöld lé frakciót mikrohullámú sugárzástól eltérő hőközlési eljárással és mikrohullámú melegítés alkalmazásával melegítünk, így a zöld lé frakcióban található fehérjéket koaguláltatjuk. A találmány tárgya továbbá az eljárással előállítható növényifehérje-koagulum.
A TECHNIKA ÁLLÁSA
A zöld növények levelei nagy mennyiségben tartalmaznak fehérjéket, amelyekből különböző ismert 10 eljárásokkal fehérjekoncentrátum állítható elő, amely takarmányként vagy élelmiszer-adalékként használható fel.
A levélfehérje-koncentrátum előállításának úttörő alakja volt Ereky Károly, aki Zöldmalom néven már a 20. század elején nedves frakcionáláson alapuló eljárást dolgozott ki.
A szintén Magyarországon kidolgozott, Holló János, Zagyvái István és Koch Lehel által megírt, VEPEX eljárás alapját képező US3637396 sz. bejelentésben ismertetett találmány lényege, hogy egysejtfehérje előállítás segítségével hasznosította a kipréselt zöld lé koagulációja során visszamaradt barna levet. A Vepex eljárást és annak különböző változatait (US4250197) a múlt század hetvenes-nyolcvanas éveiben Magyarországon kívül Angliában, Dániában és Új-Zélandon is alkalmazták. A nem folyamatos működésű üzemelés és a nagy energiaigény miatt azonban később beszüntették a termelést. Az eljárás hátránya, hogy a frakcionáláshoz és a koagu láltatáshoz hozzáadott segédanyagokra van szükség.
A DE102011077921A1 sz. találmány egy levélfehérje biofinomító eszközt ír le. Ez a fehérje-koagulációs rendszer lehetővé teszi a préselt növényi levekből a folyamatos üzemű fehérjeextrakciót. A berendezés négy részműveletet összehangoltan végrehajtó, folyamatos működésű, speciális koagulációs eszköz, amely megfelelően elrendezett reteszekből, melegített fogadó tartályból, gözbefúvó generátorból és hőcserélőből áll. A találmány szerinti megoldás alapján a zöld növények leveléből és szárából elválasztott zöld lé útja a korábban két lépésben történő koagulálás és a fázis szerinti szeparálás összeolvasztását teszi lehetővé egy berendezésen belül, jó minőségű, például állati takarmányhoz felhasználható fehérjekoncentrátum végtermék formájában. A koaguláláshoz 40-85°C közötti zöldlé-hőmérsékletet előállító, mikrobuborékokat fejlesztő külső vízgőz vagy egyéb forró gáz befecskendezést alkalmaznak.
Ennek a berendezésnek egyik előnye, hogy az eljárással kapott protein koncentrátum kompaktabb és 30 könnyebben vízteleníthető, mint a hagyományos koaguláltatással. Előnye továbbá az is, hogy az eljárás nem alkalmaz kémiai előkezelést. További jellemzője, hogy amennyiben folyamatos a préselt zöld lé beáramlása, a berendezés a koagulációs folyamatot összehangoltan és folyamatosan biztosítja.
A DE 102011077921A1 sz. szabadalmi bejelentés szerinti eljárás kétségtelen előnyei mellett sem nyújt megnyugtató és teljes körűen hatékony megoldást a következő, korábban is meglévő problémákra.
- A zöld léből a fehérjék koagulálását gőzbefúvással oldja meg, ami jelentős költségnövelő és alacsony hatékonyságú energiaközlési forma, ennek következtében ezzel az eljárással a barna lébe 15-20% körüli mennyiségben felfözött és felesleges többlet víz kerül, aminek a kezelése egyébként is költségnövelő.
SZTNH-100300581
- Maga a koagulum-frakció nem egységes felépítésű, hanem random szerkezetű, tág mérettartományban. Erre vezethető vissza a fehérje-koagulum, -precipitátum és -flokkulum elnevezés, melyek eltérő termékminőséget/kémiai szerkezetet takarnak. A nem egységes felépítés miatt a szeparálás! folyamatban külön kell kezelni az alsó, leülepedett frakciót és a lebegő frakciókat.
- A bejelentés szerint eljárás nem nyújt kellő garanciát arra nézve, hogy fajoktól részben, vagy teljesen függetlenül, a kapott protein koncentrátum kohézív, alakállandó szerkezetű, könnyebben vízteleníthető legyen. Ez különösen a füfélék és a kukorica, stb. esetében kérdéses. Ezekről közismert, hogy csak egy precipitált fehérjefrakciót sikerül kinyerni belőlük, amely inkoherens diszperz rendszerű (Telek, L. (1983): Leaf protein extraction from tropical plants. In Leaf protein extraction from tropical plants, Plants: the Potential for Extracting 10 Protein Medicines and Other Useful Chemicals, US Congress, Washington, DC, pp. 78-125.).
További eljárások ismertek a zöld léből hő és a pH beállításával történő irányított fehérjekoagulálásra (US 3,775,133 A; Hulst et al. EP 1149193 Bl). Emellett egyéb eljárások is ismertek irányított fehérjekoagulálás két tartályban történő megvalósítására (WO 1997003571 Al).
A szakirodalomban ismertetett eljárások egyik közös jellemzője, hogy a hővel történő fehérjekoagulációt a 15 zöld lé közvetlen főzésével, hőcserélők közbeiktatásával, illetve forró gőz befecskendezésével érik el. A főzésnek, a hőcserélőnek és a gőzbefújásnak nagy hátránya a nagy energiaigényű gőzkazánok táplálása. Továbbá a hőcserélők problematikája a dugulással szembeni nagyfokú érzékenység. A gözbefújás nagy hátránya a rendszerbe került 15-20% körüli víztöbblet, ami feleslegesen hígítja és növeli a bamalé mennyiségét. A gőzbefuvás módszerét alkalmazva a koagulálódott fehérjék jellemzően különböző méretű részecskék inkoherens 20 rendszerét képezik, légbuborék-inklúziókat is tartalmazva. E hagyományos höközlési módszerek negyedik közös hátránya szoros összefüggésben van a koagulálódott fehérjék fizikai szerkezetével. Ugyanis a hőcserélőkkel, gözbefúvó csövekkel koagulálódott zöldiéből keletkező levélfehérje-koncentrátum inkoherens rendszerű diszperziós kolloid, melyben a diszpergált fehérjekoagulumok gyakran kitapadnak, így a berendezések gyakori tisztítást igényelnek, akadályozva a folyamatos működését. Ezt a problémát ugyan részben meg lehet oldani 25 speciális eljárásokkal, de ezek bonyolultságuk miatt nem váltak eddig be.
Az ismert eljárások további közös jellemzője, hogy a felülúszó fehérjefrakciót dekantáló centrifugálással különítik el. Ennek a kiviteli módszernek is több jelentős hátránya van. Az egyik az, hogy a dekantáíáskor általában fehérjehab képződik, melyet így nem lehet tökéletesen elkülöníteni és tovább kezelni. Másik hátránya ennek a módszernek, hogy jelentős időveszteséggel és többletköltséggel jár az erre szolgáló speciális 30 berendezések beszerelése, műveletenként megszakítva történő feltöltése, azok tisztítása, stb.
Továbbra is szükség van tehát olyan energetikailag hatékony, környezetbarát eljárásra, amely folyamatos üzemben, fajtól független, változó léptékben is megvalósíthatóan képes magas minőségű, a további feldolgozás szempontjából kedvező - kompakt és kohézív - szerkezetű növényifehérje-koncentrátumot biztosítani.
A TALÁLMÁNY RÖVID ISMERTETÉSE
A találmány szerinti eljárással előállított növényifehérje-koagulum koherens kolloid rendszerű, makromolekulárisan diszperz szerkezetű gélszerű anyag, amely az egyéb eljárásokkal előállított növényifehérje&
2104547
-3koagulumoknál keményebb, stabilabb fehérje koagulátum, amely mind az előállítás, mind a feldolgozás során könnyebb kezelhetőséget biztosít.
1. Eljárás növényifehérje-koagulum előállítására, amely tartalmazza a következő lépéseket:
- zöld lé frakció biztosítása zöld növényi biomasszából,
- zöld lé frakció melegítése mikrohullámú sugárzás alkalmazásától eltérő hőközlési eljárással legfeljebb mintegy 60°C-os hőmérséklet eléréséig,
- a zöld lé frakció további melegítése mikrohullámú sugárzás alkalmazásával legalább mintegy 80°C maghőmérséklet eléréséig, ezáltal a zöld lé frakcióban található fehérjék koaguláltatása és, adott esetben, a koagulum izolálása.
2. Egy előnyös megvalósítási mód szerint az eljárás tartalmazza továbbá a következő lépéseket:
- a zöld lé frakció szétválasztása kloroplasztisz frakcióra és citoplazma frakcióra a melegítés előtt,
- a kloroplasztisz frakció és/vagy a citoplazma frakció melegítése mikrohullámú sugárzás alkalmazásától eltérő hőközlési eljárással legfeljebb mintegy 60°C-os hőmérséklet eléréséig,
- a kloroplasztisz frakció és/vagy a citoplazma frakció további melegítése mikrohullámú sugárzás alkalmazásával legalább mintegy 80°C maghömérséklet eléréséig, ezáltal a kloroplasztisz frakcióban és/vagy a citoplazma frakcióban található fehérjék koaguláltatása.
3. Előnyös megvalósítási mód szerint a zöld lé frakciót, a kloroplasztisz frakciót és/vagy a citoplazma frakciót a mikrohullámú sugárzás alkalmazásától eltérő höközlési eljárással mintegy 40-60°C-os hőmérséklet eléréséig melegítjük.
4. Előnyös megvalósítási mód szerint a zöld lé frakciót, a kloroplasztisz frakciót és/vagy a citoplazma frakciót a mikrohullámú sugárzás alkalmazásától eltérő hőközlési eljárással mintegy 40-50°C-os hőmérséklet eléréséig melegítjük.
