способ получения кормового продукта и концентрата

Формула изобретения

1. Способ получения кормового продукта с использованием пивной дробины и закваски Леснова, характеризующийся тем, что пивную дробину подвергают прессованию в сепараторе до влажности полученного обрабатываемого сырья 50-60%, добавляют посевной материал, приготовленный на основе отрубей и закваски Леснова, в количестве 4,5-5,5% от массы обрабатываемого сырья и проводят биоферментацию смеси в течение около 7 часов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что влажность полученного обрабатываемого сырья после прессования составляет около 55%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что посевной материал добавляют в количестве 4,9-5,1, предпочтительно около 5%, от массы обрабатываемого сырья.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий сушку полученного кормового продукта.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что содержание влаги в продукте после сушки составляет 10-12%.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что сушку проводят при температуре 78-82, предпочтительно 80°C.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что продукт, полученный в результате сушки, представляет собой углеводно-белковый концентрат.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что влажность пивной дробины перед прессованием составляет 70-80%.

9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что биоферментацию проводят при температуре 52-60, предпочтительно около 56°С.

10. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что закваску Леснова подвергают расконсервации в питательной среде, содержащей для 1 тонны пивной дробины влажностью 50-60%: 24-26 кг отрубей, 4,98-5,02 г закваски Леснова и 24-26 л воды.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что питательная среда содержит для 1 тонны пивной дробины влажностью 50-60% 24,9-25,1, предпочтительно около 25 кг, отрубей, 4,99-5,01, предпочтительно около 5 г, закваски Леснова и 24,9-25,1, предпочтительно около 25 л, воды.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что расконсервацию проводят в течение около 5 часов при температуре 40-50°С, предпочтительно около 45°С.

13. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что в обрабатываемое сырье дополнительно вводят одну или более минеральных добавок.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в качестве минеральной добавки используется монокальцийфосфат, диаммонийфосфат, карбамид и/или поваренная соль.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что добавку вводят в количестве 0,49-0,51, предпочтительно около 0,5%, от массы обрабатываемого сырья.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что минеральные добавки подают в смеситель-ферментер методом распыления в виде водного раствора в соотношении 1:6.

17. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что биоферментацию проводят при подаче воздуха, содержащего азот из расчета 20 л на 1 м³ сырья, подаваемого компрессором.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что воздух имеет температуру 35-45, предпочтительно около 40°С.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что воздух подают каждый час.

20. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что полученный кормовой продукт разбавляют водой, температура которой составляет 21-25, предпочтительно около 23°С, в соотношении 1:1,5 и подают в кормушки сельскохозяйственных животных.

21. Способ по п.4, отличающийся тем, что биомассу, полученную в результате сушки, размалывают на электромельнице, помещают в полиэтиленовые мешки и хранят до скармливания животным в течение 6 месяцев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к производству кормовых продуктов, вырабатываемых из вторичных сырьевых ресурсов (ВСР), в частности к производству кормов на основе отходов пивоваренного производства, а именно пивной дробины, для стимуляции продуктивности всех видов сельскохозяйственных животных.

Известен способ получения кормовой добавки, который предусматривает перемешивание и стерилизацию компонентов питательной среды, которая содержит пивную дробину, муку солодовых ростков, муку отходов ячменя, молочную сыворотку, лимонную кислоту, воду и минеральные добавки в виде мела, едкого калия, аммония сернокислого, магния сернокислого, натрия сернокислого. В полученную питательную среду добавляют пивные дрожжи Saccharomyces cerevisiae в количестве 500-600 тыс микробных клеток, лактобактерии Lactobacillus fermentum в количестве 1 млрд клеток, молочную сыворотку - 1 литр и воду до 10 литров общего объема. Затем полученную смесь культивируют при температуре 28-30°C и рН 5,6-6,2 в течение 20-22 часов, фильтруют в течение 5-6 часов и высушивают до содержания влаги 10-12% (см. пат. РФ № 2245553, кл. A23K 1/06, опубл. 12.07.2007).

