СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ В ЖИДКОЙ И ТВЕРДОЙ ФОРМЕ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2021 года по МПК A61K36/15 A61K36/899 A61K131/00 C05F11/02 

Изобретение относится к способу получения биологически активных жидкостей и биологически активных твердых добавок из растительного сырья в качестве добавок в пищевые продукты и напитки, а также к получению кормовых добавок, использующихся в рационах сельскохозяйственных и домашних животных и птицы.

Кроме того, жидкости, полученные по данному изобретению, обладают положительной биологической активностью при выращивании сельскохозяйственных культур.

С 1990-х годов проводится большое количество исследований по получению гуминовых кислот и, как правило, сопровождающих их фульвиевых кислот в виде жидких растворов и твердых субстанций, их содержащих. Выявлен ряд выдающихся свойств гуминовых и фульвиевых кислот в их способности к росту сельскохозяйственных культур и животных, а также положительного влияния на здоровье человека.

Московская Государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.Н. Скрябина опубликовала «Применение лигногумата в птицеводстве (методические рекомендации)», (Москва. 2004 г). В рекомендациях отмечается: «В последние годы достигнуты убедительные результаты использования веществ гумусовой природы в качестве биологически активных добавок к кормам в птицеводстве. В незначительных дозах, гуминовые вещества оказывают существенное воздействие на основные звенья обмена веществ, что повышает продуктивность птицы и сопротивляемость ее к неблагоприятным условиям среды.

Биологическую активность гуминовых веществ исследователи связывают с влиянием их на окислительно-восстановительные процессы, и этот эффект объясняют наличием в составе гуминовых кислот химических группировок (полифенолы, оксихиноны, хиноны), которые играют роль переносчиков водорода и активаторов кислорода, что и стабилизирует в живом организме внутриклеточное дыхание. Вместе с тем, гуминовые кислоты являются не только источником энергии, но и биологически активным субстратом, катализирующим обменные процессы. Наконец, гуминовые кислоты стимулируют работу поджелудочной и эндокринной желез, улучшают перевариваемость компонентов в кормах.

НПО «РЭТ» совместно с кафедрой птицеводства и болезней птиц МГАВМ и Б им. К.Н. Скрябина и специалистами ведущих птицеводческих предприятий провели многочисленные исследования на птице яичного и мясного направления продуктивности. Результаты этих исследований подтвердили высокую биологическую и экономическую эффективность лигногуматов в качестве кормовой добавки и имуномодуляторов. Было установлено, что лигногумат калия или натрия не токсичен для птицы в рекомендуемых дозах и обладает стимулирующим действием на продуктивность. Лигногумат калия - препарат в жидкой форме (20% раствор) давали курам-несушкам с питьевой водой в разведении 1:20, по 60 мл на 1 кг живой массы, 1 раз вдень. При этом интенсивность яйцекладки повысилась на 5,3% по сравнению с контрольными данными. Так же были проведены опыты по применению лигногумата на рост и развитие цыплят. Было отмечено, что введение в рацион препарата способствовало лучшему росту и развитию цыплят на 3,4%, по сравнению с контролем. При этом, лучшие результаты были получены при применении лигногумата натриевого в дозе 20 мл на сухое вещество на 1 кг живой массы.

В патентном документе DE 102015100645 A, 21.07.2016, «Производство сыпучего удобрения на основе жидких гуминовых и фульвокислот, а также твердого неорганического и органического вещества в качестве добавки в воду и почву для положительного влияния на баланс питательных веществ» указано (0017): «Классическим методом получения гуминовых кислот является экстракция торфа или бурого угля, разбавленного водным раствором гидроксида натрия или калия.»

Гуматы растворяются в экстракционном растворе и разделяются фильтрацией, декантацией или ценрифугированием из нерастворенных торфяных или угольных компонентов. После подкисления экстракта избыточной минеральной кислотой образуются нерастворимые в воде гуминовые кислоты, которые могут быть разделены. Однако, как указано в патенте CN 1098437 A, 08.02.1995: «В связи с технологической сложностью, вложениями в технологическое оборудование, низкой эффективностью, часто экстракт содержит значительное количество вредных веществ и ограничен сырьевыми материалами».

В соответствии с патентом CN 1098437 A, 08.02.1995, получение раствора гуминовой кислоты предусматривает:

- 1. измельчение: сначала стебли и листья (листья, ветки, хлопковые стебли, стебли кукурузы, цитрусовые), семена (касторовые, конопляные, хлопковые, подсолнечные и т.д.) и крупы (кукуруза, просо, сорго и т.д.) с измельчением до 20-80 меш.;

- 2. смешивание для первой ферментации в соотношении: стебли и листья 45-55%, семена 15-20%, злаки 8-12%, вода 20%, и загружают в бродильный чан при температуре - 20-35°С. Естественное брожение 2-3 дня с повышением температуры до 60-70°С;

- 3. вторичная ферментация, с добавлением 5-10% дрожжевых ферментов и снижением температуры до 32-36°С, брожение 3-4 дня;

- 4. экстрагирование продукта ферментации 1-2% раствором щелочи в течение 6-8 часов при комнатной температуре, затем экструдирование с помощью экструдера, при этом фильтрат представлял собой питательный раствор гуминовой кислоты;

- 5. стерилизация и упаковка, раствор стерилизовался при температуре 121°С.

В патенте утверждается, что «в качестве кормовых добавок смесь используется не только для увеличения производства молока, яиц, домашнего скота, а также для повышения иммунитета и устойчивости к болезням, полученное экологически чистое мясо и яйца являются идеальным дополнением».

Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что смесь в медицине и производстве напитков также имеет широкий спектр применения. Жидкий компонент этого вещества также влияет на патогенные организмы, воспаление, кровотечение, рак и т.д., а также может улучшать иммунную функцию.

Поэтому, во многом, разрабатываются новые способы получения гуминовых кислот как из различных видов органического сырья, так и особенностей их получения. Так, в патенте РФ №2112763, 10.06.1998, описан способ получения жидкого биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ путем щелочной экстракции с последующей нейтрализацией вытяжки, отличающийся тем, что в качестве исходного гумусосодержащего вещества используют навозные отходы животноводческих предприятий, предварительно прошедшие биотехнологическую переработку для получения компоста, дополнительно из компоста выделяют водную бактериальную суспензию, для получения которой компост замачивают в воде, экстрагируют из него бактериальную массу в водный раствор, полученную бактериальную суспензию отделяют от твердой фракции компоста, а щелочной экстракции подвергают полученную твердую фракцию, причем экстракцию выдержки проводят 0,1-1,0 н. раствором щелочи при 20-50°С с последующим отделением жидкого экстракта, при этом последний смешивают с бактериальной суспензией и отстаивают для получения целевого продукта.

Результаты полевых опытов показали высокую эффективность препарата: урожайность озимой пшеницы увеличилась на 11,3-12,4%, ячменя ярового на 11,3-15,5%. Однако сложность способа, изложенного в данном патенте, привела к отказу от его применения и прекращению действия патента с 01.01.2002 г.

В патенте РФ 2296731, 10.04.2007, описан способ получения комплексных гуминовых органоминеральных удобрений, включающий смешение каустобиолитов угольного ряда с минеральными удобрениями и щелочами, обезвоживание, гранулирование и тепловую сушку гранул, который отличается тем, что предварительно получают гуминовые кислоты и гуматы путем кавитационного диспергирования каустобиолитов в водном растворе щелочей до полного выхода гуминовых кислот с последующим получением гуматов путем добавления гидроксидов, карбонатов и гидрокарбонатов калия, натрия, аммония и кавитационного диспергирования до достижения температуры смеси 80-90°С, получают органоминеральную составляющую путем кавитационного диспергирования в водной среде лигноцеллюлозного сырья, минеральных удобрений и микроэлементов, а также органоуглеводную составляющую путем кавитационного диспергирования в водной среде городских твердых бытовых отходов до перевода крахмалов в легко усваиваемые вещества, гидролизации жиров до низкомолекулярных карбоновых кислот, после чего осуществляют смешивание всех полученных составляющих удобрения, кавитационную гомогенизацию смеси, обезвоживание, гранулирование и тепловую сушку гранул.

Однако данный патент не был реализован и прекратил свое действие 04.05.2008 года.

В патенте РФ 2420500, 10.06.2011, описан способ получения органоминеральных удобрений, включающий смешение каустобиолитов угольного ряда с минеральными удобрениями, щелочами, лигноцеллюлозной составляющей и высокотоксичными отходами сельскохозяйственного производства, обеззараживание, обезвоживание и передачу на гранулирование, характеризующийся тем, что предварительно получают гуматы быстрого действия путем кавитационного диспергирования каустобиолитов в водном растворе щелочей до полного выхода гуматов и достижения температуры 75-90°С, или гуматы пролонгированного действия путем кавитационного диспергирования каустобиолитов в водном растворе кислоты до достижения температуры 60°С, а затем добавляют щелочь и диспергируют до набора температуры 75-90°С и получения гуматов с регулируемым высвобождением действующего вещества, получают лигноцеллюлозную составляющую быстрого действия путем кавитационного ферментационного диспергирования сырья в водном растворе с добавлением закваски из термофильных бактерий с участием химической и каталитической ферментации, или лигноцеллюлозную составляющую пролонгированного действия путем кавитационного диспергирования сырья в водном растворе минеральных удобрений и микроэлементов с добавлением свиного навоза или птичьего помета до набора температуры 75-90°С, высокотоксичные отходы сельскохозяйственного производства - свиной навоз и птичий помет, составляющие органическую часть удобрений, перерабатывают в составляющую быстрого действия путем кавитационного диспергирования сырья в водном растворе термофильных бактерий с химическим и каталитическим воздействием и составляющую пролонгированного действия путем кавитационного диспергирования сырья в водном растворе минеральных удобрений и микроэлементов до набора температуры 75-90°С, угнетение всех бактерий, микробов, возбудителей болезней, яиц глистов, семян растений, не потерявших своей всхожести, осуществляют путем кавитационного диспергирования и оказания на бактерии механического, теплового, электрического и химического воздействия, обезвоживание органоминеральной суспензии проводят путем распыления нагретой до 75-90°С суспензии в вакууме с организацией взрывного кипения, тонкого распыления и быстрого обезвоживания.

Лигноцеллюлозная составляющая удобрений готовится для удобрений быстрого и пролонгированного действия.

а) Подготовка лигноцеллюлозного сырья для удобрений пролонгированного действия и его кавитационная обработка осуществляется по описанной выше технологии.

б) Подготовка лигноцеллюлозного сырья для удобрений быстрого действия заключается в проведении химической анаэробной или каталической ферментации.

- При химической ферментации для обеспечения гидролиза целлюлозы добавляются минеральные кислоты, которые обеспечивают получение из целлюлозы крахмала, сахара. По окончании процесса химической ферментации суспензию нейтрализуют гидроксидом натрия или калия.

- При католической ферментации лигноцеллюлозного сырья применяются катализаторы, разработанные институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН.

