СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО МЕЛАССНОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И СУХОЙ МЕЛАССНЫЙ КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2007 года по МПК A23K1/02 

Изобретение относится к области получения кормовых добавок для сельскохозяйственных животных.

В современном кормопроизводстве для обеспечения в рационах животных необходимого количества углеводов используют, как правило, свекловичную мелассу. Наибольшие трудности в ее использовании обусловлены тем, что меласса представляет собой вязкую трудно текучую жидкость, застывающую при температуре +16°С, и для ее перекачивания по трубам необходим нагрев до температуры 50-60°С [1]. Кроме того, меласса имеет ограниченный срок хранения (до 9 месяцев), что также осложняет ее использование в производстве кормовых добавок, особенно для регионов, удаленных от мест производства мелассы.

Наиболее распространенным способом получения мелассы в сухой форме является использование адсорбентов как минерального, так и органического состава, а также их смеси для поглощения избыточной влаги.

Известен способ получения кормового концентрата путем перемешивания мелассы с органическим адсорбентом - травяной мукой из зеленой массы растений или мукой из шелухи подсолнечника и минеральным адсорбентом - монокальцийфосфатом [2]. Высушенный продукт измельчают на дробилке или мельнице и упаковывают в мешки.

Известен также способ получения сухого мелассного концентрата, заключающийся в перемешивании мелассы с соевым шротом (органическим адсорбентом) и известняковой мукой (минеральным адсорбентом), сушке смеси в барабанной сушилке при температуре 120-130°С в течение 2-3 часов, охлаждении, измельчении и затаривании в полиэтиленовые мешки [3].

Использование указанных адсорбентов имеет ряд существенных недостатков, а именно невозможность получения высококонцентрированного по мелассе (сахарам) кормового продукта, так как при содержании мелассы более 50-55% порошок легко комкуется, слипается и слеживается; сахара находятся в незащищенной форме от воздействия бактерий и других микроорганизмов; наличие пищевого наполнителя с ограниченными сроками хранения (до 6 месяцев) делает мелассный концентрат скоропортящимся продуктом. Кроме того, ввиду необходимости досушивания продукта после перемешивания энергозатраты и длительность технологического цикла возрастают.

Устранение указанных недостатков достигается за счет перевода сахарозы в ее кальциевые соли при обработке исходной мелассы окисью кальция с последующим медленным затвердеванием смеси, приводящим к образованию соответствующих солей [4]. При таком способе создаются условия для преимущественного образования трехкальциевых солей сахарозы, что делает продукт плохо растворимым и, кроме того, имеющим избыточную щелочность, которая устраняется обработкой такого продукта уксусной кислотой. Это существенно снижает технологичность процесса, а также добавляет в конечный продукт значительные количества ацетат-ионов, являющихся балластом в кормовом продукте.

Для лучшей усвояемости концентрата животными необходимо не допустить образования трехкальциевых (плохо растворимых) солей сахарозы, что обеспечивается некоторой избыточной кислотностью среды. Использование же только одной кислой соли приводит к получению продукта с высокой кислотностью, не удовлетворяющей требованиям для кормовых добавок.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения сухого кормового концентрата, включающий перемешивание жидкой мелассы с адсорбентом - водной суспензией гидроксида кальция, являющегося основным соединением кальция, сушку смеси распылением при 60-70°С, нейтрализацию монокальцийфосфатом (кислым соединением кальция) или фосфорной кислотой и измельчение готового продукта [5].

Недостатком способа является двухстадийность процесса, предполагающая раздельный ввод гидроксида кальция (соединения кальция основного характера) и монокальцийфосфата (соединения кальция кислого характера). В этом случае создаются условия для образования плохо растворимой трехкальциевой соли сахарозы на первой стадии. Введение же монокальцийфосфата на второй стадии не приводит к образованию растворимых солей сахарозы, так как затруднено протекание этих реакций в твердой фазе. Кроме того, способ требует специального оборудования для высушивания продукта, что приводит к значительным затратам при его получении. Увеличенный расход электроэнергии на высушивание продукта обусловлен также использованием суспензии извести, вносящей в процесс дополнительную влагу.

