СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДНО-БЕЛКОВОГО КОРМА Российский патент 1995 года по МПК A23K1/12 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно к кормопроизводству, и может быть использовано в микробиологической промышленности.

Известен способ термохимической обработки соломы и зерна электрическим током с ее предварительным измельчением, увлажнением раствором химических реагентов и уплотнением. При этом повышаются вкусовые качества, переваримость и усвояемость соломы.

Недостатками этого способа является недостаточно высокая кормовая ценность соломы и зернофуража (0,4...0,5 к.ед./кг для соломы и 0,8...1,1 к.ед. /кг для зернофуража), преимуществом - низкий расход электроэнергии (не превышающий 180 кВт˙ч/т для соломы и 80 кВт˙ч/т для зерна).

Наиболее близким к предлагаемому является способ ферментативной обработки, состоящий из измельчения исходных компонентов, смешивания с кормовыми добавками, доувлажнения, термической обработки паром дол 90...100^оС, внесения ферментных, а затем через 0,5...3 ч и дрожжевых препаратов, ферментации и дрожжевания в течение необходимого времени.

При этом кормовая ценность повышается: соломы - до 0,9 к.ед., зернофуража - до 1,3 к.ед.

Преимуществом этого способа является высокая кормовая ценность продукта, недостатком - высокая энергоемкость, составляющая около 500 кВт ˙ ч/т.

Высокая энергоемкость обусловлена высокой степенью увлажнения перед термической обработкой и применением в качестве теплоносителя пара. Термическая обработка необходима для стерилизации среды, разрушения клеточных структур под воздействием температур и химреагентов и повышения их доступности ферментации и микроорганизмами (дрожжам). При этом на нагрев субстрата используется около 510 кВт˙ч, а остальное - на нагрев воды и теплопотери.

Целью изобретения является повышение качества корма путем повышения эффективности биоконверсии, снижение энергозатрат, повышение производительности оборудования.

Это достигается тем, что в известном способе обработки кормов, включающем его измельчение, увлажнение водным раствором химреагентов, тепловую обработку и последующую ферментацию и дрожжевание, измельчение ведется до размера, обеспечивающего доступ ферментов и микрофлоры (0,1...2 см), увлажнение - в соотношении 1:2 части химреагента на 1 часть корма, обработка - электрическим током 95. ..100^оС охлаждение ведется путем добавления воды до соотношения жидкость - сухое вещества 4:1, ферментацию и дрожжевание ведут одновременно в течение 8 ч при 35^оС. Увеличение кормовой ценности происходит за счет повышения доступности субстрата микрофлоре и ферментам, стерилизации и раздревесняющего действия электрического тока, более сильного, чем при обработке паром. Нагревание корма путем пропускания по нему электрического тока снижает его бактериальную загрязненность по сравнению с нагреванием пара до той же температуры в 1,5...2 раза. Стерильная, более чистая среда благоприятствует микробиологическим процессам ферментации и дрожжевания, увеличивает на 20...30% выход кормовых дрожжей. Электрический ток катализирует электрохимические реакции раздревеснения и расщепления полисахаридов, повышает пропитку тканей при высокой равномерности нагрева, что невозможно при нагревании паром. Применение асимметричного тока позволяет создать локальное концентрирование ионов в растительных тканях и по закону действующих масс ускорять химические реакции. Совмещение процессов ферментации и дрожжевания позволяет ускорить процесс ферментации, так как не накапливаются продукты реакций, например дисахариды, превращаемые в белковый продукт (биомассу) дрожжей. Снижение энергоемкости процесса связано с уменьшением примерно в 2...4 раза увлажнения корма перед обработкой (при обработке соломы энергоемкость уменьшается на 100 кВт˙ч, при обработке зерна - на 40 кВт˙ч). Кроме того, отпадает необходимость в паровом теплогенераторе и паропроводах, повышается производительность оборудования.

Способ осуществляют на примере обработки грубого корма на основе соломы.