Анаэробная ферментация с участием термофильных бактерий, применяется для разложения растительного сырья (костра льна, солома, подсолнечная шелуха). При ферментации с участием термофильных бактерий в емкость для ферментации наливают воду, засыпают легкоцелюлоидное сырье и закваску из термофильных бактерий. Затем смесь направляют в кавитационный аппарат с мягким режимом кавитации, а из него снова в емкость и т.д.

Кавитационно ферментативную обработку смеси ведут до достижения ею температуры 80°С, после чего суспензию оставляют в емкости до остывания до 40°С.

Известен способ получения раствора биологически активных веществ из птичьего помета, описанный в патенте РФ 2687452, 13.05.2019. Способ включает предварительное измельчение и гомогенизацию птичьего помета с последующим проведением стадии гидролиза в присутствии щелочного раствора и стадии анаэробной ферментации в мезофильном режиме при влажности 90-93% масс. дальнейшую сепарацию полученной после стадии анаэробной ферментации суспензии с отделением жидкой и твердой фазы, использование части жидкой фазы на стадиях гидролиза и анаэробной ферментации и выведение оставшейся части жидкой фазы в качестве раствора биологически активных веществ, который отличается тем, что стадию гидролиза проводят в две ступени: первую ступень осуществляют не менее одних суток при температуре 25-30°С, влажности 85-87% масс. начальном показателе рН среды 8,3-8,5, в присутствии раствора гидроксида калия или гидроксида натрия или их смеси, вторую ступень осуществляют при температуре 34-36°С, влажности 88-90% масс. начальном показателе рН среды 7,6-7,8, стадию анаэробной ферментации проводят при температуре 34-36°С, начальном показателе рН среды 7,0-7,3, при этом часть жидкой фазы, полученной после сепарации, используют для разбавления суспензии до необходимой влажности на стадиях гидролиза и анаэробной ферментации, оставшуюся часть жидкой фазы выводят после температурной пастеризации в качестве раствора биологически активных веществ, а твердую фазу, полученную после сепарации, направляют на экстракцию водой с получением жидкого экстракта, который подают на измельчение и гомогенизацию, и твердого остатка, который используют в качестве улучшителя грунта. При этом раствор биологически активных веществ содержал 2,1-2,4% масс. гуминовых кислот и 1,3-1,7% масс. фульвиевых кислот.

При испытании раствора, при обработке семян огурцов, всхожесть увеличилась на 12%, биомасса проростков увеличилась на 7%.

В патенте РФ 2630281, 06.09.2017, «Добавка из растительного сырья», предлагается кремнийсодержащая добавка для пищевых и кормовых целей, а также для удобрений, включающая растительное сырье и дополнительный компонент, подвергнутые механохимической активации, при этом добавка из растительного сырья содержит рисовую шелуху и включает дополнительный компонент, выбранный из группы: растворимый сахар, и/или сода пищевая, и/или хелатирующее вещество катехинового типа, в количестве до 40% масс. и частицы добавки имеют размер меньше 100 нм. При этом указывалось, что новые добавки быстрее растворяются и обеспечивают в растворе высокую концентрацию мономерных форм диоксида кремния на уровне 100-110 мг/литр.

Добавка показала высокие результаты при откорме перепелов, гусей и поросят, а также в растениеводстве.

В патенте РФ 2528837, 20.09.2014 «Добавка из растительного сырья и способ ее получения» заявляется кремнийсодержащая добавка для пищевых и кормовых целей, а также для удобрений, включающая растительное сырье и компонент, выбранный из группы: растворимый сахар, и/или сода пищевая, и/или хелатирующее вещество катехинового типа, в количестве до 40% масс. подвергнутые механохимической активации, отличающаяся тем, что более 80% добавки после механохимической активации при температуре не выше 88°С имеют размер частиц менее 80 мкм. Добавка отличается тем, что в качестве растительного сырья содержит отходы производства муки, производства круп, в том числе рисовую шелуху, шелуху гречихи, шелуху овса, проса, овсяной крупы.

Добавка содержит от 10 до 100 мг/литр кремния.

Недостатком всех приведенных способов получения продуктов, содержащих гуминовые и сопутствующие им фульвиевые кислоты, является сложность и продолжительность по времени производства.

Задачей изобретения является разработка простого и экономичного способа получения биологически активных жидкостей и биологически активных твердых добавок из растительного сырья.

Поставленная задача решается разработкой способа получения биологически активных жидкостей и биологически активных твердых добавок из растительного сырья, которое предварительно измельчают, обрабатывают водным щелочным раствором при начальной щелочности суспензии не менее рН 12, влажности суспензии 85-90% масс. при температуре 35-50°С и времени обработки 5-8 часов, затем проводят разделение суспензии на жидкую и твердые части, пастеризацию жидкой части и высушивание твердой части с получением жидких и твердых биологически активных продуктов.

Способ предусматривает возможность проведения экстракции водой твердой части с последующим разделением, при этом водный раствор возвращают в процесс, а твердый остаток - на сушку и вывод из системы.

Выход активных веществ в биологически активной жидкости изменяют количеством щелочи по отношению к сухому веществу растительного происхождения от 4 до 10% масс. для гидроксида натрия, или от 5 до 14% масс. для гидроксида калия, или пропорционально их содержанию в смеси щелочей.

Биологически активные твердые продукты, полученные по предлагаемому способу, содержат значительное количество биологически активных веществ (гуминовых кислот, фульвиевых кислот, фолата (витамина В9), водорастворимого кремния), могут быть использованы в качестве биологически активных добавок (БАД).

