способ получения премикса для кормления птицы

Формула изобретения

Способ приготовления премикса для кормления птицы, предусматривающий выращивание в реакторе на стерильной питательной среде маточной культуры бактерий, смешивание полученной массы с другими компонентами, сушку и измельчение, отличающийся тем, что в качестве маточной культуры используют бактерии Bacillus subtilis, которые засевают в количестве 0,8-0,9% от объема среды в питательную среду, имеющую рН 6,9-7,2 и состоящую из 19% соевой муки, 1% крахмала, 10% мела и 70% воды, а процесс культивирования проводят в течение 24-27 ч при непрерывном механическом перемешивании и аэрации стерильным воздухом до достижения содержания клеток Bacillus subtilis не менее 2,5 млрд кл.·см^-3, аминного азота не менее 5,5 г·дм^-3 и общего азота не менее 29,0 г·дм ^-3, причем смешивание, сушку и измельчение пшеничных отрубей, соевого лецитина и культуральной жидкости, содержащей бактерии, осуществляют в процессе сушки в виброкипящем слое в потоке теплоносителя с температурой 120-125°С при распылении культуральной жидкости, содержащей бактерии, на смесь пшеничных отрубей и соевого лецитина при соотношении пшеничных отрубей, соевого лецитина и культуральной жидкости 1:0,1:2 в течение 30 мин.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам получения кормов, предназначенных для выращивания птицы на птицефабриках. Область использования: производство микробиологических препаратов, производство кормов для сельскохозяйственных животных и птицы.

Уровень техники.

Аналогами изобретения являются способы приготовления премиксов, кормовых добавок и кормов, содержащих в своем составе сырье растительного и животного происхождения, а также живые бактерии [1, 2].

Известен способ получения добавки для кормления, который предусматривает замачивание зерна сои в водно-солевом растворе макромикроэлементов, в качестве которых используют смесь их солей в виде соли поваренной, соли глауберовой, цинка и йода до достижения влажности не более 35%, далее смешивают с сухим растительным маложиросодержащим сырьем с содержанием жира не более 10% (например, со смесью шрота подсолнечного, и/или отрубей, и/или травяной муки), экструдируют при 115-140°С, затем смешивают с сухим растительным высокобелковым компонентом, в виде смеси жмыха (шрота) подсолнечного и/или семян подсолнечника и с витаминным каротинсодержащим концентратом, в качестве которого используют смесь витаминной травяной муки и/или сухого зеленого концентрата травяного сока. Смесь гранулируют, в процессе гранулирования одновременно с мелассой вводят пробиотики-энзимы (например, "целлобактерин") [1].

К недостаткам данного способа необходимо отнести использование предварительного замачивания сои и связанное с этим неизбежное образование сточных вод с высоким содержанием солей.

Наиболее близким к заявляемому является известный способ получения препарата для кормления цыплят, который состоит в том, что маточную культуру, содержащую консорциум бактерий ВНИИСХМ 1-33, включающий в себя Ruminococcus albus 1-33 и Lactobacillus acidophilus 1-33, засевают в количестве 1-5% в стерильную питательную среду (20 мин при давлении 1 атм) с рН 6,8-7,0, охлажденную до температуры 35-40°С, состоящую из 5% подсолнечникового или соевого шрота и 95% водопроводной воды, проводят культивирование в бутылях в течение 1 суток а затем бактериальную производственную культуру, содержащую консорциум бактерий 1-33, смешивают с подсолнечниковым или соевым шротом в соотношении от 1:1 до 1:2. Далее, пропуская сухой воздух, полученную смесь высушивают при температуре 40-60°С до остаточной влажности 7,0-7,2%, после чего высушенный препарат измельчают до размера частиц не более 2 мм [2].

К недостаткам данного способа необходимо отнести необходимость удаления из смеси «бактериальная масса-шрот» избыточного количества водопроводной воды, которую вводят на стадии культивирования в питательную среду, а также образование «спекшихся» фракций препарата в процессе обезвоживания и связанную с этим необходимость дополнительного измельчения препарата с помощью дробилки-мельницы универсальной ДКУ-2.