Недостатком данного способа является то, что процесс культивирования полученной среды и фильтрации осуществляется в течение 20-22 часов. Высокое содержание клетчатки 20,4% ограничивает применение в рационе свиней, которые сегодня являются основой животноводства. Данная кормовая добавка может эффективно использоваться только в рационе крупнорогатого скота (КРС). Данная технология не позволяет производить продукт во влажном виде для сельскохозяйственных предприятий, использующих влажное кормление, что существенно повышает затраты на производство данного продукта и соответственно увеличивает себестоимость продукции на этих предприятиях, т.к. в процессе приготовления корма происходит смешивание ее с водой.

Известен способ производства комбинированного кормового концентрата, который предусматривает сбор молочной сыворотки и вторичных сырьевых ресурсов пивоваренной промышленности (пивной дробины, белкового отстоя и аспирационных отходов), составление и сгущение смеси, внесение просеянных зерновых отходов и гранулирование. В смесь пивной дробины и белкового отстоя в соотношении 1:1 после предварительного сгущения до массовой доли сухих веществ (42±2)% вносят сгущенную молочную сыворотку с массовой долей сухих веществ (42±2)% и лактозой, частично изомеризованной в лактулозу путем введения раствора гидроксида кальция в количестве (48±2) кг и карбамида в количестве (9±1) кг на 1 т сгущенной сыворотки для достижения рН от 10,0 до 11,0 при температуре 83-87°C. Термостатирование в течение от 25 до 35 минут, при этом смесь пивной дробины и белкового отстоя с массовой долей сухих веществ (21±2)% подвергают ферментативному гидролизу закваской П.А. Леснова при температуре (60±5)°C в течение от 5 до 12 часов, в процессе ферментации осуществляется сгущение смеси до массовой доли сухих веществ (42±2)% (см. пат. РФ № 2352138, кл. А23K 1/06, опубл. 23.07.2007).

Недостатком данного способа является то, что для производства комбинированного кормового концентрата необходима молочная сыворотка, что ограничивает его производство. Не определен количественный ввод закваски П.А. Леснова, что не позволяет эффективно поводить ферментативный гидролиз. Не определено точное время ферментативного гидролиза, хотя при проведении его закваской П.А. Леснова его можно определить по содержанию клетчатки в исходном сырье, что очень важно, т.к. избыточное время приводит к закисанию корма, что не позволяет его использовать в кормлении сельскохозяйственных животных. Исключение процесса сушки и замена его добавлением зерновых отходов для снижения влажности смеси значительно снижает зоотехнические показатели комбинированного кормового концентрата. Поэтому комбинированный кормовой концентрат при вводе его в рацион сельскохозяйственных животных не может в значительной степени влиять на их продуктивность.

Наиболее близким аналогом является источник информации «Эффективность применения углеводно-белкового корма на основе пивной дробины в рационе свиней», опубликованный 15.10.2012 в Интернете [http://dibase.ru/article/15102012_95439_lazarevich/2]. В нем описан способ получения кормового продукта, который может предусматривать сушку полученного кормового продукта при температуре 60-80°C с получением углеводно-белкового концентрата, перед прессованием используют пивную дробину с влажностью 70-80%, операцию биоферментации проводят при подаче воздуха, содержащего азот и подающий каждый час. Технология получения углеводно-белкового корма из пивной дробины предусматривает подачу сырой пивной дробины влажностью 70-80%, транспортером на прессование в сепаратор с дальнейшим выделением твердой отпрессованной фракции и жидкой фракции, которую удаляют из дальнейшего процесса. После этого пивная дробина влажностью 50-60% транспортером подается в биореактор вместе с посевным материалом, приготовленным на основе отрубей и закваски Леснова. Биоферментация пивной дробины продолжается от 5 до 10 часов от момента загрузки, в зависимости от содержания клетчатки в обрабатываемом сырье. Процесс биоферментации пивной дробины происходит при температуре окружающей среды не менее +10°C. Через каждый час подается воздух для осуществления дыхания микроорганизмов и азот, содержащийся в воздухе. По истечении расчетного времени получают углеводно-белковый корм влажностью 50-55%, который может использоваться в кормлении сельскохозяйственных животных на предприятиях, где применяется влажный тип кормления. Где применяется сухой тип кормления животных, а так же для длительного хранения, углеводно-белковый корм подвергают сушке при температуре 60-80°C.