5. Előnyös megvalósítási mód szerint a mikrohullámú sugárzás alkalmazásától eltérő hőközlési eljárást hőcserélőben hajtjuk végre.
5. Előnyös megvalósítási mód szerint a mikrohullámú sugárzást 2-3 GHz frekvenciájú mikrohullámú erőtér biztosítja.
7. Előnyös megvalósítási mód szerint a zöld növényi biomassza kétszikű és/vagy egyszikű növényből származik. Előnyös megvalósítási mód szerint a kétszikű növény lucerna, az egyszikű növény búzafű.
8. Előnyös megvalósítási mód szerint a növényifehérje-koagulum koherens kolloid rendszerű, makromolekulárisan diszperz szerkezetű anyag.
9. Előnyös megvalósítási mód szerint a növényifehérje-koagulum terülési átmérője legalább 30%-kal kisebb és/vagy a növényifehérje-koagulum terülési középmagassága legalább 30%-kal, előnyösen legalább 50%-kal nagyobb, mint az azonos összetételű zöld lé frakcióból kiindulva, gőzbefúvással, azonos végső hőmérsékleten előállított növényifehérje-koagulum terülési átmérője, ahol a terülési átmérőt és adott esetben a terülési középmagasságot a következő lépéseket tartalmazó eljárással mérjük:
a) vízmértékkel beállított vízszintes felszínre milliméterpapírt fektetünk,
b) 185 mm átmérőjű, sík és átlátszó fenekű tárolóedényt helyezünk a milliméterpapírra,
c) a tárolóedény közepére egy 65 mm átmérőjű és 20 mm magasságú terülési gyűrűt helyezünk,
d) 100 g zöld lét koaguláltatunk, majd 3 percig szobahőmérsékleten állni hagyjuk,
e) a kicsapódott növényifehérje-koagulumot a terülési gyűrűbe öntjük és további 3 percig szobahőmérsékleten állni hagyjuk,
f) a terülési gyűrűt eltávolítjuk és a növényifehérje-koagulumot két percig állni hagyjuk,
g) a növényifehérje-koagulum terülési átmérőjét és, adott esetben, terülési középmagasságát megmérjük.
10. Előnyös megvalósítási mód szerint a növényifehérje-koagulumot ipari körülmények között állítjuk elő.
11. Előnyös megvalósítási mód szerint a növényifehérje-koagulum az eljárás során lényegében nem rakódik le az eszközök falán.
12. Az 1-11. számozott bekezdések bármelyikében ismertetett eljárással előállítható növényifehérje- koagulum, amely koherens kolloid rendszerű, makromolekulárisan diszperz szerkezetű anyag.
13. Az 1-11. számozott bekezdések bármelyikében ismertetett eljárással előállítható növényifehérje- koagulum vagy a 12. számozott bekezdésben ismertetett növényifehérje-koagulum, ahol a növényifehérjekoagulum terülési átmérője legalább 30%-kal kisebb, és/vagy a terülési magassága legalább 30%-kal, előnyösen legalább 50%-kal nagyobb, mint az azonos összetételű zöld lé frakcióból kiindulva, gőzbefúvással, azonos végső 15 hőmérsékleten előállított növényifehérje-koagulum terülési magassága mint az azonos összetételű zöld lé frakcióból kiindulva, gőzbefúvással azonos végső hőmérsékleten előállított növényifehérje-koagulum terülési átmérője, ahol a terülési átmérőt és/vagy a terülési középmagasságot a 9. számozott bekezdésben meghatározott eljárással mérjük.
14. A 12. vagy 13. számozott bekezdésben ismertetett növényifehérje-koagulum alkalmazása, élelmiszer, 20 élelmiszer-adalék, takarmány vagy takarmány-adalék előállítására.
15. Előnyös megvalósítási mód szerint a növényifehérje-koagulum terülési átmérője legalább 30%-kal, emönyösen legalább 50%-kal kisebb és/vagy a növényifehérje-koagulum terülési középmagassága legalább 30%-kal, előnyösen legalább 50%-kal nagyobb, mint az azonos összetételű zöld lé frakcióból kiindulva, főzéssel, azonos végső hőmérsékleten előállított növényifehérje-koagulum terülési átmérője, ahol a terülési átmérőt és 25 adott esetben a terülési középmagasságot a következő lépéseket tartalmazó eljárással mérjük:
a) vízmértékkel beállított vízszintes felszínre milliméterpapírt fektetünk,
b) 185 mm átmérőjű, sík és átlátszó fenekű tárolóedényt helyezünk a milliméterpapírra,
c) a tárolóedény közepére egy 65 mm átmérőjű és 20 mm magasságú terülési gyűrűt helyezünk,
d) 100 g zöld lét koaguláltatunk, majd 3 percig szobahőmérsékleten állni hagyjuk,
e) a kicsapódott növényifehérje-koagulumot a terülési gyűrűbe öntjük és további 3 percig szobahőmérsékleten állni hagyjuk,
f) a terülési gyűrűt eltávolítjuk és a növényifehérje-koagulumot két percig állni hagyjuk,
g) a növényifehérje-koagulum terülési átmérőjét és, adott esetben, terülési középmagasságát megmérjük.
16. Az 1-11. és 15. számozott bekezdések bármelyikében ismertetett eljárással előállítható növényifehérje35 koagulum vagy a 12. vagy 13. számozott bekezdésben ismertetett növényifehérje-koagulum, ahol a a növényifehérje-koagulum terülési átmérője legalább 30%-kal, emönyösen legalább 50%-kal kisebb és/vagy a növényifehérje-koagulum terülési középmagassága legalább 30%-kal, előnyösen legalább 50%-kal nagyobb, mint az azonos összetételű zöld lé frakcióból kiindulva, főzéssel, azonos végső hőmérsékleten előállított
W lift
-5növényifehérje-koagulum terülési átmérője, ahol a terülési átmérőt és adott esetben a terülési középmagasságot a 9. számozott bekezdésben ismertetett eljárással mérjük.
AZ ÁBRÁK RÖVID ISMERTETÉSE
1. ábra A találmány szerinti eljárással működő, zöld lucemalevélfehérje biofinomító technológiai felépítését szemlélteti, zöld lé egy lépcsőben történő koagulálása mikrohullámmal.
2. ábra A találmány szerinti eljárással működő zöld lucerna levélfehérje biofinomító technológiai felépítését szemlélteti, a lucerna zöld levének több lépcsőben történő, centrifugálással és hőközléssel kombinált koagulálása.
3. ábra A találmány szerinti eljárással működő zöld fű levélfehérje biofinomító tehnológiai felépítését szemlélteti, a fű zöld levének egy lépcsőben történő koagulálását mikrohullámmal.
4. ábra A találmány szerinti eljárással működő zöld fii levélfehérje biofinomító technológiai felépítését szemlélteti, a fű zöld levének több lépcsőben történő, centrifugálással és hőközléssel kombinált koagulálását.
5. ábra Makroszkópos felvétel a különböző hőközlési formával, 80°C-on koagulálódott lucerna LFK-ról.
6. ábra A lucerna zöld levek különböző höközlési módszerrel történő kicsapását követően a szűrt levélfehérje koncentrátumokról készült felvételek. (A) Főzéssel/gözbefúvással koagulálódott zöld LFK szűrése. (B) A találmány szerinti eljárással koagulálódott zöld LFK szűrése.
7. ábra A cilindro-viszkozimetriás mérési módszerrel kapott eredményeket a 7. A-F ábrákkal szemléltetjük lucerna és búzafű esetében. (A) Főzéssel koagulálódott lucerna LFK cilindro-viszkozimetriás terülése. (B) 20 Gözbefújással koagulálódott lucerna LFK cilindro-viszkozimetriás terülése. (C) A találmány szerinti eljárással koagulálódott lucerna LFK cilindro-viszkozimetriás terülése. (D) Főzéssel koagulálódott búzafű LFK cilindroviszkozimetriás terülése. (E) Gözbefújással koagulálódott búzafű LFK cilindro-viszkozimetriás terülése. (F) A találmány szerinti eljárással koagulálódott búzafü LFK cilindro-viszkozimetriás terülése.
8. ábra A lucerna zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással és hőközléssel kombinált koagulálása során 25 kapott frakciók (zöld LFK, fehér LFK és sárgalé) tömegeredményei. (A) Közvetlen főzéssel koagulálódott lucerna fehér LFK. (B) Gőzbefúvással koagulálódott lucerna fehér LFK. (C) A találmány szerinti eljárással koagulálódott lucerna fehér LFK. (D) Közvetlen főzéssel koagulálódott lucerna zöld LFK. (E) Gőzbefúvással koagulálódott lucerna zöld LFK. (F) A találmány szerinti eljárással koagulálódott lucerna zöld LFK.
A TALÁLMÁNY RÉSZLETES ISMERTETÉSE
A leírásban szereplő fogalmak magyarázata
Présrost: a zöld biomassza (leveles szár) préselése során kapott, rostokat, intakt, vagy roncsolt szövetfoszlányokat és sejteket is tartalmazó présmaradvány frakció.
Zöld lé: a zöld biomassza (leveles szár) préselése során kapott vizes frakció, benne a feltárás során 35 kiszabadult intakt sejtek, sejt törmelékek, szerves molekulák. Kémiai szempontból durva diszperz rendszernek tekinthető, melyben a diszpergált fázis méretét tekintve mikroszkópos tartományba eső részecskéket tartalmaz. A diszperziós közeg pedig egyrészt fehérjék makromolekuláris kolloidjainak valódi oldata, másrészt cukrok és fitonutriensek valódi oldata.
W
Ml
T
-6Barna lé: a zöld léből egylépcsős, höközléssel történő fehérjekoagulációs eljárás (azaz a zöld lé frakciót anélkül vetjük alá a höközlésnek, hogy előtte a kloroplasztisz frakciót és a citoplazma frakciót például centrifugálással elválasztanánk) során kapott folyékony, diszperz rendszer.