Использование в заявляемом способе различного вида растительного сырья приводит к получению различного вида полезных веществ:

- шелуха шишек кедра - в основном для увеличения выхода гуминовых кислот;

- шелуха овса - в основном для увеличения выхода фульвиевых кислот;

- скорлупа орехов кедра, или сено зеленых стеблей пшеницы и/или ржи - в основном для увеличения выхода фолата (витамина В9);

- шелуха риса - в основном для увеличения выхода растворимого кремния;

- обжаренные зерна кофе - в основном для увеличения выхода гуминовых и фульвиевых кислот, причем остается приятный запах кофе.

Жидкие продукты, полученные из различных видов растительного сырья, могут быть смешаны в пропорциях, обеспечивающих оптимальное содержание биологически активных веществ в товарных формах.

Твердые продукты, полученные из различных видов растительного сырья, могут быть смешаны в пропорциях, обеспечивающих оптимальное содержание биологически активных веществ в товарных формах - биологически активных добавках (БАД).

При разработке предлагаемого способа получения биологически активных жидкостей и твердых биологически активных добавок из различных видов растительного сырья были проведены предварительные исследования.

Была использована шелуха подсолнечника, которая была размолота в два этапа, до мелкого состояния на стандартной мельнице для производства хлебопекарной муки. После помола сухой продукт был обработан раствором щелочи при температуре 35°С, влажности 88% масс. и рН 11,6.

После выдержки в течение 6 часов, прессованием суспензия была разделена на жидкую и твердую части. Анализ показал, что раствор содержит 0,07% масс. гуминовых кислот. Исследования были продолжены и при рН раствора, равном 12,3. При этом произошла резкая смена цвета суспензии до почти черного цвета и в течение 6 часов рН суспензии установилась на уровне 11,4. Анализ жидкой части показал содержание гуминовых кислот 0,41%) масс. фульвиевых кислот 0,23% масс.Кроме этого, определено значимое содержание фолата (витамина В9) - 65 мг/литр (суточная норма для человека 0,2 мг - Химическая энциклопедия т. 5, стр. 216, г. Москва, 1999 г.), а также растворимого кремния 63 мг/литр.

То есть переход щелочности суспензии с рН 11,6 до 12,3 увеличил содержание в растворе гуминовых кислот в 6 раз, не прибегая к другим химическим, биологическим или кавитационным воздействиям.

Кроме этого, в растворе появилось значительное количество фолата (витамина В9) (животные не способны к синтезу фолиевой кислоты). Фолат (витамин В9) применяется при профилактике и лечении макроцитарной анемии, при лейкопениях, хронических гастроэнтероколитах. Дополнительный профилактический прием фолата (витамина В9) полезен женщинам детородного возраста, беременным и кормящим матерям (Химическая энциклопедия, Т.5) и растворимого кремния (кремний отнесен к группе элементов, необходимых для нормального роста и развития организма животных и человека).

Были продолжены исследования данного способа на других видах отходов сельского хозяйства. Обработка щелочным раствором с рН 12,47 измельченной шелухи шишек кедрового ореха принесла неожиданный результат - раствор содержал 1,6% масс. гуминовых кислот, 0,31% масс. фульвиевых кислот и 144 мг/литр фолата (витамина В9) (700 суточных норм для человека), а также 5,8 мг/литр растворимого кремния.

Было исследовано измельченное сено, полученное из зеленой массы скошенной смеси ржи и пшеницы. При ощелачивании, при рН 12,1, раствор содержал 0,58% масс. гуминовых кислот, 0,29% масс. фульвиевых кислот, 620 мг/литр фолата (природного витамина В9, более 3100 суточных норм для человека) и 20,4 мг/литр растворимого кремния.

При обработке по предлагаемому способу скорлупы кедрового ореха было получено исключительно высокое содержание фолата (природного витамина В9) 1475 мг/литр в растворе и 3100 мг/кг в твердом продукте (7000 и 15000 суточных доз для человека соответственно).

При обработке по предлагаемому способу шелухи овса был получен раствор, содержащий 2,52% масс.(25200 мг/литр) фульвиевых кислот (по данным компании «СОЛГАР» США, суточная норма для человека фульвиевой кислоты составляет 14 мг).

Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что:

- увеличение подачи щелочи (смеси гидроксида натрия и гидроксида калия) в суспензию, с 5% масс. на сухое вещество до 7% масс. и до 7,8% масс. привело к увеличению содержания гуминовых кислот в растворе с 1,6% масс. до 2,27% масс. и 2,61%) масс. соответственно (Примеры 10, 11, 12).

- найдено неочевидное явление, что в суспензиях растительного сырья в щелочном растворе влажностью 85-90% масс. и температуре 35-50°С при превышении рН более 12 резко усиливаются химические реакции, приводящие после разделения суспензии через 5-8 часов выдержки на твердую и жидкую части, к появлению как в жидкой так и твердой частях высокого содержания биологически активных веществ - гуминовых кислот, фульвиевых кислот, фолата (природного витамина В9), водорастворимого кремния (Пример 2).

- изменяя соотношение щелочи к сухому веществу растительного происхождения в составе суспензии изменяется и содержание биологически активных веществ в конечных продуктах - жидких растворах и твердых продуктах (Примеры 9-13).

- при универсальности предлагаемого данным изобретением способа переработки разных видов растительного сырья можно получать экстремальное содержание отдельных биологически активных веществ в растворе (но не ограничиваясь), например, таких как фульвиевых кислот из шелухи овса (2,52% масс.) (Пример 23) или фолата (витамина В9) из скорлупы кедрового ореха (1475 мг/л) (Пример 13).