Недостатком данного способа является то, что его технологический процесс многоуровневый и сложный.

Заявленное изобретение направлено на создание нового способа получения кормового продукта, лишенного вышеуказанных известных недостатков. Задача решается за счет создания способа получения кормового продукта с использованием пивной дробины и закваски Леснова, где пивную дробину подвергают прессованию в сепараторе до влажности полученного обрабатываемого сырья 50-60%, проводят биоферментацию смеси в течение около 7 часов, отличающегося тем, что добавляют посевной материал, приготовленный на основе отрубей и закваски Леснова, в количестве 4,5-5,5% от массы обрабатываемого сырья.

Технический результат изобретения заключается в улучшении зоотехнических показателей углеводно-белкового концентрата, значительного снижения его стоимости, повышении содержания сырого протеина и снижении содержания сырой клетчатки. Также способ позволяет производить продукт во влажном виде для сельскохозяйственных предприятий. Способ избавляет от необходимости использовать молочную сыворотку, что расширяет возможности применения способа. Способ обладает повышенной эффективностью ферментативного гидролиза. Кроме того, использование для сгущения смеси сушки, в отличие от добавления пищевых отходов, позволяет повысить зоотехнические показатели комбинированного кормового концентрата. Способ позволяет повысить питательную ценность углеводно-белкового концентрата и способствует повышению продуктивности всех видов сельскохозяйственных животных при вводе его в рацион (табл.1). Введение углеводно-белкового концентрата в рацион сельскохозяйственных животных дополнительно обеспечивает хорошую перевариваемость и усвояемость, что способствует нормализации обменных процессов и росту продуктивности.

Закваска Леснова известна из патента РФ 2122330 (опубл. 27.11.1998) и производится согласно ТУ 9337-001-46391307-98, утвержденным Минсельхозпродом РФ 14.07.98 г. В соответствии с патентом РФ 2122330, закваска Леснова представляет собой закваску, содержащую биологически активные вещества, отличающуюся тем, что она дополнительно содержит мицелии микроскопических грибков, макро- и микроэлементы при следующем соотношении компонентов, вносимых в питательную среду, %:

Биологически активные вещества - 6-8

Мицелии микроскопических грибов - 5-8

Макроэлементы - 13-16

Микроэлементы - 2,0-5,0

Питательная среда - Остальное.

Закваска содержит следующие компоненты: биологически активные вещества 6-8% ,экстракты травянистых растений 6-8%, мицелии целлюлозолитических микрогрибов 3-4%, мицелии пектолитических и амилолитических микрогрибов 2-4%, сырой протеин 4,5-5,5%, сырая клетчатка 5-10%, сырой жир 1-2%, сахар 2-3%, крахмал 5-10%, безазотистые экстрактивные вещества 15-20%, P₂O₅ 5-6%, СаО 8-10%, Fe₂ O₃ 1-2%, Al₂O₃ 1-2%, MgO 0,3-0,4%, K₂O - 0,3-0,4%, SO₃ 0,3-0,4%, стронций 32-33(-3), кадмий 12-13(-5), цезий 12-13(-3).