Sárga lé (citoplazma frakció): „zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással és hőközléssel kombinált koagulálása” módszere során az első lépésben centrifugálással/ülepítéssel szeparált zöld léből származó felülúszó. A továbbiakban kombinált (hőcserélő és mikrohullám együttes alkalmazás) hőközléssel történő koaguláltatást követően visszamaradt folyékony, diszperz rendszer. A citoplazma frakció a zöld léből elválasztott, kloroplasztisz-, rost- és sejttörmelék-mentes felülúszó frakció.
Zöld pellet (kloroplasztisz frakció): „zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással és höközléssel kombinált koagulálása” módszer során a zöld léből centrifugálással, mint ortokinetikus koagulálással kapott kiülepített frakció. A kloroplasztisz frakció a zöld léből elválasztott, kloroplasztiszokat, nagyobb tömegű rostokat és sejttörmeléket is tartalmazó frakció.
„Zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással és höközléssel kombinált koagulálása” eljárás: többlépcsős fehérjekoagulációs módszer, melynek során két, minőségileg és mennyiségileg is eltérő növényifehérje-frakciót kapunk. Ehhez a zöld levet első lépésben centrifugálással/ülepítéssel kell szeparálni. Második lépésben a felülúszóból (citoplazma frakció, sárga lé) és a pelletböl (mint zöld pellet) egyaránt höközléssel koaguláljuk a fehérjéket, így kapva a zöld és fehér növényifehérje-koagulumot szeparálva.
Zöld LFK: „zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással és höközléssel kombinált koagulálása” eljárás” során a zöld pelletböl höközléssel precipitált, zöld színű növényifehérje-koagulum (levélfehérje-koncentrátum).
Fehér LFK: szeparált precipitáció során a centrifugálással elválasztott klorofillmentes felülúszóból höközléssel koagulálódott, világos színű (megkülönböztetésként fehérnek jelezzük) növényifehérje-koagulum (levélfehérje-koncentrátum).
Koherens kolloid rendszerek: úgy alakulnak ki, hogy bennük a diszpergált részecskék közötti kohézióból származó energianyereség nagyobb, mint a hőmozgás (Brown-féle mozgás) így a részekék összekapcsolódva, különböző vázszerkezettel rendelkező, alakállandó rendszert hoznak létre
Inkoherens kolloid rendszerek: úgy alakulnak ki, hogy bennük a diszpergált részecskék függetlenek egymástól, mert a hömozgás kinetikus energiája elegendő a vonzóerők legyőzésére. így a rendszer folyadék jellegű.
Cilindro-viszkozimetria: saját fejlesztésű, általánosan használható reológiai módszer, amely jelen szabadalmi eljáráshoz kapcsolódva arra szolgál, hogy számszerűsíteni tudjuk a különböző höközlési eljárással kapott levéfehérje koncentrátmok fiziko-kémiai jellegében tapasztalható eléréseket.
A módszer leírása az alábbiakban látható:
• vízmértékkel beállított vízszintes felszínen milliméterpapír fektetése • 185 mm átmérőjű petricsésze ráhelyezése, ennek közepére egy 65 mm átmérőjű és 20 mm magasságú terülési gyűrű helyezése.
• 100 g zöld lé különböző höközlési módszerekkel történő koagulálását követően 3 perc inkubációs idő szobahőmérsékleten
«Η • a kicsapódott növényifehérje-koagulum kiöntése a terülési gyűrűben és további 3 perc inkubáció szobahőmérsékleten • terülési gyűrű eltávolítása, majd 2 perc inkubáció szobahőmérsékleten az LFK maximális terülés eléréséig · a növényifehérje-koagulum terülési átmérő és középmagasság mérése
Hidrofil (vagy liofil) kolloid: olyan kolloidokra jellemző, ahol a diszperziós közeg víz. Erős kölcsönhatás alakul ki a vízmolekulák, valamint a diszpergált részecskék között, így hidrátburkot létrehozva, ami stabilizálja a részecskéket. A natív fehérjék ilyen hidrofil kolloidok.
Diszkontinuus koaguláció: a részecskék ütközése révén jön létre, amit előidézhet hőmozgás (perikinetikus) 10 vagy egyirányban ható (ortokinetikus) külső erő (nehézségi, centrifugális stb.). Ezek hatására a rendszer részecskéi összetapadhatnak.
A leírásban a „mintegy” szó jelentése, amennyiben hőmérsékleti értékkel kapcsolatos, olyan hőmérséklet, amely az adott hőmérséklettől legfeljebb 5, előnyösen legfeljebb 2°C-kal, különösen előnyösen legfeljebb 0,5°Ckal különbözik.
A leírásban a „lényegében nem tapad le” kifejezés azt jelenti, hogy az eljárás során a kicsapódott fehérjék legfeljebb 10%-a, előnyösen legfeljebb 5%-a, különösen előnyösen legfeljebb 2%-a tapad le az eljárásban alkalmazott eszközök, edények vagy tartályok, csövek felületén, különösen előnyösen a letapadás mértéke nem haladja meg a 0,5%-ot (tömeg%).
A leírásban ipari körülmények közötti előállításnak tekintjük, amikor a szokásos háztartási vagy 20 laboratóriumi mennyiségeknél nagyobb mennyiségű növényifehérje-koagulumot állítunk elő. Ipari körülményekre jellemző például a folyamatos üzem, a legalább 2, előnyösen legalább 5, különösen előnyösen legalább 10 kW névleges teljesítményű magnetron alkalmazása, vagy 1 tonna/üzemóránál nagyobb teljesítményű mikrohullámú folyadékkezelő (magnetron) alkalmazása, vagy üzemóránként több mint 5 kg, előnyösen több mint 10 kg, előnyösen több mint 25 kg növényifehérje-koagulum előállítására alkalmas eljárás.
A növényifehérje-koagulum előállítása során a már ismert, frissen kaszált zöld növényekből, vagy abból készített és tárolt szenázsból frissen kipréselt zöld lét elkülönítjük a rostokat tartalmazó frakciótól, előnyösen kémiai és egyéb anyagok hozzáadása nélkül.
A találmány szerinti eljárás során a zöld növényekből préseléssel előállított zöld lé frakciót egymást követő, különböző hőközlési eljárások meghatározott kombinációjának vetjük alá, így kompakt, gélszerű, koherens 30 kolloid rendszerű, makromolekulárisan diszperz szerkezetű növényifehérje-koagulumot állítunk elő.
Az eljárás (egylépcsős koagulálás) során a zöld lé frakciót mikrohullámú sugárzástól eltérő hőközlési eljárással, előnyösen hőcserélőben előmelegítjük legfeljebb mintegy 60°C-os hőmérséklet eléréséig, előnyösen mintegy 40-60°C hőmérsékletre, különösen előnyösen mintegy 40-50°C hőmérsékletre. Ezután az előmelegített zöld lé frakciót mikrohullámú erőtérben elhelyezett csőkígyón és/vagy spirálon át áramoltatjuk tovább, 35 előnyösen folyamatos üzemben. A mikrohullámú erőtérben a csőkígyó és/vagy spirál hosszának, átmérőjének, a beáramló levélfehérje kloroplasztisz-koagulátumot tartalmazó zöld lé áramlási sebességének és a mikrohullámú energia együttes szabályozásával és/vagy megválasztásával elérjük, hogy a zöld lé maghőmérséklete elérje a 8085°C-ot. Ezen a hőmérsékleten a mikrohullámú térben áramló zöld lé un. citoplazmafehérje-frakciója
-821045 47 maradéktalanul denaturálódik és jellemzően koherens rendszerű, kolloidális diszperz állapotot vesz fel. A diszkontinuus koagulálódás folyamatában szabad szemmel jól látható módon összefüggő, gélszerűvé alakul. Nem várt, új felismerésünk, hogy ez a denaturált fehérje mátrix magába zárja és/vagy körülveszi, részben beburkolja az alacsonyabb hőmérsékleten koagulált, kolloidális diszperz kloroplasztisz-levélfehérjéket. Ezek a 5 kloroplasztisz-levélfehérje gócok a mikrohullámú erőtér hatására tovább növekednek.
Ezzel együtt nem várt, új felismerésünk, hogy az így kapott kompakt szerkezetű kloroplasztisz+citoplazma frakciókat magába foglaló, koherens rendszerű, makromolekuláris diszperz növényifehérje-koagulum kilépve a mikrohullámú erőtérből sem tapad a csőkígyó és/vagy spirál belső falára. Ellenkezőleg, a koagulálódás alatt egy lépésben elkülönülő, un. barna lében - mint diszperziós közegben - alaktartó, kompakt állagúvá alakult, és 10 ebben a formában áramolt tovább a folyadékárammal.
Az eljárás egy másik megvalósítási módja (kétlépcsős koagulálás) szerint a zöld lé frakciót például centrifugálással/ülepítéssel ffakcionáljuk kloroplasztisz frakcióra (zöld pellet) és sárga lé frakcióra (felülúszó = citoplazma frakció). A kloroplasztisz frakciót (zöld pellet, mikroszkóposán diszperz frakció) mikrohullámú sugárzástól eltérő hőközlési eljárással, előnyösen hőcserélőben előmelegítjük legfeljebb mintegy 60°C-os 15 hőmérséklet eléréséig, előnyösen mintegy 40-60°C hőmérsékletre, különösen előnyösen mintegy 40-50°C hőmérsékletre. Az így előmelegített kloroplasztisz frakciót átáramoltatjuk mikrohullámú erőtérben elhelyezett csőkígyón és/vagy spirálon, előnyösen folyamatos üzemben. Nem várt, új felismerésünk, hogy az így kapott levélfehérje kloroplasztisz-frakciót magába foglaló zöld színű, koherensen diszperz makromolekuláris kolloid nem tapad a csőkígyó és/vagy spirál belső falára anélkül, hogy barnalé válna ki. Ellenkezőleg, a denaturálódás 20 alatti állagát és kialakult diszperz koaguláris szerkezetét maradéktalanul megőrizve úszik tovább a folyadékárammal. A citoplazma frakciót (felülúszó) mikrohullámú sugárzástól eltérő hőközlési eljárással, előnyösen hőcserélőben előmelegítjük legfeljebb mintegy 60°C-os hőmérséklet eléréséig, előnyösen mintegy 4060°C hőmérsékletre, különösen előnyösen mintegy 40-50°C hőmérsékletre. Az így előmelegített citoplazma frakciót átáramoltatjuk mikrohullámú erőtérben elhelyezett csőkígyón és/vagy spirálon, előnyösen folyamatos 25 üzemben. Nem várt, új felismerés, hogy az így kapott levélfehérje citoplazma frakciót (fehér LFK) magába foglaló, sárgásfehér színű koagulumok nem tapadnak ki a csőkígyó és/vagy spirál belső falára. Ellenkezőleg, a denaturálódás alatt egy lépésben elkülönülő sárga lében - kompakt állagát és kialakult gélszerű, koherensen diszperz rendszerét maradéktalanul megőrizve - úszik tovább, mint diszperziós közegben. Ez a szerkezet minden tekintetben eltér a főzéssel vagy gözbefúvással előállítható növényifehérje-koagulum inkoherens, diszperz 30 jellegétől.