- если отдельные биологически активные жидкости, полученные по предлагаемому данным изобретением способу, смешивать в определенной пропорции, то можно получить конечные жидкости, содержащие оптимальное соотношение различных биологически активных веществ (Примеры 25, 26).

- если полученные по предлагаемому способу твердые биологически активные продукты, полученные из разных видов растительного сырья, смешивать в определенной пропорции, то могут быть получены твердые биологически активные добавки (БАД), содержащие оптимальное соотношение биологически активных веществ (Примеры 24, 27).

Биологически активные твердые продукты, полученные по предлагаемому способу, содержат значительное количество биологически активных веществ (гуминовых кислот, фульвиевых кислот, фолата (природного витамина В9), водорастворимого кремния), могут быть использованы в качестве биологически активных добавок (БАД).

Выполненные исследования и примеры (2-27) убедительно доказывают, что поставленная задача - найти простой и экономичный способ получения биологически активных жидкостей и биологически активных твердых добавок из растительного сырья, предлагаемая изобретением, успешно решается.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. (сравнительный).

Шелуху подсолнечника размалывали на мельнице для производства хлебопекарной муки (до, примерно, 100 меш). Затем в реакторе с мешалкой и обогревающей рубашкой смешивали измельченное сырье с водным раствором гидроксида натрия до достижения влажности 88% масс. и рН суспензии 11,6. При этом содержание гидроксида натрия (в пересчете на 100% масс.) составило 3,5% масс. по отношению к сухому веществу сырья. Проводили выдержку при температуре 38°С в течение 6 часов. Затем суспензию разделяли методом прессования.

Для опыта брали 1,4 кг шелухи подсолнечника влажностью 7% масс. 10 литров воды и 45 г гидроксида натрия в пересчете на сухое вещество (3,5% масс. на сухое вещество сырья). При этом влажность суспензии составила 88% масс. а рН 11,6. После разделения получили 4,9 кг твердого продукта с влажностью 74,2% масс. и 6,4 литра жидкости, содержащей 0,07% масс. гуминовых кислот.

Пример 2.

Размолотую по условиям Примера 1 шелуху подсолнечника, в количестве 1,4 кг (7%о масс. влажности) смешивали с 10 литрами воды и 80 граммами (в пересчете на 100% масс.) гидроксида натрия (6% масс. на сухое сырье), суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,3.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, суспензию разделяли прессованием. При этом получили 4,75 кг твердого вещества, влажностью 74,8% масс. и 6,6 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 0,41% масс. гуминовых кислот, 0,23% масс. фульвиевых кислот, 65 мг фолата и 63 мг кремния на 1 литр раствора.

После сушки при температуре 80°С до влажности 10% масс было получено 1,3 кг твердого продукта, содержащего 1,15% масс. гуминовых кислот, 0,65% масс. фульвиевых кислот, 165 мг/кг фолата (витамина В9) и 150 мг/кг растворимого кремния.

Температура опытов подбиралась опытным путем, так как при температуре ниже 35°С скорость ощелачивания резко падала (по более медленному снижению рН суспензии и менее интенсивному окрашиванию суспензии), а при температурах выше 50°С твердая фаза суспензии сильно набухала, и резко падал выход жидкой фазы с одновременным ростом влажности отделяемой твердой фазы (с 75% масс. до 84% масс.).

Пример 3.

Опыт проводили в условиях Примера 2, но при этом температура выдержки суспензии составляла 35°С. После выдержки в течение 6 часов суспензию разделяли прессованием.

При этом получили 4,6 кг твердого вещества с влажностью 73% масс. и 6,7 л жидкости. После пастеризации жидкий продукт содержал 0,35% масс. гуминовых кислот, 0,17% масс. фульвиевых кислот, 47 мг фолата (витамина В9) и 35 мг кремния на 1 литр раствора.

Пример 4.

Опыт проводили в условиях Примера 2, но при этом температура выдержки составляла 50°С. После выдержки в течение 6 часов суспензию разделяли прессованием. При этом получили 6,7 кг твердого продукта влажностью 82% масс. и 4,6 литра жидкого продукта, содержащего 0,43% масс. гуминовых кислот и 0,26% масс. фульвиевых кислот, содержание фолата (витамина В9) 61 мг/литр и кремния 65 мг/литр. Суспензия разделялась хуже и выход биологически активной жидкости уменьшился до 70% масс. от Примера 2 при незначительном росте содержания биологически активных веществ.

Пример 5.

Опыт проводили в условиях Примера 2, но при времени выдержки 5 часов. После разделения суспензии было получено 4,6 кг твердого продукта с влажностью 73% масс. и 6,7 л жидкого продукта, который после пастеризации содержал 0,3 8% масс. гуминовых кислот, 0,19% масс. фульвиевых кислот, 51 мг фолата (витамина В9) и 42 мг кремния на 1 литр раствора.

Пример 6.

Опыт проводили в условиях Примера 2, но при этом понизили содержание твердого сырья в суспензии до 1,2 кг (влажностью 7% масс.) и гидроксида натрия до 70 г (6,3% масс. на сухое сырье), при этом влажность составляла 90% масс. рН 12,1.

После выдержки при температуре 38°С в течение 6 часов и разделения прессованием было получено 4,1 кг твердого продукта с влажностью 73% масс. и 7,2 литра жидкого продукта, который после пастеризации содержал 0,35% массгуминовых кислот, 0,18%) масс. фульвиевых кислот, 49 мг фолата (витамина В9) и 37 мг растворимого кремния на 1 литр раствора.

То есть, несмотря на увеличение выхода жидкого раствора, содержание биологически активных веществ в растворе значительно уменьшилось.

Пример 7.