Пивную дробину сепарируют до влажности 50-60, предпочтительно 55%, затем в полученную биомассу добавляют посевной материал, приготовленный на основе отрубей и закваски П.А. Леснова, и минеральные добавки. Объем посевной биомассы составляет 4,5-5,5, предпочтительно 4,9-5,1, еще более предпочтительно около 5% от массы обрабатываемого сырья влажностью 50-60, предпочтительно 55%. Биоферментация происходит при температуре 52-60, предпочтительно около 56°C, и продолжается около 7, предпочтительно 7, часов. В период ферментации происходит нарастание биомассы микроорганизмов, которые используют для своего питания простые сахара (главным образом глюкозу и фруктозу), минеральные добавки и атмосферный азот воздуха. Снижение концентрации сахаров в кормовой массе вновь активирует ферментационные процессы, что усиливает дальнейшее разрушение клетчатки и других полисахаридов. По истечении технологического времени получаем промежуточный продукт - углеводно-белковый корм, влажностью 50-60, предпочтительно 55%, который может использоваться в кормлении сельскохозяйственных животных на сельскохозяйственных предприятиях, где применяется влажное кормление, в течение 3 часов с момента приготовления. Дальнейшее сгущение биомассы протекает путем сушки при температуре 78-82, предпочтительно 80°C, до содержания влаги 10-12%. В результате получают углеводно-белковый концентрат.

Важно отметить, что для осуществления технологического процесса твердофазной ферментации необходимо равномерное распределение посевного материала по всему объему ферментируемой массы сырья. 45-55 кг посевного материала позволяет равномерно распределить за счет перемешивания на всю ферментируемую массу в размере тонны основного сырья, что соответствует количеству 4,5-5,5% от массы обрабатываемого сырья. Меньшее количество не позволит охватить весь объем основного сырья, а большее количество не позволит равномерно распределить 5 грамм разовой закваски Леснова в первичном посевном материале. Суть этого процесса периодической ферментации и ступенчатом наращивании ферментируемой массы описана в патенте РФ № 2122330 на изобретение «Способ использования закваски в кормосмеси, закваска Леснова для приготовления кормов» и Техническими условиями № 9337-001-46391307-98, разработанными Министерством сельского хозяйства и продовольствия Российский Федерации, и зарегистрирован ГОССТАНДАРТ РОССИИ ВНИИ, стандарт от 13.08.98 за № 200/019492.

Таким образом, именно добавление посевного материала, приготовленного на основе отрубей и закваски Леснова, в количестве 4,5-5,5% позволяет достичь заявленного технического результата.