A találmány szerinti eljárás különösen alkalmas ipari méretekben történő növényifehérje-koagulum előállítására, mivel a különböző höközlési módok meghatározott kombinációjának hatására létrejövő szerkezet lehetővé teszi, hogy a fehérjék ne tapadjanak le az eljárásban alkalmazott eszközök, tárolók, csövek felszínén, így a folyamatos üzem lehetővé válik, a tisztítási költségek jelentősen csökkenthetők. A találmány szerinti 35 eljárásban a mikrohullámú sugárzástól eltérő höközlési eljárással történő melegítés előnyösen hőcserélőben történik.
Az eljárás során a magnetron által generált mikrohullámú erőtér frekvenciája előnyösen 2,5 GHz. Ebben a térben a mikrohullám a növényi lében lévő víznek és egyéb vegyületeknek a dipólusos molekuláit rezegteti,
-9illetve forgatja. A molekulák ilyen rendezetlen rezgéseit a statisztikus fizika hőmérsékletként értelmezi. A mikrohullámú kezelő berendezés kialakítható egy térből, vagy több mikrohullámú tér egymással sorba kötésével, és/vagy bármely módon történő kapcsolásával is.
A találmány szerint eljárásban a csőkígyó és/vagy spirál élelmiszeripari minősítésű, jó höálló tulajdonságú cső, előnyösen szilikon vagy teflon cső.
A találmány szerinti eljárás előnye, hogy az egyéb hőközlési eljárásoktól eltérően a koagulumokat kialakulásuk során nem éri jelentős mechanikai behatás és ebből következő sérülés, ami befolyásolja a kialakuló szerkezetet. Bár a szerkezet kialakulásának pontos mechanizmusa további vizsgálatokkal tisztázandó, kísérleteink megmutatták, hogy a mikrohullámú sugárzással történő melegítés hatására a magasabb hőmérsékleti tartományban (60°C fölött, különösen mintegy 80°C fölött, különösen a Rubisco-fehérjék kicsapódásához szükséges hőmérsékleteken) - az egyéb melegítési eljárásokban tapasztalhatótól eltérő koagulátum-szerkezet alakul ki. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott kombinált melegítés nem csupán azért előnyös, mert a hatására kialakult koagulum koherens kolloid rendszerű, makromolekulárisan diszperz szerkezetű anyag, hanem azért is, mert a kombinált hőközlés ipari körülmények között is alkalmazható, hiszen kiküszöböli a technika állása szerinti eljárások számos hátrányát (például nagy mennyiségű víz bevitele, dekantálás szükségessége, adalékanyagok hozzáadása, a kicsapódott fehérjék nagymértékű lerakódása az eszközök felszínén, így dugulásés robbanásveszély folyamatos üzem esetén, nagy energiaszükséglet).
A jelen találmány egyik előnye, hogy kiküszöböli a zöld léből kiinduló, gőzbefúvással történő fehérjekoagulálást, ezzel együtt kiküszöböli a gőzbefúvással járó víztartalom-növekedést. Ahogy az 1. példa 2. táblázat és a 2. példa 4. táblázata mutatja, függetlenül attól, hogy egylépcsős vagy centrifugálással kombinált, többlépcsős kicsapási módszert alkalmazunk, gőzbefúvással mindig jelentős víztöbbletet juttatunk a rendszerbe. A jelen találmány további előnye, hogy folyamatos üzemben, fajoktól részben vagy teljesen függetlenül teszi lehetővé a költséghatékony, mikrohullámon alapuló belső energiaközlést a zöld lé frakciókban. A jelen találmány további előnye, hogy szabályozható módon teszi lehetővé a zöld lében található, inkoherens rendszerű, makromolekuláris kolloid állapotú valódi, natív fehérjék (10000-50000 dalton) maximális mértékű és irányított kinyerését koagulálással. Az eljárás nagy előnye, hogy a kombinált hőközlés útján koagulálódott fehérjék alakállandó, koherens szerkezetű makromolekulás kolloidokká alakulnak át. Az eddig ismert és alkalmazott, hagyományos höközlési eljárások során a zöld lében lévő kolloid állapotú fehérjék denaturálódva, koagulálódva inkoherens rendszerű, diszperziós kolloidokká alakulnak át. Ezzel együtt jelen találmány további jellemzője, hogy szabályozható módon teszi lehetővé a kapott kompakt, gélszerű koagulumok hatékony, alacsony energiaigényű víztelenítését a már ismert, célszerűen préselésen alapuló folyamatos üzemű eszközök segítségével. Az eljárás előnye továbbá, hogy a koagulálódó fehérjék nem rakódnak le az eszközök felszínén, így lehetővé válik a folyamatos üzem.
A találmány szerinti eljárással, diszkontinuus koagulálással előállítható növényifehérje-koagulum különösen alkalmas élelmiszer, élelmiszer-adalék, takarmány, takarmány-adalék előállítására, mivel szerkezetének köszönhetően az egyéb eljárással előállítható növényifehérje-koagulumoknál könnyebben elválasztható a diszperziós közegtől, szárítható, alaktartó, préselhető és tovább feldolgozható. A találmány szerinti eljárással
- 10előállítható növényifehérje-koagulumok tehát különösen alkalmasak növényifehérje-koncentrátum (levélfehérjekoncentrátum, LFK, LPC) előállítására.
Nem várt, új felismerés, hogy a találmány szerinti eljárással előállított meleg, gélszerű koagulumokat tartalmazó anyagot szitára, szűrőre, végtelenített szállító szalagra kiterítve a barna lé vagy a sárga lé 60-75%-a gravitációs úton kifolyik, kicsepeg.
A találmány szerinti eljárással előállított, kicsepegett meleg növényifehérje-koagulum ebben az állagában előnyösen sűrű szövésű hálón külső nyomásnak vethető alá, mely körülmények között nedvességtartalma 3035%-ra csökken vissza, anélkül, hogy a koagulum rugalmas struktúrája megszűnne.
A találmány szerinti eljárással előállított, 30-35% nedvességtartalomig víztelenített növényifehérjekoncentrátumot alávethetjük a már ismert módon történő szárításnak és/vagy összekeverhetjük tetszőleges arányokban a céljainknak legjobban megfelelő hordozóval, úgy a végszárítás előtt, mint azután. A kapott termék víztartalma előnyösen 10-12%. A koncentrátum - zárt térben, sötétben és/vagy védőgéz alatt - a már ismert módon és hatékonysággal tárolható.
A találmány szerinti eljárás során kapott kicsepegett, kipréselt 80°C körüli barna lé a hőcserélőbe történő visszaáramoltatás útján a friss zöld préslé előmelegítésére alkalmazható.
A találmány továbbá előnyösen olyan eljárásra vonatkozik, ahol a kiinduló zöld levet a következő, de nem kizárólagos növényi forrásból nyerjük: lucerna, vöröshere, somkóró, csillagfürt, szója, illetve más egyéves és évelő hüvelyes fajok, továbbá kukorica, zab, búza, köles, cirok, kínai nád, banán, illetve más egyéves és évelő fűfélék, valamint napraforgó, csicsóka, Syplhium sp. és további nagy zöld biomasszát adó egyéves és évelő növények és fák levelei, mint például akác, nyárfa, fűz és császárfa, stb.
A találmány szerinti eljárással előállított növényi levélprotein-koncentrátumok alkalmazhatók élelmiszertermékek, takarmánytermékek, fermentációs közegek vagy kozmetikai termékek előállításához.
A találmány szerinti eljárással előállított növényi levélprotein-koncentrátumok hordozóként, ízjavító vagy aromafokozó anyaghoz bázisként, funkcionális adalékanyagként vagy fermentációs tápanyagként is alkalmazhatók.
Az élelmiszertermékek például a következők közül kerülhetnek ki: húsleves, müzliszeletek, édességfélék, sportitalok, diétás termékek és enterális tápláláshoz alkalmas termékek. A takarmánytermékek előnyösen a fiatal állatok számára alkalmas takarmányok, malacok számára alkalmas takarmányok, borjúk számára alkalmas takarmányok és kisállatok (hobbiállatok) számára alkalmas takarmányok lehetnek. A kozmetikai termékek előnyösen a testápolók és samponok lehetnek. A találmány szerinti eljárással előállított anyagokból előállíthatok növény biostimuláns szuszpenziók is.