Опыт проводили в условиях Примера 2, но при этом время выдержки составляло 8 часов. После разделения было получено 4,7 кг твердого вещества с влажностью 74,5% масс. и 6,6 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 0,42% масс. гуминовых кислот, 0,24%) масс. фульвиевых кислот, 63 мг фолата (витамина В9) и 65 мг кремния на 1 литр раствора, то есть результат был практически идентичной полученному в опыте Примера 2.

Пример 8.

Опыт проводили в условиях Примера 2, но при этом содержание измельченного сырья в суспензии увеличили до 2000 г, а содержание щелочи гидроксида натрия до 115 г (6%о масс. на сухое сырье). При этом влажность суспензии составляла 85% масс. а рН 12,2. После выдержки в течение 6 часов при 38°С было получено при разделении 8,1 кг твердого продукта с влажностью 79% масс. и 3,9 литра жидкого продукта, который после пастеризации содержал 0,48% масс. гуминовых кислот, 0,25% масс. фульвиевых кислот, 73 мг фолата (витамина В9) и 68 мг кремния на 1 литр раствора.

Резкое падение выхода жидкого раствора с 6,6 литра до 3,9 литра, не компенсировалось незначительным ростом содержания биологически активных веществ в растворе.

Пример 9.

Проводился в условиях Примера 2, только вместо 80 г гидроксида натрия использовалось 110 г гидроксида калия (8,5% масс. на сухое сырье), влажность суспензии 88%) масс. рН 12,6. Было получено 4,80 кг твердого вещества с 74,6% масс влажности и 6,6 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 0,42% масс. гуминовой кислоты, 0,22% масс. фульвиевой кислоты, 63 мг фолата (витамина В9) и 65 мг кремния на 1 литр раствора. Это практически равноценно полученному результату Примера 2.

После сушки был получен твердый продукт в количестве 1,3 кг при влажности 7% масс. содержащий 1,2% масс. гуминовых кислот, 0,7% масс. фульвиевых кислот и 180 мг/кг фолата (витамина В9), что делало его полезным в качестве добавки к кормам животных и как улучшитель грунта.

Пример 10.

В качестве растительного сырья использовали шелуху шишек кедрового ореха, которая остается как отход после дробления цельной шишки для извлечения кедрового ореха.

Шелуху шишек кедрового ореха измельчали аналогично Примеру 1.

В реактор загружали 1,4 кг сырья, 10 л воды, 65 г смеси гидроксида калия и натрия (50:50), (5% масс. на сухое сырье). При этом суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,3. После выдержки 6 часов при температуре 38°С, суспензию разделяли прессованием. При этом получили 2,8 кг твердого вещества с влажностью 62% масс. и 8,4 литра жидкости. После пастеризации жидкий продукт содержал 1,6% масс. гуминовой кислоты, 0,32% масс. фульвиевой кислоты и 144 мг/литр фолата (витамина В9).

После высушивания до влажности 7% масс.при температуре 80°С твердый продукт (1,1 кг) содержал 2,4% масс. гуминовых кислот, 0,5% масс. фульвиевых кислот и 210 мг/кг фолата (витамина В9).

Пример 11.

В условиях Примера 4 увеличили подачу смеси гидроксида натрия и гидроксида калия (50:50), с 65 г до 90 г (7% масс. на сухое сырье). При этом суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,4. После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, суспензию разделяли прессованием. Было получено 2,7 кг твердого вещества, влажностью 62% масс. и 8,3 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 2,27% масс. гуминовых кислот и 0,21%масс.фульвиевых кислот.

После высушивания до влажности 10% масс. твердый продукт содержал 3,5% масс. гуминовых кислот и 0,3% масс. фульвиевых кислот.

Пример 12.

В условиях Примера 10 увеличили подачу смеси гидроксида натрия и гидроксида калия (50:50), до 100 г (7,8% масс. на сухое сырье), рН суспензии составила 12,8, влажность 88%) масс.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, суспензию разделяли прессованием. При этом было получено 2,8 кг твердого вещества, влажностью 64% масс. и 8,1 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 2,61% масс.гуминовых кислот, 0,26% масс. фульвиевых кислот.

Твердый продукт после высушивания до 10% масс. влажности в количестве 1,1 кг содержал 4,9% масс. гуминовых кислот и 0,5% масс. фульвиевых кислот.

Пример 13.

В качестве растительного сырья использовали скорлупу кедрового ореха, которая получается как отход при получении ядер кедровых орехов.

Скорлупу кедрового ореха измельчали в соответствии с Примером 1.

В реактор подавали 1,4 кг сырья (с влажностью 7% масс.), 10 л воды и 90 г смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия (7% масс на сухое сырье).

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, смесь разделяли прессованием. При этом влажность суспензии составила 88% масс. рН 12,5. Было получено 3,7 кг твердого продукта с влажностью 69% масс. и 7,4 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержала 0,4% гуминовых кислот, 0,37% масс. фульвиевых кислот и очень большую концентрацию фолата (витамина В9) - 1475 мг/литр.

Твердый продукт после высушивания до влажности 10% масс. в количестве 1,25 кг содержал 0,88% масс. гуминовых кислот, 0,80% масс. фульвиевых кислот и 3100 мг/кг фолата (витамина В9).

Пример 14.

В соответствии с Примером 1 измельчали шелуху кофе.

В реактор подавали 1,4 кг измельченного сырья (с влажностью 7% масс.), 10 л воды и 90 г смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия (7% масс. на сухое сырье), рН суспензии 12,4, влажность 88% масс.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, суспензию разделяли прессованием. Получали 4,2 кг твердого продукта с влажностью 73% масс. и 6,9 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 0,57% масс. гуминовых кислот и 0,52% масс. фульвиевых кислот.