Способ предусматривает подачу сырой пивной дробины влажностью 70-80% на прессование в сепаратор (типа СМ-350) с дальнейшим выделением твердой отпрессованной фракции и жидкой фракции, которую удаляют из дальнейшего процесса. После этого пивная дробина влажностью 50-60, предпочтительно около 55%, подается в смеситель-ферментер (типа С-12) вместе с посевным материалом, приготовленным на основе отрубей и закваски Леснова, и минеральными добавками. Для приготовления посевного материала можно использовать любой смеситель соответствующего объема. Питательная среда для расконсервации закваски П.А. Леснова содержит следующее соотношение компонентов (для 1 тонны пивной дробины влажностью 50-60, предпочтительно 55%: отруби - 24-26, предпочтительно 24,9-25,1, еще более предпочтительно около 25 кг, закваска П.А. Леснова - 4,98-5,02, предпочтительно 4,99-5,01, еще более предпочтительно около 5 г, вода (Т_{кипения} =100°C) - 24-26, предпочтительно 24,9-25,1, еще более предпочтительно около 25 л. Время расконсервации 5 часов при температуре 40-50, предпочтительно около 45°C. За это время масса на поверхности немного вспучивается, что говорит о созревании посевной биомассы. Объем посевной биомассы составляет 4,5-5,5, предпочтительно 4,9-5,1, еще более предпочтительно около 5%, от массы обрабатываемого сырья влажностью 50-60, предпочтительно 55%. Для получения полноценного углеводно-белкового корма вводим одну или несколько минеральных добавок в зависимости от типа сельскохозяйственных животных. В качестве минеральных добавок рекомендуется использовать монокальцийфосфат, диаммонийфосфат, карбамид и/или поваренную соль в объеме 0,49-0,51, предпочтительно около 0,5%, от массы обрабатываемого сырья влажностью 50-60, предпочтительно 55%. Минеральные добавки подаются в смеситель-ферментер методом распыления в виде водного раствора в соотношении 1:6. Биоферментация происходит при температуре 52-60, предпочтительно около 56°C, и продолжается около 7, предпочтительно 7, часов. Через каждый час подается воздух, который имеет температуру 35-45, предпочтительно около 40°C, для осуществления дыхания микроорганизмов и азот, содержащийся в воздухе из расчета 20 л на 1 м³ сырья, подаваемого компрессором. В период ферментации происходит нарастание биомассы микроорганизмов, которые используют для своего питания простые сахара (главным образом глюкозу и фруктозу), минеральные добавки и атмосферный азот воздуха. Снижение концентрации сахаров в кормовой массе вновь активирует ферментационные процессы, что усиливает дальнейшее разрушение клетчатки и других полисахаридов. По истечении технологического времени получаем промежуточный продукт - углеводно-белковый, корм влажностью 50-60, предпочтительно 55%, который может использоваться в кормлении сельскохозяйственных животных на сельскохозяйственных предприятиях, где применяется влажное кормление, в течение 3 часов с момента приготовления, т.к. в этот период еще происходит незначительное нарастание биомассы микроорганизмов. Полученный углеводно-белковый корм разбавляется водой, температура которой составляет 21-25, предпочтительно около 23°C, в соотношении 1:1,5 и подается в кормушки сельскохозяйственных животных. Дальнейшее сгущение биомассы протекает путем сушки в конверторной сушилке (типа СК-03-01) при температуре 78-82, предпочтительно 80°C, до содержания влаги 10-12%. При этом все компоненты жидкой фазы остаются в конечном продукте. В результате получают углеводно-белковый концентрат, т.к. биомасса перед ее использованием в качестве источника белка не содержит живых клеток. Высушенную биомассу размалывают на электромельнице любой конструкции, применяемой в комбикормовом производстве, помещают в полиэтиленовые мешки и хранят до скармливания животным в течение 6 месяцев.

Состав углеводно-белкового концентрата (УБК) по сравнению с прототипом (Патент РФ № 2352138) приведен в таблице 1.

Проведенные исследования показали, что углеводно-белковый концентрат из пивной дробины не токсичен и имеет хлебный запах, кисло-сладкий вкус, рН 5,5-6,0, консистенцию, заметно отличающуюся от исходного сырья, и обладает рядом преимуществ не только перед натуральной пивной дробиной, но и перед кондиционным фуражным зерном. Введение углеводно-белкового концентрата в рацион сельскохозяйственных животных дополнительно обеспечивает хорошую перевариваемость и усвояемость, что способствует нормализации обменных процессов, росту продуктивности, что иллюстрируется следующим примером.

Для подтверждения эффективности предлагаемого способа получения углеводно-белкового концентрата авторами проведен опыт на свиньях, находящихся на откорме породы крупной белой + ландрас. Научно-хозяйственный опыт был проведен на свинокомплексе ООО «Агропромышленный Холдинг Восток» п. Первоманск, Красноярского края. По принципу парных аналогов было сформировано 2 группы животных по 10 голов в каждой. 1 группа (контрольная) животных получала полноценный рацион, состоящий из зерновой смеси. В рационе 2 группы (опытной) животных 50% основного рациона заменили углеводно-белковым концентратом. Опыт продолжался 4 месяца. Вели клинический осмотр животных, учет потребления корма, свиней 1 раз в месяц взвешивали. Поедаемость кормов во всех группах была хорошей, все животные были клинически здоровы. Изменение живой массы и среднесуточных приростов у свиней на откорме в период проведения опыта (в среднем на 1 голову) представлены в таблице 2.

Полученные результаты свидетельствуют, что включение в основной рацион 50% углеводно-белкового концентрата от массы рациона при практически одинаковом потреблении кормов способствовало повышению в опытной группе среднесуточных приростов на 32,96% и снижению стоимости потребленных комбикормов на 41,2% по сравнению с контрольной группой.