PÉLDÁK
1. Példa
Lucerna zöld lé egy lépcsőben történő koagulálása találmány szerinti eljárással („kombinált”, azaz mikrohullámú hőközléstől eltérő höközlési móddal (hőcserélő) és mikrohullámmal történő melegítés), összehasonlítva közvetlen főzés (fűthető, mágneses keverön) és gőzbefúvás (nagynyomású gőzfejlesztővel) módszerek által elért koagulálással
- 11 Mintavétel: 2016. június 27
Kiindulási mennyiség: 100 g zöld lé
Ismétlések száma: 4
Módszer:
zöld lé pH: 5,87 zöld lé BRIX értéke: 9,7 • zöld lé közvetlen kicsapása, azaz diszkontinuus koagulálása három különböző höközlési módszerrel (80°C) = perikinetikus koaguláció:
• a kapott kicsapódott növényifehérje-koagulum közötti különbségek vizuális és cilindro-viszkozimetriás mérésekkel történő értékelése
1. táblázat. Azonos tömegű (100 g) zöld levek 80°C-ra történő felmelegítésének időtartama különböző hőközlési módszerekkel
Eredmény
A lucerna zöld lé egy lépcsőben történő koagulálásának eredményeiről készült makroszkópos felvételt az 5. ábra szemlélteti.
2. táblázat: Friss tömeg adatok az lucerna zöld lé több lépcsőben történő, centrifiigálással kombinált koagulálásából (80°C).
A lucerna zöld levek különböző hőközlési módszerrel történő kicsapását követően a növényifehérjekoagulumok szűrésére került sor. A vizuális tapasztalatokat a 6. ábrán mutatjuk be. A lucerna zöld levek különböző höközlési módszerrel történő kicsapását követően a növényifehérje-koagulumok eltérő kémiai szerkezetének fizikailag mérhető kiértékelésére cilindro-viszkozimetriás módszert fejlesztettünk ki és alkalmaztunk.
Annak igazolására, hogy a különböző hőközlési módszerekkel kapott növényifehérje-koagulumban tapasztalható szerkezeti különbségségek nem kizárólagosan lucernára igazak, búzafű mintákon is elvégeztük a méréseket.
M'S
- 12Cilindro-viszkozimetriás módszer leírása:
• Vízmértékkel beállított vízszintes felszínen milliméterpapír fektetése • 185 mm átmérőjű petricsésze ráhelyezése, ennek közepére egy 65 mm átmérőjű és 20 mm magasságú terülési gyűrű helyezése.
· 100 g zöld lé különböző höközlési módszerekkel történő koagulálását követően 3 perc inkubációs idő szobahőmérsékleten • a kicsapódott növényifehérje-koagulum kiöntése a terülési gyűrűben és további 3 perc inkubáció szobahőmérsékleten • terülési gyűrű eltávolítása, majd 2 perc inkubáció szobahőmérsékleten az LFK maximális terülés eléréséig • a növényifehérje-koagulum terülési átmérő és középmagasság mérése
Eredmény
A cilindro-viszkozimetriás mérési módszerrel kapott eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze és a 7. AF ábrákkal szemléltetjük lucerna és búzafű esetében.
3. táblázat: Cilindro-viszkozimetriás mérés számszerűsített eredményei
2. Példa w i/i
Η CM
Lucerna zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással és hőközléssel kombinált koagulálása. A hőközlésen alapuló koagulálási fázis mutatja a találmány szerinti, közvetlen főzés és gözbefuvás módszerek összehasonlítását.
Mintavétel: 2016. június 27
Kiindulási mennyiség: 50 g zöld lé
Módszer leírása zöld lé pH: 5,86 zöld lé BR1X értéke: 8,7 · Első lépésben zöld lé szeparálása centrifugálással: 3 000 rpm, 15 perc • felülúszó és zöld pellet szétválasztása • zöld pellet kicsapása három különböző hőközlési módszerrel (végső hőmérséklet: 80°C) • a kapott koagulátum továbbiakban zöld LFK • felülúszó kicsapása három különböző hőközlési módszerrel (végső hőmérséklet: 80°C) · a felülúszóból kapott koagulátum szeparálása centrifugálással: 6000 rpm, 10 perc
- 131% e ©
pH • centrifugálás után kapott frakciók: sárgalé, mint felülúszó és pellet, mint fehér LFK
Eredmény
A lucerna zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással és hőközléssel történő koagulálása során kapott frakciók (zöld LFK, fehér LFK és sárgalé) tömegeredményeit a 4.- 5. táblázat foglalja össze illetve a 8. ábra 5 makroszkópos felvétele szemlélteti vizuálisan.
4. Táblázat: Friss tömeg adatok az lucerna zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással kombinált koagulálásából (80°C)
5. Táblázat: Száraz tömeg adatok a lucerna zöld lé több lépcsőben történő, centrifugálással kombinált koagulálásából.
Zöld LFK száraz tömeg (g) Fehér LFK száraz tömeg (g) Főzés 2,166 ±0,48 a 0,308 ±0,088 a Gőzbefújás 2,088 ±0,416 a 0,234 ±0,101 a Kombinált 2,454 ± 0,498 a 0,252 ± 0,052 aPROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF VEGETABLE PROTEIN COAGULATION
SCOPE OF THE INVENTION
The present invention relates to a process for the preparation of a plant protein coagulum, in which a green juice fraction produced from green plant biomass is heated by a heat transfer method other than microwave radiation and microwave heating to coagulate the proteins in the green juice fraction. The invention further relates to a plant protein coagulum obtainable by the method.
BACKGROUND OF THE INVENTION
The leaves of green plants contain large amounts of proteins from which protein concentrates can be prepared by various known methods for use as feed or food additives.
Károly Ereky was a pioneer in the production of leaf protein concentrate, who developed a process based on wet fractionation in the early 20th century under the name of Zöldmalom.
U.S. Pat. The invention described in U.S. Pat. The Vepex procedure and its various versions (US4250197) were used in England, Denmark and New Zealand in the 1970s and 1980s. However, due to non-continuous operation and high energy demand, production was later discontinued. The disadvantage of this process is that the auxiliaries added for fractionation and coagulation are required.
DE102011077921A1 The present invention describes a leaf protein biorefinery. This protein coagulation system allows continuous protein extraction from pressed vegetable juices. The equipment is a special coagulation device with a continuous operation of four sub-operations, consisting of properly arranged latches, a heated receiving tank, a steam blower generator and a heat exchanger. According to the invention, the path of the green juice separated from the leaves and stems of the green plants allows the coagulation previously effected in two steps and the phase separation to be fused within a plant in the form of a high-quality protein concentrate for use in animal feed. For coagulation, an external water vapor or other hot gas injection is used to produce microbubbles that produce a green juice temperature of 40-85 ° C.
One of the advantages of this equipment is that the protein concentrate obtained by the process is more compact and easier to dehydrate than conventional coagulation. Another advantage is that the process does not use chemical pretreatment. A further feature is that if the influx of pressed green juice is continuous, the equipment ensures a coagulation process in a coordinated and continuous manner.
DE 102011077921A1. Despite the undoubted advantages of the patent application process, it does not provide a reassuring and fully effective solution to the following pre - existing problems.
- It solves the coagulation of proteins from the green juice by steam blowing, which is a significant cost-increasing and inefficient form of energy communication, as a result of which around 15-20% of the brown juice is boiled and excess water is used, the treatment of which is cost-increasing.
SZTNH-100300581
- The coagulum fraction itself is not uniform in structure but random in a wide range of sizes. This is why the names protein coagulation, precipitate and flocculant, which cover different product quality / chemical structure. Separation due to non-uniform structure! in the process, the lower, settled fraction and the floating fractions should be treated separately.
- According to the notification, the process does not provide a sufficient guarantee that the protein concentrate obtained, partly or completely independent of the species, is cohesive, has a constant shape and is easier to dehydrate. This is especially true of grasses and corn, etc. questionable. It is well known that only one precipitated protein fraction can be recovered from them, which has an incoherent dispersion system (Telek, L. (1983): Leaf protein extraction from tropical plants. Plants: the Potential for Extracting 10 Protein Medicines and Other Useful Chemicals, U.S. Congress, Washington, DC, pp. 78-125.).
Additional methods are known for controlled protein coagulation from green juice by adjusting heat and pH (U.S. Pat. No. 3,775,133 A; Hulst et al. EP 1149193 B1). In addition, other methods are known for performing directed protein coagulation in two containers (WO 1997003571 A1).
One of the common features of the methods described in the literature is that protein coagulation with heat is achieved by direct cooking of the green juice 15, by inserting heat exchangers, or by injecting hot steam. A major disadvantage of cooking, heat exchanger and steam blowing is the power supply of energy-intensive steam boilers. Furthermore, the problem with heat exchangers is the high sensitivity to clogging. The big disadvantage of steam injection is the excess water of about 15-20% that enters the system, which unnecessarily dilutes and increases the amount of bamale juice. Using the steam injection method, the coagulated proteins typically form an incoherent system of particles of various sizes, including air bubble inclusions. A fourth common drawback of these conventional coagulation methods is closely related to the physical structure of the coagulated proteins. This is because the leaf protein concentrate formed from the vegetables coagulated with the heat exchangers and steam blowers is an incoherent dispersion colloid, in which the dispersed protein coagulates often stick, so the equipment requires frequent cleaning, preventing its continuous operation. Although this problem can be partially solved by 25 special procedures, they have not been proven so far due to their complexity.
Another common feature of the known methods is that the supernatant protein fraction is separated by decantation centrifugation. This method of construction also has several significant disadvantages. One is that decantation usually results in the formation of a protein foam which cannot be completely isolated and further treated. Another disadvantage of this method is that it is a significant waste of time and additional cost to install special equipment for this purpose, to refill it intermittently per operation, to clean it, and so on.
Thus, there is still a need for an energy-efficient, environmentally friendly process that can provide a high-quality, compact and cohesive plant protein concentrate with a structure that is favorable for further processing in a continuous operation, regardless of the species.
BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
The plant protein coagulum produced by the method of the present invention is a gel-like material having a macromolecularly dispersed structure with a coherent colloidal system, which is the same as the vegetable protein coagulum produced by other methods.
2104547
-3 Coagulant is a harder, more stable protein coagulate that provides easier handling during both production and processing.
