СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМБИКОРМА Российский патент 1999 года по МПК A23K1/18 A23K1/20 

Изобретение относится к технологии производства плавающего корма и может быть использовано на предприятиях по производству комбикормов, а также в кормоцехах рыбоводных хозяйств.

В настоящее время основными поставщиками искусственных кормов для животноводства, птицеферм и для рыбоводных хозяйств являются комбикормовые заводы. Комбикорма любого назначения, как правило, состоят из следующих основных компонентов: зерновые культуры (пшеница, ячмень, овес, кукуруза, горох), мясокостная мука (рыбная, из птицы или домашних животных), шроты (соевый, подсолнечный), кормовые дрожжи, жировые добавки и витамины. Гранулы всех типов кормов изготавливают по одинаковой традиционной технологии, включающей стадии измельчения компонентов, смешивание и формирование гранул сухим или влажным прессованием. Такой процесс обеспечивает получение гранул, которые вполне удовлетворяют потребности животноводства и птицеводства, где гранулы используются в сухом виде, но не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к рыбным кормам.

Изготовленные традиционным способом гранулы имеют высокую плотность, поэтому они, попадая в воду, быстро тонут, опускаются на дно, где из-за низкой водостойкости размокают и распадаются на мелкие частицы. Такой корм рыба поедает не полностью. Гранулы теряются в придонном иле, загнивают и существенно ухудшают экологию водоема.

Очевидно, что увеличение водостойкости и обеспечение плавучести гранул снижает потери, значительно повышает эффективность кормления и улучшает экологическую обстановку водоема.

Известен способ получения плавающего гранулированного корма для рыб путем горячего экструдирования (см. Канидьев А.Н., Шустин А.Г., Турецкий В.И. "Инструкция по кормлению карпа и радужной форели плавающим комбикормом". М., ВНИИПРХ, 1987 г.). Согласно способу исходное сырье, содержащее не менее 25% зерновых культур тонко измельчают, просеивают, увлажняют водой до влажности 25-40%, смешивают и подают на экструдирование (гранулирование) для формирования гранул. При экструдировании кормовая смесь подвергается нагреву и давлению. Температура нагрева превышает 120^oC. На выходе гранул корма из экструдера давление резко снижается, что приводит к интенсивному испарению воды с поверхности гранул и образованию на поверхности гранул разрыхленной структуры. При сушке гранул водяной пар внутри пор замещается воздухом, который и придает плавучесть корму.

Недостатками способа горячего экструдирования являются:
- уничтожение высокотемпературной обработкой (более 120^oC) основных витаминов (А, С, тиамины), которые специально вводятся в исходную смесь согласно рецепту;
- образование большого количества отходов (до 15%) при формировании гранул из-за повышенной крошимости;
- пониженная хранимость готового корма вследствие того, что рыхлая поверхностная структура гранул интенсивно впитывает влагу из воздуха, что способствует быстрому образованию плесени.

Вследствие указанных недостатков способ горячего экструдирования не нашел практического применения.

По патенту N 93 - 14645 PCT (WO), кл. A 23 K 1/16, 1992 г. повышение качества кормов достигается тем, что после процесса экструдирования кормовых гранул к ним добавляют активные ингредиенты (витамины).

К гранулам под вакуумом добавляют раствор или суспензию ингредиента в водной или масляной фазе, а затем повышают давление. Способ позволяет получать гранулы с высокой степенью насыщенности равномерно распределенных в них витаминов. Недостатками этого способа являются повышенный расход витаминов, усложнение технологической схемы и снижение плавучести гранул, так как после витаминизации гранул их поры заполняются жидкостью.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ производства кормовых гранул для рыбного хозяйства из сырья, в состав которого входит клейковина злаковых культур (см. патент США N 5102671, МКИ A 23 K 1/14, 1/18, 1992 г.). Способ изготовления кормовых гранул для использования в аквакультуре, согласно п. 1 патентной формулы, включает кондиционирование (установление требуемого состава, измельчение) без нагрева сырья, содержащего пшеничную клейковину, из которого изготавливаются гранулы, увлажнение водой сырья без нагрева, формирование сырья в гранулы на грануляторе перед нагревом, а после этого нагрев сформированных гранул для эффективного спекания и связывания.