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,2 кг твердого продукта, содержащего 1,3% масс. гуминовых кислот и 1,2% масс. фульвиевых кислот.

Пример 15.

Зерна кофе (зеленые), высушивали до 7-8% масс. влажности. Мололи аналогично Примеру 1.

В реактор загружали 1,4 кг сырья, 10 л воды и 90 г смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия. Суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,4.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, суспензию разделяли прессованием. При этом получали 4,2 кг твердого продукта, влажностью 73% масс. и 6,9 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 1,19% массгуминовых кислот и 0,60% масс. фульвиевых кислот.

После высушивания до 10% влажности получали 1,2 кг твердого продукта, содержащего 2,8% масс. гуминовых кислот и 1,4% масс. фульвиевых кислот.

Пример 16.

Зерна обжаренного кофе размалывали аналогично Примеру 1.

В реактор загружали 1,4 кг сырья, 10 л воды и 90 г смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия. Суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,23.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 40°С, суспензию разделяли прессованием. При этом получали 4 кг твердого продукта, влажностью 74% масс. и 7,1 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 1,42% масс. гуминовых кислот и 0,84% масс. фульвиевых кислот. При этом жидкость, в разбавленном виде, сохранила вкус и запах кофе.

После высушивания до 8% масс. влажности получали 1,16 кг твердого продукта, содержащего 4,0% масс. гуминовых кислот и 2,3% масс. фульвиевых кислот.

Пример 17.

Сено, полученное путем высушивания зеленых стеблей посевов ржи и пшеницы размалывали аналогично Примеру 1. В реактор загружали 1,5 кг сырья (с влажностью 10% масс.), 10 л воды и 70 г смеси (50:50), гидроксида натрия и гидроксида калия (5% масс. на сухое сырье). Суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,6.

После выдержки в течение 6 часов суспензию разделяли прессованием. При этом получали 4,9 кг твердого продукта с влажностью 75,5% масс. и 6,3 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 0,42% масс. гуминовых кислот и 0,07% масс. фульвиевых кислот, 20,4 мг растворенного кремния и высокое содержание фолата (витамина В9) - 620 мг/литр.

Твердый продукт после высушивания до 10% масс. влажности в количестве 1,28 кг содержал 1,3% масс. гуминовых кислот, 60 мг/кг растворимого кремния и 1500 мг/кг фолата (витамина В9).

Пример 18.

Аналогично Примеру 11, но загрузка смеси (50:50), гидроксида натрия и гидроксида калия увеличена до 95 грамм (7% масс. на сухое сырье). Суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,7.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, суспензию разделяли прессованием. При этом получено 4,6 кг твердого продукта, влажностью 75,5% масс. и 6,6 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 1,0% масс. гуминовых кислот и 0,65% масс. фульвиевых кислот, 27 мг/литр кремния и 570 мг/литр фолата (витамина В9).

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,2 кг твердого продукта, содержащего 2,5% масс. гуминовых кислот, 1,6% масс. фульвиевых кислот и 1270 мг/кг фолата (витамина В9).

Пример 19.

Зеленое сено овса глубоко высушивали и размалывали, аналогично Примеру 1.

В реактор загружали 1,5 кг сырья. 10 л воды и 70 г смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия (5% масс. на сухое сырье). Суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,6.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С суспензию разделяли прессованием. При этом получали 4,7 кг твердого продукта, влажностью 74,5% масс. и 6,5 литра жидкости.

После пастеризации жидкий продукт содержал 0,5% масс. гуминовых кислот и 0,27% масс. фульвиевых кислот.

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,25 кг твердого продукта, содержащего 1,2% масс. гуминовых кислот и 0,6% масс. фульвиевых кислот.

Пример 20.

Аналогичен Примеру 13, но загрузка смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия увеличена до 105 грамм (7,8% масс. на сухое сырье). Суспензия имела влажность 88% масс. и рН 12,4. После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, смесь разделяли прессованием.

При этом получали 4,5 кг твердого продукта, влажностью 74,5% масс. и 6,6 л жидкости. Жидкий продукт после пастеризации содержал 0,82% масс. гуминовых кислот и 0,51% масс. фульвиевых кислот.

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,2 кг твердого продукта, содержащего 1,9% масс. гуминовых кислот и 1,2% масс. фульвиевых кислот.

Пример 21.

Шелуху гречихи измельчили аналогично Примеру 1.

В реактор загружали 1,4 кг измельченной шелухи гречихи (влажность 7% масс.), 10 л воды и 90 г смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия, (7% масс. на сухое сырье). Суспензия имела влажность 88% масс и рН 12,3.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, смесь разделяли прессованием. При этом получали 4,9 кг твердого продукта, влажностью 75,2% масс. и 6,2 литра жидкости.

Жидкий продукт после пастеризации содержал 0,25% масс. гуминовых кислот, 0,38% масс. фульвиевых кислот и 143 мг/литр растворенного кремния.

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,3 кг твердого продукта, содержащего 0,6% масс. гуминовых кислот, 0,9% масс. фульвиевых кислот и 300 мг/кг растворимого кремния.

Пример 22.

Шелуху овса размельчают аналогично Примера 1.

В реактор загружали 1,4 кг измельченного сырья, 10 л воды и 90 г смеси (50:50) гидроксида натрия и гидроксида калия (7% масс. на сухое сырье). Начальная влажность суспензии составляла 88% масс. и рН 12,3.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 38°С, смесь разделяли прессованием. При этом получали 4,9 кг твердого продукта, влажностью 75,4% масс. и

6.2 литра жидкости

Жидкий продукт после пастеризации содержал 0,15% масс. гуминовых кислот, 0,33% масс. фульвиевых кислот и 148 мг растворенного кремния.