A process for producing a plant protein coagulum, comprising the steps of:
- provision of green juice fraction from green plant biomass,
- heating the green juice fraction by a heat transfer process other than the use of microwave radiation to a temperature of not more than about 60 ° C,
- further heating the green juice fraction using microwave radiation to a core temperature of at least about 80 ° C, thereby coagulating the proteins in the green juice fraction and, if necessary, isolating the coagulum.
2. In a preferred embodiment, the method further comprises the steps of:
- separation of the green juice fraction into a chloroplast fraction and a cytoplasmic fraction before heating,
- heating the chloroplast fraction and / or the cytoplasmic fraction by a heat transfer process other than the use of microwave radiation to a temperature of not more than about 60 ° C,
- further heating the chloroplast fraction and / or the cytoplasmic fraction using microwave radiation to a core temperature of at least about 80 ° C, thereby coagulating the proteins in the chloroplast fraction and / or the cytoplasmic fraction.
3. In a preferred embodiment, the green juice fraction, the chloroplast fraction and / or the cytoplasmic fraction are heated to a temperature of about 40-60 ° C by a heat treatment method other than the use of microwave radiation.
4. In a preferred embodiment, the green juice fraction, the chloroplast fraction and / or the cytoplasmic fraction are heated to a temperature of about 40-50 ° C by a heat transfer process other than the use of microwave radiation.
5. In a preferred embodiment, a heat transfer process other than the use of microwave radiation is performed in a heat exchanger.
5. In a preferred embodiment, the microwave radiation is provided by a microwave power field at a frequency of 2-3 GHz.
7. In a preferred embodiment, the green plant biomass is derived from a dicotyledonous and / or monocotyledonous plant. In a preferred embodiment, the dicotyledonous plant is alfalfa and the monocotyledonous plant is wheatgrass.
8. In a preferred embodiment, the plant protein coagulum is a material with a coherent colloidal system and a macromolecularly dispersed structure.
9. In a preferred embodiment, the plant protein coagulum has an area diameter of at least 30% smaller and / or the average height of the plant protein coagulum has an area of at least 30%, preferably at least 50%, than from a green juice fraction of the same composition, the area diameter of a plant protein coagulum produced by steam injection at the same final temperature, the area diameter and, if appropriate, the area height being measured by a method comprising the following steps:
a) we place graph paper on a horizontal surface set with a spirit level,
b) Place a 185 mm diameter, flat-bottomed container on the graph paper,
c) a spreading ring with a diameter of 65 mm and a height of 20 mm is placed in the middle of the container,
d) coagulate 100 g of green liquor and allow to stand at room temperature for 3 minutes,
e) the precipitated plant protein coagulum is poured into the area ring and allowed to stand at room temperature for a further 3 minutes,
f) removing the area ring and allowing the plant protein coagulum to stand for two minutes,
g) measuring the area diameter and, if appropriate, the mean area height of the plant protein coagulum.
10. In a preferred embodiment, the plant protein coagulum is produced under industrial conditions.
11. In a preferred embodiment, the plant protein coagulate is not substantially deposited on the wall of the devices during the process.
12. Figures 1-11. A plant protein coagulum obtainable by the process described in any of the preceding paragraphs, which is a material with a coherent colloidal system and a macromolecularly dispersed structure.
13. Figures 1-11. a plant protein coagulum obtainable by the process described in any of the numbered paragraphs, or a plant protein coagulum as described in paragraph 12, wherein the plant protein coagule has an area diameter of at least 30% and / or an area height of at least 30%, preferably at least 50% greater than the area of the plant protein coagulum obtained from the green juice fraction of the same composition at the same final temperature as the steam at the same final temperature and the area diameter and diameter of the plant protein coagulum obtained at the same final temperature the mean area height shall be measured by the procedure specified in paragraph 9.
14. Use of a vegetable protein coagulum as described in paragraph 12 or 13 for the manufacture of food, food additives, feed additives or feed additives.
15. In a preferred embodiment, the plant protein coagulum has an area diameter of at least 30%, preferably at least 50% less and / or the average area height of the plant protein coagulum is at least 30%, preferably at least 50% greater than the area diameter of a vegetable protein coagulum obtained by cooking at the same final temperature, starting from a green juice fraction of the same composition, where the area diameter and, where appropriate, the area area are measured by a method comprising the following steps:
a) we place graph paper on a horizontal surface set with a spirit level,
b) Place a 185 mm diameter, flat-bottomed container on the graph paper,
c) a spreading ring with a diameter of 65 mm and a height of 20 mm is placed in the middle of the container,
d) coagulate 100 g of green liquor and allow to stand at room temperature for 3 minutes,
e) the precipitated plant protein coagulum is poured into the area ring and allowed to stand at room temperature for a further 3 minutes,
f) removing the area ring and allowing the plant protein coagulum to stand for two minutes,
g) measuring the area diameter and, if appropriate, the mean area height of the plant protein coagulum.
16. Figures 1-11. and a plant protein coagulum obtainable by the process described in any of paragraphs 1 and 15, or a plant protein coagulum as described in paragraphs 12 or 13, wherein the area of the plant protein coagulum is at least 30%, preferably at least 50% smaller and / or the plant protein coagulation area at least 30% higher, preferably at least 50% higher than that obtained from the green juice fraction of the same composition, cooked at the same final temperature
W lift
-5 is the area diameter of the plant protein coagulum, where the area diameter and, if appropriate, the area height are measured by the method described in paragraph 9.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figure 1 illustrates the biorefinery structure of a green spruce leaf protein operating by the method of the present invention, coagulation of green juice in a step with a microwave.
Figure 2 illustrates the biorefinery structure of green alfalfa leaf protein using the process of the present invention, coagulation of alfalfa green juice in several steps combined with centrifugation and heat transfer.
Figure 3 illustrates the biorefinery structure of a green grass leaf protein using the method of the present invention, coagulating the green juice of the grass in one step with a microwave.
Figure 4 illustrates the biorefinery structure of the green foliage protein of the present invention, the coagulation of grass green juice in several steps combined with centrifugation and heat transfer.
Figure 5. Macroscopic image of alfalfa LFK coagulated with different forms of heat transfer at 80 ° C.
Figure 6. Recordings of filtered leaf protein concentrates after precipitation of alfalfa green juices by different heat transfer methods. (A) Filtration of green LFK coagulated by cooking / steam blowing. (B) Filtration of green LFK coagulated by the method of the invention.
Figure 7. The results obtained by the cylindro-viscometric measurement method are illustrated in Figures 7A for alfalfa and wheatgrass. (A) Cylindro-viscometric area of alfalfa coagulated by cooking LFK. (B) 20 Cylindro-viscometric area of alfalfa coagulated by steam blowing. (C) Cylindro-viscometric area of alfalfa coagulated by the method of the present invention. (D) Cylindroviscosimetric area of LFK wheat coagulated by cooking. (E) Cylindro-viscometric area of wheat grass coagulated by steam blowing. (F) Cylindro-viscometric area of wheat grass coagulated by the process of the present invention.
Figure 8. Mass results of the fractions (green LFK, white LFK and yellow juice) obtained during the multi-stage coagulation of alfalfa green juice combined with centrifugation and heat transfer. (A) Alfalfa white LFK coagulated by direct cooking. (B) Steam-coagulated alfalfa white LFK. (C) Alfalfa coagulated by the process of the present invention is white LFK. (D) Alfalfa green LFK coagulated by direct cooking. (E) Steam-coagulated alfalfa green LFK. (F) Alfalfa green LFK coagulated by the process of the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Explanation of terms in the description
Pressed fiber: the fraction of press residue obtained during the pressing of green biomass (leaf stalk), including fibers, intact or shredded tissue fragments and cells.
Green juice: the aqueous fraction obtained during the pressing of green biomass (leaf stem), including 35 intact cells, cell debris, organic molecules released during the extraction. From a chemical point of view, it is considered to be a coarse dispersion system in which the dispersed phase contains particles in the microscopic range in terms of size. The dispersion medium is on the one hand a real solution of macromolecular colloids of proteins and on the other hand a real solution of sugars and phytonutrients.
W
Ml
T
-6Brown juice: a liquid, dispersed system obtained from a green juice by a one-step heat coagulation process (i.e., the green juice fraction is subjected to heat transfer without first separating the chloroplast fraction and the cytoplasmic fraction by centrifugation, for example).
Yellow juice (cytoplasmic fraction): the supernatant from the green juice separated in the first step by a 'multi-stage coagulation of green juice combined with centrifugation and heat transfer' method. Hereinafter, a liquid, dispersed system remained after coagulation with combined heat exchange (combined heat exchanger and microwave) heat transfer. The cytoplasmic fraction is the supernatant fraction separated from the green juice, free of chloroplasts, fiber and cell debris.
Green pellet (chloroplast fraction): the precipitated fraction obtained from green juice by centrifugation as orthokinetic coagulation using the 'multi-stage coagulation of green juice combined with centrifugation and heat transfer' method. The chloroplast fraction is the fraction separated from the green juice, which also contains chloroplasts, heavier fibers and cell debris.
“Multi-stage coagulation of green juice combined with centrifugation and heat transfer”: a multi-stage protein coagulation method in which two qualitatively and quantitatively different vegetable protein fractions are obtained. To do this, the green juice must first be separated by centrifugation / sedimentation. In the second step, both the supernatant (cytoplasmic fraction, yellow juice) and the pellet (as a green pellet) are coagulated by coagulation to obtain the green and white plant protein coagulates.
Green LFK: green vegetable protein coagulum (leaf protein concentrate) precipitated from green pellets by the 'multi-stage coagulation of green juice combined with centrifugation and heat transfer' process.
White LFK: a light-colored (distinguished white) plant protein coagulum (leaf protein concentrate) coagulated from the chlorophyll-free supernatant separated by centrifugation during separated precipitation.
Coherent colloidal systems: they are formed in such a way that the energy gain from the cohesion between the dispersed particles is greater than the thermal motion (Brownian motion) so that the particles combine to form a deformable system with a different framework
Incoherent colloidal systems: they are formed in such a way that the dispersed particles are independent of each other because the kinetic energy of the heat movement is sufficient to overcome the attractive forces. thus, the system is fluid in nature.