Задачей изобретения является разработка менее энергоемкого способа получения сухого мелассного концентрата нового состава, обладающего улучшенными свойствами, а именно содержащего только полезные компоненты с высоким содержанием сахарозы в виде хорошо растворимых одно- и двухкальциевых легкоусвояемых солей.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения сухого мелассного концентрата для сельскохозяйственных животных, включающем перемешивание мелассы с адсорбентом в виде основных и кислых соединений кальция и сушку смеси с последующим ее измельчением, согласно изобретению в смесь дополнительно вводят оксид магния и бикарбонат калия, при этом все указанные компоненты вводят одновременно в форме сухих порошков при следующем соотношении, мас.%:

Меласса50,0-80,0Соединения кальция основного характера4,4-14,1Соединения кальция кислого характера5,7-36,8Оксид магния0,83-8,33Бикарбонат калия0,25-5,1

В изобретении в качестве соединений кальция основного характера используют оксид кальция и/или гидроксид кальция, и/или карбонат кальция, а в качестве соединений кальция кислого характера - монокальцийфосфат или дикальцийфосфат. Сушку концентрата осуществляют в естественных условиях в свободнолежащем слое материала на перфорированной плоскости, например металлической сетке. Высушенный концентрат измельчают до крупности не более 1,6 мм, что соответствует требованиям по крупности для кормовых порошкообразных продуктов.

Содержание кальция в конечном продукте определяется условиями образования его растворимых соединений с сахарозой, происходящего при его недостатке по отношению к стехиометрическому количеству, а также при некоторой избыточной кислотности среды. Эти условия с учетом состава стандартной мелассы по содержанию сахарозы приводят к указанному интервалу возможных содержаний кальция, а также избыточного количества кислого фосфата кальция не более 1,0%. Последнее обстоятельство обусловлено требованиями по кислотно-основным характеристикам кормовых продуктов, для которых значение pH водной вытяжки не должно быть менее 6. Это реализуется при указанном выше ограничении по количеству избытка кислой соли. Нижний уровень содержаний общего кальция обусловлен тем, что при меньших его значениях высушивание продукта становится очень долгим, а после высыхания продукт продолжает сохранять сахарную клейкость, приводящую к слеживанию и комкованию продукта. Только при указанных содержаниях общего кальция удается получить сухой продукт, лишенный таких недостатков. Верхний уровень содержания общего кальция должен обеспечивать полное связывание сахарозы в растворимые соединения - одно- и двухкальциевые сахараты кальция, а также сорбцию веществ мелассы, не содержащих олигосахариды - азотистые экстрактивные вещества, часть безазотистых экстрактивных веществ, примеси, воду с образованием сухого не слипающегося и не комкующегося продукта. Дальнейшее увеличение содержания фосфатов кальция нецелесообразно из-за уменьшения содержания мелассы в конечном продукте.

Для усиления водоотнимающего действия соединений кальция в разработанном изобретении предлагается введение добавки оксида магния в сухой форме. Величина добавки оксида магния составляет 0,83-8,33 мас.%. Это обусловлено достижением необходимого технологического эффекта по связыванию воды, с одной стороны, а также величиной разрешенных содержаний магния в кормовых добавках, с другой стороны. Иными словами, указанный интервал содержаний магния обеспечивает быстрое высушивание продукта при получении кормовой добавки с содержанием магния, позволяющим не вводить его при приготовлении полнорационных кормов с использованием разработанного концентрата. В химическом отношении введение магния в присутствии фосфатов кальция и соединений калия приводит к образованию двойных солей типа MgKPO₄·6H₂O, MgCO₃·KHCO₃·4H₂O, а также кислых ортофосфатов типа MgHPO₄·3H₂O MgHPO₄·7H₂O. Указанные кристаллогидраты имеют в своем составе большее количество кристаллогидратной воды по сравнению с одинарными ортофосфатами только кальция или только магния, что и приводит к усилению водоотнимающего действия разработанного состава кормовой добавки.