Общими существенными признаками с заявляемым способом приготовления премикса для кормления птицы является культивирование живых бактерий на жидких питательных средах, смешение выращенной биомассы с белком растительного происхождения (шротом) с последующей сушкой.

Цель изобретения - разработка технологии получения сухого премикса, содержащего в своем составе растительный белок, ферменты, аминокислоты и живые бактерии.

Сущность изобретения заключается в разработке способа получения премикса для кормления птицы путем смешения, сушки и измельчения в виброкипящем слое пшеничных отрубей, соевого лецитина и культуральной жидкости, содержащей не менее 2,5 млрд.кл.·см^-3 Bacillus subtilis, 5,5 г·дм ^-3 аминного азота и не менее 7,5 ед. ПА протеолитических и 5,2 ед. АА амилолитических ферментов при соотношении пшеничных отрубей, лецитина и бактериальной массы 1:0,1:2.

Осуществление предлагаемого способа возможно благодаря тому, что для выращивания бактерий Bacillus subtilis в бутылях или реакторе используется стерильная питательная среда, состоящая из 19% соевой муки, 1% крахмала, 10% мела и 70% воды. В процессе роста и метаболизма клетки Bacillus subtilis вырабатывают протеолитические и амилолитические ферменты, необходимые клеткам для расщепления белковых субстратов, находящихся в питательной среде [3, 4, 5].

К окончанию цикла выращивания в культуральной жидкости содержится не менее 7,5 ед. ПА протеолитических и 5,2 ед. АА амилолитических ферментов, а также неизрасходованные свободные аминокислоты и не менее 2,5 млрд.кл.·см^-3 живых клеток Bacillus subtilis. Степень расщепления ферментами белков соевой муки в результате культивирования достигает 18-20%. Таким образом, в результате культивировния Bacillus subtilis в питательной среде указанного состава удается не только получить биомассу пробиотических бактерий, но и частично осуществить гидролиз белка соевой муки до незаменимых аминокислот.

Использование кислотных или ферментативных гидролизатов белкового сырья в качестве кормовых добавок повышает питательную ценность рационов кормления птицы и широко применяется на практике [6, 7].

Полученную в результате выращивания Bacillus subtilis культуральную жидкость подвергают обезвоживанию в установке виброкипящего слоя на носителе, в качестве которого используется смесь пшеничных отрубей и соевого лецитина.

Оптимальное соотношение пшеничных отрубей, соевого лецитина и культуральной жидкости (1:0,1:2) определено экспериментально исходя из граничных значений остаточной влажности не более 7%, массы скармливаемого корма и содержания бактерий Bacillus subtilis (не менее 1,25 млрд. кл. в дм³) в препарате.

Каждый из входящих в состав премикса компонентов (пшеничные отруби, соевый лецитин, культуральная жидкость, содержащая бактерии, ферменты и т.д.) могут быть подвергнуты обезвоживанию конвективным способом сушки.

Данный факт подтвержден экспериментально - изучением кинетики и температурных интервалов термической инактивации данных компонентов с помощью метода дифференциальной термогравиметрии (таблица 1). Было установлено, что термическая инактивация компонентов происходит в диапазоне 122-155°С.

Почти мгновенное высушивание культуральной жидкости на виброкипящем слое пшеничных отрубей и лецитина приводит к тому, что она превращается в сухой продукт ранее, чем могла бы нагреться выше критической температуры, при которой возможны необратимые изменения ее свойств.

Кроме того, процесс сушки распыленной культуральной жидкости протекает чрезвычайно быстро (15-30) секунд, а частицы в зоне повышенных температур имеют насыщенную поверхность, температура которой близка к температуре адиабатного испарения чистой жидкости.

В результате «кипения» твердых частиц пшеничных отрубей и соевого лецитина под действием направленного потока теплоносителя и вибрации отсутствует эффект «спекания», а также происходит механическое истирание высушиваемого продукта до необходимой дисперсности частиц (не более 2 мм), что исключает стадию дальнейшего измельчения.