Cylindro-viscometry: a self-developed, generally used rheological method which, in connection with the present patent process, is used to quantify the physicochemical nature of the juice protein concentrates obtained by various heat treatment processes.
The method is described below:
• Laying graph paper on a horizontal surface with a spirit level • Place a 185 mm diameter petri dish with a 65 mm diameter and 20 mm high area ring in the middle.
• After coagulation of 100 g of green juice by different heat methods, incubation time of 3 minutes at room temperature
«Η • pouring the precipitated plant protein coagulum into the area ring and incubating for an additional 3 minutes at room temperature • removing the area ring and then incubating for 2 minutes at room temperature until the maximum LFK area is reached · measuring the area diameter and mean height of the plant protein coagulum
Hydrophilic (or lyophilic) colloid: characteristic of colloids where the dispersion medium is water. A strong interaction develops between the water molecules as well as the dispersed particles, thus creating a hydrate shell that stabilizes the particles. Native proteins are such hydrophilic colloids.
Discontinuous coagulation: is caused by the collision of particles, which can be caused by thermal movement (perikinetic) 10 or unidirectional (orthokinetic) external force (gravity, centrifugal, etc.). These can cause the system particles to stick together.
As used herein, the word "about" when used in connection with a temperature value means a temperature which differs from the given temperature by at most 5, preferably at most 2 ° C, particularly preferably at most 0.5 ° C.
As used herein, the term "substantially non-adherent" means that up to 10%, preferably up to 5%, particularly preferably up to 2% of the precipitated proteins in the process adhere to the devices, vessels or containers used in the process. , on the surface of pipes, particularly preferably the degree of adhesion does not exceed 0.5% (w / w).
As used herein, production under industrial conditions is defined as the production of more than normal household or laboratory amounts of plant protein coagulants. Industrial conditions are characterized by, for example, continuous operation, the use of a magnetron with a rated power of at least 2, preferably at least 5, particularly preferably at least 10 kW, or a microwave liquid handling (magnetron) with a power of more than 1 tonne / hour, or more than 5 kg, preferably more than A process for the preparation of 10 kg, preferably more than 25 kg of plant protein coagulates.
In the production of the plant protein coagulum, the freshly squeezed green matter from the already known freshly mowed green plants or the senate prepared and stored therefrom is separated from the fiber-containing fraction, preferably without the addition of chemicals and other substances.
In the process of the present invention, the green juice fraction obtained by pressing from green plants is subjected to a specific combination of successive different heat transfer methods to produce a compact, gel-like, coherent colloidal plant protein coagulum with a macromolecularly dispersed structure.
In the process (single-stage coagulation), the green juice fraction is preheated to a temperature of up to about 60 ° C, preferably about 40-60 ° C, more preferably about 40-50 ° C, by a heat transfer process other than microwave radiation, preferably in a heat exchanger. The preheated green juice fraction is then passed through a tube coil and / or spiral placed in a microwave field, preferably in continuous operation. In the microwave field, the core temperature of the green juice is reached by 8085 ° C by controlling and / or selecting the length and diameter of the tube snake and / or spiral, the flow rate of the green juice containing the incoming leaf protein chloroplast coagulate and the microwave energy. At this temperature, the green juice flowing in the microwave space. cytoplasmic protein fraction
-821045 47 is completely denatured and typically assumes a coherent, colloidal dispersed state. In the process of discontinuous coagulation, it becomes visibly contiguous and visible to the naked eye. Unexpectedly, our new discovery that this denatured protein matrix encapsulates and / or surrounds, partially envelops, colloidal, dispersed chloroplast leaf proteins coagulated at lower temperatures. These 5 chloroplast leaf protein foci continue to grow under the influence of the microwave field.
However, it is an unexpected new discovery that the resulting compact, macromolecularly dispersed plant protein coagule comprising the compact chloroplast + cytoplasmic fractions thus obtained does not adhere to the inner wall of the serpentine and / or coil as it exits the microwave field. On the contrary, during coagulation, the so-called in a brown juice, as in a dispersion medium, it became a shape-retaining, compact, and 10 continued to flow in this form with the liquid stream.
In another embodiment of the method (two-step coagulation), the green juice fraction is fractionated into a chloroplast fraction (green pellet) and a yellow juice fraction (supernatant = cytoplasmic fraction), for example by centrifugation / sedimentation. The chloroplast fraction (green pellet, microscopically dispersed fraction) is preheated by a heat transfer method other than microwave radiation, preferably in a heat exchanger, to a temperature of up to about 60 ° C, preferably about 40-60 ° C, particularly preferably about 40-50 ° C. The chloroplast fraction thus preheated is passed through a tube coil and / or spiral placed in a microwave field, preferably in continuous operation. Unexpectedly, it is a new discovery that the resulting leaf protein thus containing a green, coherently dispersed macromolecular colloid comprising a chloroplast fraction does not adhere to the inner wall of the serpentine and / or coil without browning. On the contrary, it remains afloat with the liquid stream, fully preserving the consistency below denaturation and the coagular structure formed. The cytoplasmic fraction (supernatant) is preheated by a heat transfer method other than microwave radiation, preferably in a heat exchanger, to a temperature of up to about 60 ° C, preferably about 4060 ° C, more preferably about 40-50 ° C. The cytoplasmic fraction thus preheated is passed through a tube coil and / or spiral placed in a microwave field, preferably in a continuous operation. Unexpectedly, a new discovery is that the resulting yellowish-white coagulations, including the cytoplasmic fraction of the leaf protein (white LFK), do not adhere to the inner wall of the serpentine and / or coil. On the contrary, it floats further in the yellow juice that separates in one step during denaturation, fully preserving its compact consistency and formed gel-like, coherently dispersed system than in a dispersion medium. This structure differs in all respects from the incoherent, dispersed nature of the vegetable protein coagulum produced by cooking or steam blowing.
The process according to the invention is particularly suitable for the production of plant protein coagulates on an industrial scale, since the structure resulting from a certain combination of different modes of communication allows the proteins to adhere to the surface of the devices, containers and tubes used in the process. cleaning costs can be significantly reduced. In the process 35 of the present invention, the heating by a heat treatment process other than microwave radiation is preferably performed in a heat exchanger.
In the process, the frequency of the microwave field generated by the magnetron is preferably 2.5 GHz. In this space, the microwave vibrates the dipolar molecules of water and other compounds in the vegetable juice,
-9or rotates. Such disordered vibrations of molecules are interpreted by statistical physics as temperature. The microwave treatment device can be formed from one space or by connecting several microwave fields in series and / or by connecting them in any way.
In the process according to the invention, the tube snake and / or spiral is a food grade tube with good heat resistance, preferably a silicone or Teflon tube.
The advantage of the process according to the invention is that, unlike other heat transfer processes, the coagulates are not subjected to significant mechanical action and consequent damage during their formation, which affects the resulting structure. Although the exact mechanism of structure formation remains to be elucidated, our experiments have shown that heating with microwave radiation in the higher temperature range (above 60 ° C, especially above about 80 ° C, especially at the temperatures required for the precipitation of Rubisco proteins) coagulate structure is different from that seen in these processes. The combined heating used in the process of the present invention is advantageous not only because the resulting coagulation is a material with a coherent colloidal system and macromolecularly dispersed structure, but also because the combined heat transfer can be used in industrial conditions to overcome many of the disadvantages of the prior art ( for example, the introduction of large amounts of water, the need for decantation, the addition of additives, the large-scale deposition of precipitated proteins on the surface of the devices, so that there is a risk of clogging and explosion during continuous operation, high energy consumption).
One of the advantages of the present invention is that it eliminates the steam coagulation-induced protein coagulation from green juice, while at the same time eliminating the increase in water content associated with steam blowing. As shown in Table 2 of Example 1 and Table 4 of Example 2, regardless of whether a one-step or multi-step precipitation method combined with centrifugation is used, a significant excess of water is always introduced into the system by steam injection. A further advantage of the present invention is that it allows cost-effective microwave-based internal energy transfer in the green juice fractions in continuous operation, partially or completely independent of species. A further advantage of the present invention is that it allows the maximum and controlled recovery of true native proteins (10000-50000 daltons) in the green juice in an incoherent system in a controlled manner by coagulation. The great advantage of the method is that the proteins coagulated by the combined heat transfer are converted into macromolecular colloids with a constant, coherent structure. In the conventional heat transfer methods known and used so far, the colloidal proteins in the green juice are denatured and coagulated to form dispersal colloids with an incoherent system. However, a further feature of the present invention is that it allows the resulting compact, gel-like coagulates to be efficiently dehydrated in a low energy manner by means of known, preferably compression-operated, continuous devices. A further advantage of the method is that the coagulating proteins are not deposited on the surface of the devices, thus allowing continuous operation.
The vegetable protein coagulum obtainable by the process according to the invention, discontinuous coagulation, is particularly suitable for the production of food, food additive, feed, feed additive, since its structure . By the method of the invention
- The vegetable protein coagulants that can be produced are therefore particularly suitable for the production of vegetable protein concentrate (leaf protein concentrate, LFK, LPC).
Unexpectedly, a new discovery is that 60-75% of the brown juice or yellow juice flows out by gravity when the hot gel-like coagulant material produced by the process of the present invention is applied to a sieve, filter or endless conveyor belt.
The dripped warm plant protein coagulum produced by the process of the present invention is preferably subjected to external pressure in this consistency on a densely woven web, under which conditions its moisture content is reduced to 3035% without loss of the elastic structure of the coagulum.
The vegetable protein concentrate prepared by the process according to the invention, dehydrated to a moisture content of 30-35%, can be dried in a known manner and / or mixed in any proportions with the carrier which best suits its purpose, both before and after final drying. The water content of the product obtained is preferably 10-12%. The concentrate can be stored in an enclosed space, in the dark and / or under a protective gauze in a manner and efficiency already known.
The dripped, squeezed brown juice obtained at about 80 ° C in the process of the present invention can be used to preheat the fresh green press by returning it to the heat exchanger.