П р и м е р 1 (контроль). Измельченную солому длиной 15...30 мм увлажняют водным раствором химреагентов, например 1% Na₂CO₃ + 1,5% NaCl + 2% CO(NH₂)₂ в соотношении массы раствора и массы соломы 2:1 и подают в запарник-смеситель С-12, где пропаривают в течение 2...3 ч до 95...100^оС. После обработки горячая солома заливается холодной водой до 45...50^оС. Затем в смеситель вводят ферментные препараты, например, целловиридии 13х2,5...3 кг/т соломы или Trichoderma lignorum ОМ 534 и проводят ферментацию. После 2 ч ферментации температуру смеси понижают до 28...32^оС добавлением воды и в смеситель вносят дрожжевое молочко из расчета 5 кг пекарских дрожжей на 1 т соломы. Подают воздух из расчета на 1 м³ воздуха на 1 м³ объема обрабатываемой среды в минуту. Дрожжевание длится 6 ч. Энергоемкость процесса 300.. . 400 кВт˙ч/т, кормовая ценность возрастает до 0,28...0,38 к.ед, корм содержит 36 г перевариваемого протеина, 40 г пюсахоров.

П р и м е р 2. Измельченную солому длиной 15...30 мм увлажняют раствором химреагентов, например 5% Na₂CO₃ + 1,5 NaCl + 2% CO(NH₂)₂ в соотношении массы раствора и массы соломы 1:1 и подают в камеры обработки, оборудованную системой электродов, контактирующих с обрабатываемой соломой и подключенных к источнику переменного электрического тока промышленной частоты. Ток, проходя через солому, нагревает ее до 96...100^оС, стерилизует и делигнифицирует. Продолжительность обработки 5...15 мин. После обработки горячая солома из электродной камеры поступает в емкость для ферментации и дрожжевания, например, в смеситель С-12, где разбавляется водопроводной водой до 50. . . 55^оС. Затем в смеситель вводят ферментные препараты, например, целловиридии ГЗх2,5. ..3 кг/т соломы и проводят ферментацию в течение 2 ч. По окончании ферментации температуру смеси понижают до 28...32^оС добавлением воды и в смеситель вводят дрожжевое молоко из расчета 5 кг пекарских дрожжей на 1 т соломы. Подают воздух из расчета 1 м³ воздуха на 1 м³ объема обрабатываемой среды в минуту. Дрожжевание длится 2...4 ч. Результатом обработки по этому способу является снижение энергоемкости в 1,5...1,6 раза, повышение производительности обработки в 2,0...2,5 раза, обогащение корма белком за счет дрожжей и углеводов, образующихся под действием электрического тока.

П р и м е р 3 (предлагаемый способ). Измельченную солому длиной 1...20 мм увлажняют водным раствором химреагентов, например, 5% Na₂CO₃ + 1,5% NaCl + 2% CO(NH₂)₂ в равном соотношении массы раствора и массы соломы, после чего специальным устройством ее подают в камеру обработки, образованную системой электродов, контактирующей с обрабатываемой соломой и подключенных к источнику электрического тока. Асимметричный ток, проходя через солому, помимо ее нагрева до 95...100^оС и стерилизации, вызывает и ускорение реакций дилигнификации вследствие изобильной концентрации ионов химреагентов на поверхности растительной ткани. Продолжительность обработки при амплитуде напряженности 6 В/см составляет 8 мин. После обработки горячая солома из электродной камеры поступает в емкость, для ферментации и дрожжевания, например в смеситель С-12, где разбавляется водопроводной водой до 32...34^оС. Затем в смеситель вносят ферментные препараты, например, Trichoderma lignorum ОМ 534, целловиридии ГЗх2,5...3 кг/т и подают дрожжевое молоко из расчета 5 кг сухих дрожжей на 1 т соломы. Подают воздух из расчета 1,5 м³ воздуха на 1 м³ обрабатываемой среды в минуту и вносят соли из расчета на 1 т 2 кг фосфата аммония, 2 кг KCl. Ферментация и дрожжевание ведутся одновременно, совмещая во времени и в пространстве, циклично по 30 с пропуская через среду электрический ток плотностью 0,001 А/см² с перерывом 180 с для стимуляции процессов. Продолжительность обработки 8 ч. В результате обработки снижается энергоемкость обработки в 1,1...1,4 раза, в 1 кг соломы содержится 31,2 г перевариваемого протеина 9,27 г сахара, 1,67 жира (в пересчете на абсолютно сухое вещество).