Поставленная задача достигается тем, что для приготовления питательной среды в реактор вместимостью 150 дм³ содержащий 70 дм³ водопроводной воды, загружают 19 дм³ соевой муки, 10 дм³ мела, 1 дм³ крахмала. Затем полученную смесь нагревают до 120°С, выдерживают при данной температуре в течение 25-30 мин. Охлаждают до температуры 36-37°С. После этого в питательную среду вводят маточную культуру в объеме 0,8-0,9% от объема среды и проводят культивирование в течение 24-27 часов при непрерывном перемешивании и аэрации. В полученной культуральной жидкости контролируют содержание клеток Bacillus subtilis (не менее 2,5 млрд.кл.·см^-3), аминный (не менее 5,5 г·дм^-3). Культуральную жидкость в объеме 90 дм ³ передают на стадию смешения, сушки и измельчения.

Для смешения, сушки и измельчения компонентов, входящих с состав премикса, в установку с виброкипящим слоем загружают 10 дм³ пшеничных отрубей и 0,1 дм³ соевого лецитина и обезвоживают в течение 5 мин при температуре 120-125°С в потоке теплоносителя. Затем в полость сушильной камеры при непрерывном кипении сухой массы отрубей и лецитина через форсунку распыляют при скорости подачи 5 дм³ в минуту 20 дм ³ культуральной жидкости. Досушивание премикса осуществляют в течение 5 мин. Готовый премикс выгружают, после чего цикл смешения, сушки и измельчения повторяют. В полученном премиксе контролируется остаточная влажность (не более 7%), дисперсность (не более 2 мм) и содержание основных компонентов в соответствии с ТУ.

Осуществление заявляемого изобретения обеспечивает совмещение стадии смешения, сушки и измельчения компонентов премикса в процессе виброкипящей сушки при общей продолжительности не более 30 мин.

Заявляемый способ приготовления премикса для кормления птицы отличается следующим.

1. В качестве питательной среды для культивирования бактерий используется смесь, состоящая из 19% соевой муки, 1% крахмала, 10% мела и 70% воды.

2. Получение готовой формы премикса осуществляется путем совмещения стадий смешения, сушки и измельчения в процессе виброкипящей сушки пшеничных отрубей, соевого лецитина и культуральной жидкости в потоке теплоносителя с температурой 120-125°С при соотношении пшеничных отрубей, соевого лецитина и культуральной жидкости 1:0,1:2 в течение 30 мин.

Наличие отличительных признаков в заявляемом изобретении свидетельствует о соответствии его критерию «новизна».

В настоящей заявке выполняется требование единства изобретения, так как все признаки относятся к одному объекту - способам приготовления премиксов для кормления птицы.

Заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень». Из приведенного выше описания уровня техники следует, что заявителем не выявлены источники информации, содержащие сведения об аналогах, имеющих признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 2.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующими примерами.

Пример 1. Для приготовления питательной среды в реактор вместимостью 150 дм³ при постоянно работающей мешалке загружают 70 дм³ воды и порционно вводят 19 дм³ соевой муки, 1 дм³ крахмала, 10 дм³ мела химического очищенного до достижения величины рН 6,9-7,2. Затем полученную смесь нагревают до 120°С, выдерживают при данной температуре в течение 25-30 мин и охлаждают до температуры 36-37°С. В пробе контролируют величину рН, содержание аминного и общего азота (таблица 3).

Пример 2. В охлажденную до температуры 36-37°С вводят маточную культуру Bacillus subtilis в объеме 0,8-0,9% от объема среды. Затем проводят культивирование в течение 24-27 часов при непрерывном механическом перемешивании (150 оборотов в мин) и аэрации стерильным воздухом (коэффициенте аэрации 0,2). В процессе культивирования отбирают пробы, в которых контролируют динамику нарастания биомассы, аминного и общего азота. При достижении в культуральной жидкости содержания клеток Bacillus subtilis не менее 2,5 млрд.кл.·см^-3, аминного азота не менее 5,5 г·дм^-3 и общего азота не менее 29,0 г·дм^-3 процесс выращивания прекращают, а полученную культуру передают на последующую стадию (таблица 3).