Также для более быстрого высыхания концентрата в разработанном изобретении предлагается введение разрыхлителя, в качестве которого используется бикарбонат кялия. Введение этого реагента в сырой концентрат приводит к резкому увеличению поверхности испарения за счет увеличения смеси в объеме, что в количественном выражении соответствует уменьшению плотности смеси от 1,7-2,0 г/см³ до 0,5-0,7 г/см³. Добавка бикарбоната калия в количестве 0,25-5,1 мас.% вполне достаточна для получения максимального эффекта «вспухания» смеси, и дальнейшее увеличение его содержания практически не меняет плотность сырого концентрата. Кроме того, верхнее значение содержания бикарбоната калия достаточно для обеспечения его содержания в полнорационных кормах. Для обеспечения разрыхляющего действия бикарбоната калия его вводят в смесь по разработанной рецептуре при небольшом избытке кислой соли (монокальцийфосфата или дикальцийфосфата). В этом случае выделение углекислого газа происходит при обычной температуре без дополнительного нагревания. Бикарбонат натрия, оказывающий аналогичное действие, не предлагается в качестве разрыхлителя, так как регламентация его ввода в кормовые добавки зависит как от вида животных, так и от их возраста. Учитывая, что натрий, как правило, присутствует в мелассе и других кормовых продуктах, регулирование его ввода в кормовые добавки следует проводить непосредственно при составлении рационов кормления для конкретных животных.

Способ получения сухого мелассного концентрата поясняется примерами.

Пример 1.

В емкость объемом 10 л с перемешивающим устройством заливают в количестве 5 кг (80,0 мас.%) мелассу следующего состава: содержание сухих веществ - 75,0 мас.%; содержание сахара - 45,0 мас.%; pH - 7,4. В емкость при постоянном перемешивании добавляли минеральную кальцийсодержащую добавку основного характера - карбонат кальция в количестве 0,275 кг (4,4 мас.%); добавку кислого характера - монокальцийфосфат в количестве 0,356 кг (5,7 мас.%), а также добавляли оксид магния в количестве 0,52 кг (8,33 мас.%) и бикарбонат калия в количестве 0,098 кг (1,57 мас.%). Смесь перемешивали в течение 30-40 минут при скорости вращения мешалки 400 об/мин. Полученную однородную смесь распределяли ровным слоем толщиной 5 см на металлическом перфорированном поддоне и высушивали в течение 22 часов на воздухе до остаточной влажности 12%. После высушивания сухую мелассу с поддона переносили в шаровую мельницу, в которой измельчали ее и просеивали через сито с размером отверстий 1,6 мм. Получали порошок светло-коричневого цвета со слабым оттенком запаха мелассы.

В таблице 1 приведены примеры 2-6 получения сухого мелассного концентрата для сельскохозяйственных животных согласно изобретению.

Примеры 2-6 осуществляли аналогично примеру 1 за исключением того, что в качестве соединений кальция основного и кислого характера использовали различные соединения кальция в соответствие с формулой изобретения.

Полученные в примерах 1-6 пробы сухого мелассного концентрата высушивали до постоянного веса с последующим анализом содержаний целевых компонентов существующими для кормовых добавок методами анализа. Результаты анализа состава полученных продуктов приведены в таблице 2 для примеров 1-6 соответственно.

Таблица 1№ п/пКоличество мелассы, кг(% масс.)Соединения основного характера, кг (масс.%)Соединения кислого характера, кг (масс.%)Время сушки,часCaCO₃CaOCa(OH)₂MgOCa(H₂PO₄)₂CaHPO₄KHCO₃24,5-0,28-0,271,0-0,336,5 (70,0) (4,4) (4,3)(16,2) (5,1) 33,8--0,630,331,4-0,168,3 (60,0)  (10,0)(5,0)(22,4) (2,6) 43,20,9--0,05-2,160,08214,0 (50,0)(14,1)  (0,83) (33,79)(1,28) 53,2-0,77-0,05-2,320,174,5 (50,0) (12,11) (0,83) (36,8)(0,26) 63,8--0,780,32-1,410,168,0 (60,0)  (12,4)(5,0) (22,35)(0,25) 