П р и м е р 4 (предлагаемый оптимальный вариант). Измельченную солому длиной 1. . . 20 мм увлажняют водным раствором химреагентов, например 5% Na₂CO₃ + 1,5% NaCl + 2% CO(NH₂)₂ в равном соотношении массы раствора и массы соломы, после чего специальным устройством ее подают в камеру обработки, оборудованную системой электродов, контактирующих с обрабатываемой соломой и подключенных к источнику электрического тока. Асимметричный ток, проходя через солому, помимо ее нагрева до 95...100^оС и стерилизации вызывает ускорение реакций делигнификации вследствие избирательной концентрации ионов химреагентов на поверхности растительной ткани. Продолжительность обработки при напряженности 8 В/см составляет 5 мин. После обработки горячая солома из электродной камеры поступает в емкость для ферментации и дрожжевания, например в смеситель С-12, где заливается водопроводной водой до 32. . . 34^оС. Затем в смеситель вносят ферментные препараты, например Trichoderma lignorum ОМ 534, целловиридии ГЗх из расчета 2,5...3 кг/т и подают дрожжевое молоко из расчета 5 кг сухих дрожжей на 1 т соломы. Подают воздух из расчета 1,5 м³ воздуха на 1 м³ сусла и вносят соли 2 кг фосфата аммония, 2 кг KCl на 1 т смеси. Ферментацию и дрожжевание ведут одновременно, совмещая во времени и в пространстве, циклично по 60 с пропуская через среду электрический ток плотностью 0,015 А/см² с перерывом 240 с. Продолжительность обработки 8 ч.

В результате обработки снижается энергоемкость обработки в 1,1...1,4 раза, в 1 кг соломы содержится 33,8 г перевариваемого протеина, 9,07 г сахара, 2,67 г жира (в пересчете на а.с.в.).

П р и м е р 5 (предлагаемый - граничные значения). Измельченную солому длиной 1. . . 20 мм увлажняют водным раствором химреагентов, например 5% Na₂CO₃ + 1,5% NaCl + 2% CO(NH₂)₂ в равном соотношении массы раствора и массы соломы, после чего специальным устройством ее подают в камеру обработки, образованную системой электродов, контактирующих с обрабатываемой соломой и подключенных к источнику электрического тока. Асимметричный ток нагревает солому до 95...100^оС, стерилизует массу и раздревесняет ее. Продолжительность обработки при 20 В/см - 3 мин. После обработки горячая солома из электродной камеры поступает в емкость для ферментации и дрожжевания, например в смеситель С-12, где заливается водопроводной водой до 32...34^оС. Затем в смеситель вносят ферментные препараты, например Trichoderma lignorum ОМ 534, целловиридии ТЗХ из расчета 2,5...3 кг/т и подают дрожжевое молоко из расчета 5 кг сухих дрожжей на 1 т соломы. Подают воздух из расчета 1,5 м³ на 1 м³ сусла и вносят соли 2 кг фосфата аммония, 2 кг KCl на 1 т смеси. Ферментацию и дрожжевание ведут одновременно, совмещая во времени и пространстве, циклично по 120 с пропуская через среду электрический ток плотности 0,02 А/см² с перерывом 300 с. Продолжительность обработки 8 ч.

В результате обработки снижается энергоемкость обработки в 1,1...1,4 раза в 1 кг соломы содержится 24,5 перевариваемого протеина, 8,05 г сахара, 1,27 г жира в пересчете на а.с.в.).

Использование: в кормопроизводстве. Сущность: сырье подвергают обработке асимметричным электрическим током с напряженностью электрического поля 6 - 20 В/см при 95 - 100°С в течение 3 - 5 мин. Ферментацию и дрожжевание ведут одновременно в одних и тех же ферментерах при 32 - 34°С при непрерывной подаче воздуха в ферментеры и дополнительном воздействии электрическим током плотностью 0,001-0,02 A/см² циклично по 30 - 120 с с перерывом 180 - 300 с.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДНО-БЕЛКОВОГО КОРМА, предусматривающий измельчение соломы, обработку ее химическим реагентом, ферментацию и дрожжевание, отличающийся тем, что, с целью повышения качества корма, перед ферментацией солому подвергают воздействию асимметричного электрического тока при напряженности электрического поля 6 - 20 В/см и температуре 95 - 100^oС в течение 3 - 5 мин, причем ферментацию ведут одновременно с дрожжеванием при 32 - 34^oС с непрерывной подачей воздуха в обрабатываемую солому и дополнительным воздействием электрическим током плотностью 0,001 - 0,02 А/см² циклично по 30 - 120 с с перерывом 180 - 300 с.