Пример 3. Для смешения, сушки и измельчения компонентов, входящих с состав премикса, в установку с виброкипящим слоем загружают 10 дм³ пшеничных отрубей и 0,1 дм ³ соевого лецитина и обезвоживают в течение 5 мин при температуре 120-125°С в потоке теплоносителя, затем в полость сушильной камеры при непрерывном кипении сухой массы носителя через форсунку в камеру вводят (распыляют) 20 дм³ культуральной жидкости Bacillus subtilis при скорости ее подачи 5 дм³ в минуту. Досушивание премикса осуществляют в течение 5 мин. Готовый премикс выгружают, после чего цикл смешения, сушки и измельчения повторяют. В полученном премиксе контролируют остаточную влажность (не более 7%), дисперсность (не более 2 мм) и содержание основных компонентов в соответствии с ТУ (таблица 4).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Панков А.А., Панков С.А «Способ получения белково-энергетической витаминной кормовой добавки на основе полножирной сои». Патент РФ № 2189150 от 25.09.2001.

2. Грудинина Т.Н., Лаптев Г.Ю., Прокопьева В.И., Солдатова В.В. «Способ кормления цыплят и способ получения препарата для кормления цыплят». Патент РФ № 2171037 от 27.07.2001.

3. Колчинская М.Д., Васильев В.Н., Качан А.Ф. Продукты ферментативного гидролизата казеина и эластина протеазой B.subtilis // Микробиол. журнал. - 1983. - № 9. - С.13-16.

4. Слабоспицкая А.Т., Крымовская С.С., Резник С.Р. Ферментативная активность бацилл, перспективных для включения в состав биопрепаратов // Микробиол. журн. - 1990. - Т.52, № 1. - С.9-14.

5. Смирнов В.В., Резник С.Р., Василевская И.А. Спорообразующие аэробные бактерии - продуценты биологически активных веществ. - Киев: Наукова думка, 1982 - С.230-244.

6. Мухин В.А., Новиков В.Ю. Ферментативные белковые гидролизаты в кормах для птицы // Зоотехния, - 2001, - № 10, - С 21-23.

7. Гмыря И.Ф. «Способ получения белкового гидролизата». Патент РФ № 2195130 от 27.12.2002.

Способ приготовления премикса для кормления птицы.

МАТЕРИАЛЫ, ПОЯСНЯЮЩИЕ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таблица 1
Показатели термогравиметрического анализа компонентов
Наименование компонента	Термостойкость, °С	Скорость нагрева, °С мин-1	Температура инактивации, °С	Энергия инактивации, J
Пшеничные отруби	155,48	10	452,65	28,92
Соевый лецитин	137,16	10	198,15	7,10
Культуральная жидкость (амилолитические и протеолитические ферменты) Bacillus subtilis	122,12	10	167,32	6,47
134,90	10	215,21	8,99

Таблица 2
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом
Вид технического результата	Показатель фактический и расчетный	Подробное объяснение, за счет чего (отличительный признак и (или) их совокупность) стало возможным улучшение показателей предлагаемого объекта по сравнению с прототипом
прототип	заявляемый объект
Осуществление процессов смешения, сушки и измельчения в течение 30 мин	-	30 мин	Получение готовой формы премикса осуществляется путем совмещения стадий смешения, сушки и измельчения в процессе виброкипящей сушки пшеничных отрубей, лецитина и культуральной жидкости в потоке теплоносителя с температурой 120-125°С при соотношении пшеничных отрубей, соевого лецитина и культуральной жидкости 1:0,1:2 в течение 30 мин.

Таблица 3
Характеристика питательной среды и культуральной жидкости
Характеристика полуфабриката
питательная среда	культуральная жидкость
рН	аминный азот, г·дм-3	общий азот, г·дм-3	содержание клеток, млрд·кл. в см3	ферментативная активность	аминный азот, г·дм-3	общий азот, г·дм-3
АА, ед	ПА, ед
6,9-7,2	2,0±0,2	3,2±0,2	2,8±0,2	5.2	7,5	6,2±0,5	31,4±1,2

Таблица 4
Характеристика премикса для кормления птицы
Характеристика премикса
Остаточная влажность, %, не более	Дисперсность, мм, не менее	Содержание клеток Bacillus subtilis в дм3, млрд·кл., не менее	Аминный азот, г·дм-3, не менее	Общий азот, г·дм-3, не менее
7,0	2,0	1,25	27,5	145,2