Последующие пункты патентной формулы, развивающие основной, независимый пункт 1, предусматривают:
2) кондиционирование без нагрева следует за стадией перемешивания, на которой материалы смешиваются без добавления воды;
3) сформированные гранулы при нагреве перемешивают;
4) нагрев осуществляют паром;
5) сформированные гранулы подают на нагрев отделенными друг от друга с целью предупреждения слипания;
6) пшеничную клейковину добавляют в количестве по меньшей мере 1% по весу, или от 1 до 3% по весу.

Этот способ предусматривает получение очень прочных гранул, способных долгое время пребывать в воде.

Гранулы, изготовленные по данному способу, не обладают плавучестью, так как их изготовление не предусматривает достижения этого свойства.

Кроме того, в процессе приготовления гранул компоненты корма подвергаются варке, т.е. нагреваются до температуры 100^oC и выше, при которой, как и при экструдировании, происходит разрушение большинства витаминов.

На основании изложенного следует, что производство комбикорма по способу-прототипу позволяет получить гранулы хорошо усвояемые, механически прочные и водостойкие, однако не позволяет обеспечить плавучесть гранул и сохранить в них жизненно необходимый набор витаминов.

Такой корм можно получить при осуществлении заявляемого изобретения.

Заявляемое изобретение представляет собой способ получения комбикорма, содержащего в числе компонентов и зерновые культуры, включающий измельчение, смешивание и увлажнение исходных компонентов, формирование гранул и их сушку газообразным теплоносителем.

Перечисленные признаки заявляемого способа совпадают с признаками способа-прототипа.

Заявляемый способ отличается тем, что перед смешиванием исходных компонентов производят увлажнение измельченных зерновых культур водой и нагревают полученную суспензию до образования клейстера, а на начальной стадии сушки гранул в теплоноситель добавляют водяной пар до образования корки на поверхности гранул.

Наиболее предпочтительно увлажнение измельченных зерновых культур до их массовой доли в суспензии 10-35%.

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

В настоящей заявке выполняется требование единства изобретения, т.к. все признаки относятся к одному объекту-способу получения комбикорма.

Заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Из приведенного выше описания уровня техники следует, что заявителем не выявлены источники информации, содержащие сведения об аналогах и технических решениях, имеющих признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения и имеющие такие же свойства. Отличительные признаки заявленного способа не выявлены и в других источниках информации о способах и установках для получения комбикормов.

Изобретение промышленно применимо, так как способ получения комбикорма по всем признакам заявляемой совокупности воспроизводим; ни один его признак, ни весь способ в целом не противоречит использованию его в промышленности с достижением ожидаемого технического результата.

Заявляемая совокупность существенных признаков изобретения совместно с отличительными признаками заявленного способа находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.

Согласно предлагаемому способу комбикорм получают из многокомпонентного сырья, в состав которого входят зерновые культуры. Компоненты корма дозируют в соответствии с заданным рецептом и измельчают до требуемой кондиции. Измельченные зерна, например пшеницу, заливают с перемешиванием водой в таком количестве, чтобы приготовить суспензию с массовой долей зерна в ней, равной 10-35%. Полученную суспензию нагревают до образования клейстера.

В зернах пшеницы и других зерновых культур содержится большое количество крахмала. При обработке измельченного зерна водой молекулы крахмала диффундируют из частиц зерна в воду, набухают и образуют гидроколлоиды. Нагревание суспензии из измельченных зерен и воды способствует повышению растворимости крахмала зерен. При нагреве крахмал почти полностью желатинизируется, т.е суспензия превращается в клейстер.

На стадии увлажнения клейстер перемешивают с остальными жидкими и твердыми измельченными компонентами комбикорма до тестообразного состояния. Из полученной смеси формируют гранулы и затем сушат горячим теплоносителем, например, воздухом. На начальной стадии сушки гранул теплоноситель увлажняют водяным паром.