The invention furthermore relates to a process in which the starting green juice is obtained from, but not limited to, alfalfa, red clover, partridge, lupine, soybean and other annual and perennial leguminous species, as well as maize, oats, wheat, millet, sorghum, Chinese reeds, bananas and other annual and perennial grasses, as well as sunflowers, Jerusalem artichokes, Syplhium sp. and leaves of annual and perennial plants and trees that provide large amounts of green biomass, such as acacia, poplar, willow, and emperor trees, and so on.
The vegetable leaf protein concentrates prepared by the process of the present invention can be used in the manufacture of food products, feed products, fermentation media or cosmetic products.
The vegetable leaf protein concentrates prepared by the process of the present invention can also be used as a carrier, as a base for a flavoring or flavoring agent, as a functional additive or as a fermentation nutrient.
Examples of food products include broth, muesli bars, confectionery, sports drinks, dietetic products, and enteral nutrition products. The feed products are preferably feeds for young animals, feeds for piglets, feeds for calves and feeds for pets (pets). The cosmetic products are preferably body lotions and shampoos. Plant biostimulant suspensions can also be prepared from the materials of the present invention.
EXAMPLES
Example 1
Coagulation of alfalfa green juice in one step by the process of the invention ("combined", other than microwave heating (heat exchanger) and microwave heating), compared to direct cooking (heated by magnetic stirring) and steam blowing (high pressure steam generating)
- 11 Sampling: 27 June 2016
Starting quantity: 100 g of green juice
Number of repetitions: 4
Method:
green juice pH: 5.87 green juice BRIX value: 9.7 • direct precipitation of green juice, ie discontinuous coagulation by three different heat treatment methods (80 ° C) = perikinetic coagulation:
• evaluation of the differences between the obtained precipitated plant protein coagulum by visual and cylindrical viscometric measurements
Table 1. Duration of heating green juices of the same weight (100 g) to 80 ° C by different heat transfer methods
Result
A macroscopic image of the results of the coagulation of alfalfa green juice in one step is illustrated in Figure 5.
Table 2: Fresh weight data from multi-stage coagulation of alfalfa green juice combined with centrifugation (80 ° C).
After precipitation of alfalfa green juices by different heat transfer methods, plant protein coagulations were filtered. The visual experiences are shown in Figure 6. Following the precipitation of alfalfa green juices by different heat methods, a cylindro-viscometric method was developed and used to physically measure the different chemical structure of plant protein coagulates.
To verify that the structural differences in the plant protein coagulum obtained by different heat transfer methods were not only true for alfalfa, measurements were also performed on wheatgrass samples.
M'S
- 12Description of the cylindrical viscometric method:
• Laying graph paper on a horizontal surface • Place a 185 mm diameter petri dish with a 65 mm diameter and 20 mm high area ring in the center.
· After coagulating 100 g of green juice by different heat methods, 3 minutes incubation time at room temperature • pouring the precipitated plant protein coagulum into the area ring and an additional 3 minutes incubation at room temperature • removing the area ring and then 2 minutes incubation at room temperature until the maximum LFK area -coagulum area diameter and mean height measurement
Result
The results obtained by the cylindro-viscometric measurement method are summarized in Table 3 and illustrated in Figures 7A for alfalfa and wheatgrass.
Table 3: Quantified results of cylindro viscometric measurement
Example 2 wi / i
Η CM
Coagulation of alfalfa green juice in several stages combined with centrifugation and heat transfer. The heat transfer coagulation phase shows a comparison of the direct cooking and steam blowing methods of the present invention.
Sampling: June 27, 2016
Starting quantity: 50 g of green juice
Description of the method Green juice pH: 5.86 Green juice BR1X value: 8.7 · First step separation of green juice by centrifugation: 3,000 rpm, 15 minutes • Separation of supernatant and green pellet • Precipitation of green pellet by three different heat transfer methods (final temperature: 80 ° C) • the resulting coagulate is hereinafter referred to as green LFK • precipitation of the supernatant by three different heat transfer methods (final temperature: 80 ° C) · separation of the coagulate from the supernatant by centrifugation: 6000 rpm, 10 minutes
- 131% e ©
pH • fractions obtained after centrifugation: yellow juice as supernatant and pellet as white LFK
Result
The mass results of the fractions (green LFK, white LFK and yellow juice) obtained during the multi-stage coagulation of alfalfa green juice by centrifugation and heat transfer are summarized in Tables 4–5 and illustrated visually in the macroscopic image of Figure 8.
Table 4: Fresh weight data from multi-stage coagulation of alfalfa green juice combined with centrifugation (80 ° C)
Table 5: Dry weight data from coagulation of alfalfa green juice in several steps combined with centrifugation.
Green LFK dry weight (g) White LFK dry weight (g) Cooking 2,166 ± 0.48 a 0.308 ± 0.088 a Steam blowing 2,088 ± 0.416 a 0.234 ± 0.101 a Combined 2.454 ± 0.498 a 0.252 ± 0.052 aClaims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU1800041A HU231226B1 (en) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Process for the preparation of plant protein coagulum |
PCT/HU2019/050003 WO2019150144A1 (en) | 2018-01-31 | 2019-01-28 | Method for producing plant protein coagulum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU1800041A HU231226B1 (en) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Process for the preparation of plant protein coagulum |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HUP1800041A2 HUP1800041A2 (en) | 2019-08-28 |
HU231226B1 true HU231226B1 (en) | 2022-03-28 |
Family
ID=89992625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU1800041A HU231226B1 (en) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Process for the preparation of plant protein coagulum |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
HU (1) | HU231226B1 (en) |
WO (1) | WO2019150144A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
HUP2100223A1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-28 | Debreceni Egyetem | Culture medium containing fermented vegetable brown juice |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1128336A (en) | 1964-09-28 | 1968-09-25 | Budapesti Mueszaki Egyetem | Plant extract |
US3775133A (en) | 1971-08-02 | 1973-11-27 | W Batley | Fractionation of alfalfa wetted with molasses serum |
US3823128A (en) * | 1972-05-16 | 1974-07-09 | Us Agriculture | Preparation of edible protein from leafy green crops such as alfalfa |
US4250197A (en) | 1976-10-25 | 1981-02-10 | Vepex Fovallalkopasi Iroda Rt. | Method for processing plant protein |
US4421682A (en) * | 1981-04-06 | 1983-12-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Heating of proteinaceous liquids |
NL1000835C2 (en) | 1995-07-18 | 1997-01-21 | Avebe Coop Verkoop Prod | Feed compositions. |
NL1010976C2 (en) | 1999-01-06 | 2000-07-07 | Avebe Coop Verkoop Prod | Separating and recovering components from plants. |
US7442391B2 (en) * | 2002-01-25 | 2008-10-28 | Integrated Botanical Technologies, Llc | Bioactive botanical cosmetic compositions and processes for their production |
US8277852B2 (en) * | 2002-01-25 | 2012-10-02 | Akzo Nobel Surface Chemistry Llc | Bioactive botanical cosmetic compositions and processes for their production |
DE102011077921A1 (en) | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Biorefinery.De Gmbh | Device, useful for continuous extraction of proteins from plant press juices, comprises coagulation device, which is divided in four regions that are separated from each other by respective lock, heated template pool, and steam generator |
US20180206523A1 (en) * | 2014-06-26 | 2018-07-26 | Biotest Aps | A method of providing functional proteins from a plant material |
-
2018
- 2018-01-31 HU HU1800041A patent/HU231226B1/en unknown
-
2019
- 2019-01-28 WO PCT/HU2019/050003 patent/WO2019150144A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019150144A1 (en) | 2019-08-08 |
HUP1800041A2 (en) | 2019-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7365027B2 (en) | Circulation mill, its operating method, and products processed with the circulation mill | |
RU2198548C1 (en) | Method of producing extract from plants stevia rebaudiana bertoni | |
US9346924B2 (en) | Dandelion processes, compositions and products | |
US20210040414A1 (en) | Extraction systems and methods | |
KR101573712B1 (en) | Device of manufacturing a granular amino-acid feedstuff and fertilizer and method of manufacturing thereof | |
CN1943391B (en) | A kind of compound extraction method of plant leaf protein | |
CN105685967A (en) | Production method of premna microphylla dry powder | |
US10087577B2 (en) | Systems, devices and methods for agricultural product pulping | |
CN104642712B (en) | A kind of extracting method of Ovum Limax white matter powder | |
HU231226B1 (en) | Process for the preparation of plant protein coagulum | |
WO2015119769A1 (en) | A system for and method of converting agricultural waste to animal feed and other valuable raw materials | |
JPH0691795B2 (en) | Animal feed prepared by treating sugar cane | |
CN109906035A (en) | Method for manufacturing processed soy protein products | |
CN105199833B (en) | A kind of comprehensive processing method of dried ginger slices and ginger oil | |
CN108421279A (en) | A kind of method that frequency sweep ultrasonic strengthens Subcritical Water Extraction arrowhead nutritional ingredient | |
CN207066167U (en) | A kind of garlic oil production heat sink | |
DK181136B1 (en) | Apparatus, method and use for comminuting green leaved biomass | |
CN105461822B (en) | A kind of method of active ingredient in extraction silkworm excrement | |
CN213119864U (en) | Camellia seed cleaning and drying machine | |
RU2346456C1 (en) | Method of producing protein isolate of chickpea raw material | |
CN110715528A (en) | Camellia seed cleaning and drying machine | |
RU2409971C1 (en) | Concentrated protein products and method of their production | |
CN213788887U (en) | Antrodia camphorata dropping pill forming device | |
EP3619328B1 (en) | Method of processing sugar cane | |
CN109936982A (en) | Processed protein products |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GB9A | Succession in title |
Owner name: "TEDEJ" AGRARTERMELOE ES SZOLGALTATO ZARTKOERUEEN MUEKOEDOE RESZVENYTARSASAG, HU Free format text: FORMER OWNER(S): DEBRECENI EGYETEM, HU |