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,25 кг твердого продукта, содержащего 0,35% масс. гуминовых кислот и 0,75% масс. фульвиевых кислот.

Пример 23.

Шелуху овса размельчали аналогично Примеру 1.

В реактор загружали 1,60 кг сырья (влажность 7% масс.), 10 л воды и 210 г гидроксида калия (14% масс на сухое сырье). Суспензия имела влажность 86,9% и рН 12,9.

После выдержки в течение 6 часов при температуре 40°С, смесь разделяли прессованием. При этом получили 5,1 кг твердого продукта, влажностью 74,9% масс. и 6.3 литра жидкости.

Жидкий продукт после пастеризации содержала 0,12% масс. гуминовых кислот, 2,52% масс фульвиевых кислот и 160 мг растворенного кремния.

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,4 кг твердого продукта, содержащего 0,31% масс. гуминовых кислот, 5,9% масс. фульвиевых кислот, 410 мг/кг растворимого кремния.

Пример 24.

Твердый продукт, полученный в условиях Примера 12, не высушивали, а экстрагировали 10 литрами воды, отжимали прессованием. При этом получили 2,6 кг твердого продукта, влажностью 65% масс. и 10,1 литра жидкости, содержащей 0,45% масс. гуминовых кислот. Жидкость была использована для создания суспензии на условиях Примера 12.

Было получено 2,8 кг твердого продукта и 8,2 литра жидкости. Жидкий продукт после пастеризации содержала 2,9% масс. гуминовых кислот.

После высушивания до 10% масс. влажности получали 1,0 кг твердого продукта, содержащего 0,75% масс. гуминовых кислот.

Пример 25.

Жидкие продукты, полученные в Примерах 12 и 13, смешивали в соотношении 90:10. При этом получали жидкость, содержащую 2,44% масс. гуминовых кислот и 147,5 мг/л фолата (витамина В9). Таким образом, 1 литр полученного раствора содержал 368 суточных доз витамина В9 (при норме 0,4 мг) и 349 доз гуминовых кислот (при суточной норме 70 мг), и был фактически сбалансирован для применения.

Пример 26.

Жидкие продукты, полученные в Примерах 13 и 22, смешивали в соотношении 1:99. При этом получали жидкость, содержащую 14,75 мг/л фолата (витамина В9) и 822 мг/л растворенного кремния, что соответствовало 36,9 и 41 суточных доз для человека и являлось практически сбалансированным раствором.

Пример 27.

Твердые продукты, полученные в условиях Примеров 12 и 13 смешивали в соотношении 92:8 и получали смешанный продукт, содержащий 4,7% масс. гуминовых кислот и 248 мг/кг фолата (витамина В9), что соответствовало 670 и 620 суточных доз для человека и являлось практически сбалансированным по активным веществам (БАД).

Изобретение относится к способу получения биологически активных продуктов в жидкой и твердой форме из растительного сырья. Способ получения биологически активных продуктов в жидкой и твердой форме, содержащих гуминовые кислоты, фульвиевые кислоты, фолат и растворимый кремний, из растительного сырья, которое предварительно измельчают, обрабатывают водным щелочным раствором гидроксида натрия и/или гидроксида калия с образованием суспензии, затем проводят разделение суспензии на жидкую и твердые части, пастеризацию жидкой части и высушивание твердой части с получением жидких и твердых биологически активных продуктов, при определенных условиях. Вышеописанный способ позволяет получить биологически активные продукты из растительного сырья в жидкой и твердой форме с высоким содержанием биологически активных веществ – фолата (витамина В9), гуминовых и фульвиевых кислот, водорастворимого кремния. 8 з.п. ф-лы, 27 пр.

1. Способ получения биологически активных продуктов в жидкой и твердой форме, содержащих гуминовые кислоты, фульвиевые кислоты, фолат и растворимый кремний, из растительного сырья, которое предварительно измельчают до размера частиц, проходящих через сито 100 меш, обрабатывают водным щелочным раствором гидроксида натрия и/или гидроксида калия с образованием суспензии, при начальной щелочности суспензии не менее рН 12, влажности суспензии 85-90% масс., количестве щелочи по отношению к сухому веществу растительного происхождения, которое составляет от 4% масс. до 10% масс. для гидроксида натрия, или от 5% масс. до 14% масс. для гидроксида калия, или пропорционально их содержанию в смеси щелочей, при температуре 35-50°С и времени обработки 5-8 часов, что обеспечивает комплексное химическое и экстрактивное воздействие на растительное сырье, затем проводят разделение суспензии на жидкую и твердые части, пастеризацию жидкой части и высушивание твердой части, до влажности 10% масс. с получением жидких и твердых биологически активных продуктов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердую часть подвергают экстракции водой с последующим разделением, при этом водный раствор возвращают в процесс, а твердый остаток на сушку и вывод из системы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют шелуху шишек кедра.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют шелуху овса.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют скорлупу орехов кедра или сено зеленых стеблей пшеницы и/или ржи.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют шелуху риса.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют обжаренные зерна кофе.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкие продукты, полученные из различных видов растительного сырья, смешивают в пропорциях, обеспечивающих оптимальное содержание биологически активных веществ в товарных формах.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердые продукты, полученные из различных видов растительного сырья, смешивают в пропорциях, обеспечивающих оптимальное содержание биологически активных веществ в товарных формах.