Под воздействием теплоносителя вода из гранул удаляется за счет испарения, поэтому температура внутренних областей гранул до полного удаления из них влаги, всегда меньше температуры теплоносителя и поддерживается в пределах 70 - 80^oС. Поэтому гранулированный корм сохраняет питательные вещества в сыром виде с неразрушенными от температурной обработки витаминами.

При соприкосновении с горячим воздухом, содержащим водяной пар, поверхностный слой гранул, вышедших из гранулятора, быстро нагревается. Крахмал поверхностного слоя начинает полимеризоваться, образуя на поверхности гранул прочную пленку - корочку, проницаемую для молекул водяного пара, образующегося в грануле при сушке. Молекулы воды из внутренних областей гранул непрерывно диффундируют к поверхности гранул и тоже испаряются. Вместе с водой к поверхности гранул движутся новые порции крахмала, благодаря чему толщина корочки на грануле увеличивается. Присутствие в горячем воздухе паров воды ускоряет процесс образования корочки, способствует приданию ей эластичности и препятствует появлению трещин.

Наличие прочной корки, в свою очередь, препятствует усадке гранулы при последующих стадиях сушки (без пара), ее объем в процессе сушки не уменьшается, а за счет удаления из объема гранулы влаги внутри гранулы образуются поры, которые заполняются воздухом, что обусловливает плавучесть.

При попадании такой гранулы в воду при кормлении рыб прочная корочка не пропускает воду внутрь гранулы. Поэтому гранула остается целой, не размокает и не тонет.

Кроме того, наружная корочка способствует увеличению механической прочности гранул корма, благодаря чему устраняется крошимость гранул, сокращаются потери корма при их изготовлении.

При хранении гранулированных кормов наружная корочка препятствует проникновению влаги и бактерий из воздуха внутрь гранул и образованию плесени. Сроки хранения гранул, полученных по предлагаемому способу, значительно дольше экструдированных кормов.

Опытные исследования заявляемого способа показали следующее.

При массовой доле зерновых культур в суспензии менее 10% получаются гранулы с высокой плотностью и отсутствием плавучести.

При массовой доле зерновых культур в суспензии выше 35% образуется после нагрева густая масса, не поддающаяся транспортированию обычными средствами.

При нагревании суспензии из воды и зерновых культур, когда образование клейстера не наблюдалось, на выходе из сушилки получались прочные, водостойкие, но тонущие гранулы высокой плотности.

Без добавки водяного пара в горячий воздух на начальной стадии сушки получаются гранулы с трещинами на поверхности оболочки. Плавучесть таких гранул не превышает 15 секунд вместо необходимых 30 минут по ТУ 15-613-84.

Итак, только при наличии всех признаков формулы изобретения получается комбикорм, удовлетворяющий предъявляемым к нему требованиям: достаточно витаминизированный, плавучий и водостойкий. Проведенные опытные испытания подтвердили достижение технического результата.

Изобретение предназначено для использования в комбикормовой промышленности для приготовления корма, преимущественно для рыб. Способ включает измельчение, смешивание и увлажнение исходных компонентов, формирование из смеси гранул и сушку гранул газообразным теплоносителем. Перед смешиванием компонентов производят увлажнение измельченных зерновых культур и нагрев до образования клейстера, а сушат гранулы газообразным теплоносителем с добавлением на начальной стадии сушки водяного пара до образования корочки на поверхности гранул. Измельченные зерна зерновых культур оптимально увлажняют до массовой доли зерна в воде, равной 10-35%. Полученный по изобретению гранулированный корм достаточно витаминизированный, плавучий, водостойкий. 1 з. п. ф-лы.

1. Способ получения комбикорма, содержащего в числе компонентов зерновые культуры, включающий измельчение, смешивание и увлажнение исходных компонентов, формирование гранул и их сушку газообразным теплоносителем, отличающийся тем, что перед смешиванием исходных компонентов увлажняют измельченные зерновые культуры водой и нагревают полученную суспензию до образования клейстера, а на начальной стадии сушки гранул в теплоноситель добавляют водяной пар до образования корки на поверхности гранул. 2. Способ получения комбикорма по п.1, отличающийся тем, что измельченные зерновые культуры увлажняют до их массовой доли в воде 10-35%.