В предложенном изобретении, основанном на использовании химизма взаимодействия реагентов, обеспечивается:

- образование только растворимых соединений кальция в форме одно- и двухкальциевых солей сахарозы, а также избытка кислого фосфата кальция;

- усиление водоотнимающего действия соединений кальция введением оксида магния;

- увеличение поверхности испарения сырого концентрата за счет введения разрыхлителя - бикарбоната калия;

- использование компонентов смеси в виде сухих порошков снижает начальную влажность смеси, упрощает аппаратурное оформление процесса и ускоряет высушивание концентрата, позволяя уменьшить удельные энергозатраты.

При этом магний и калий, вводимые для улучшения технологичности процесса, являются полезными элементами в составе кормовой добавки, причем в таких количествах, которые делают возможным не вносить эти элементы при составлении рационов кормления животных.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить наиболее простыми приемами сухой кормовой концентрат в стабилизированной солевой форме, удобной для целевого использования и имеющей в своем составе дополнительно магний и калий.

Известен сухой мелассный концентрат, содержащий соевый шрот и известняковую муку [3]. Химический состав концентрата следующий: сырой протеин - 29,18%, сырая клетчатка - 7,9%, сахар - 29-32%, сырая зола - 17,4%, кальций - 2,41%, сырой жир - 1,16%, безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) - 38,84%.

Полученный концентрат легко комкуется и слеживается, что обуславливает необходимость хранения его в небольшой таре (например, в полиэтиленовых мешках), а наличие пищевого наполнителя ограничивает срок хранения концентрата. Кроме того, использование компонента растительного происхождения ограничивается сезонным его производством.

Наиболее близким по технической сущности к разработанному сухому мелассному концентрату для сельскохозяйственных животных является концентрат на основе мелассы, включающий олигосахариды, преимущественно в виде сахарозы, азотистые и безазотистые экстрактивные вещества, а также минеральные примеси и воду [5].

Недостатки известного мелассного концентрата заключаются в том, что олигосахариды его углеводной части представлены в основном сахарозой, не связанной в легко усвояемые одно- и двухкальциевые соли, а также избыточным содержанием труднорастворимого трехкальциевого сахарата, являющегося балластным компонентом для кормовых рационов.

Помимо этого, его конечными физико-химическими свойствами обусловлена трудность поддержания оптимального соотношения в комбикормах между кальцием и фосфором.

Известный концентрат не подлежит длительному хранению.

Задачей изобретения является придание сухому концентрату новых потребительских свойств, а именно высокой технологичности при дальнейшем использовании в производстве кормовых смесей с использованием стандартной и общепринятой техники, восполнением дефицита необходимых животным минеральных компонентов, отсутствующих в исходной мелассе, а также повышенной способности к сохранению качества продукта при длительном хранении.

Поставленная задача достигается тем, что сухой мелассный концентрат для сельскохозяйственных животных, полученный описанным выше способом, характеризуется содержанием компонентов в следующем соотношении, мас.%:

Олигосахариды в форме остаточной свободной сахарозы и/или одно- и двухкальциевых солей21,0-34,0сахарозы (в пересчете на общий сахар) Соединения кальция (в пересчете на PO₄^-3), мас.%5,5-23,3Безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ)16,5-26,0Азотистые экстрактивные вещества (АЭВ)0,5-5,0Фосфаты (в пересчете на PO₄^-3) мас.%9,0-32,3Соединения магния (в пересчете на Mg⁺⁺)0,5-5,0Соединения калия (в пересчете на K⁺)0,1-2,0Свободный кислый фосфат кальция0,1-1,0Минеральные примеси0,01-0,5Водаостальное

Дополнительно содержащиеся соединения магния и калия представляют собой: для магния - двойные соли с кальцием и/или калием и фосфатами, для калия - двойные соли с кальцием и/или магнием и фосфатами, соединения кальция представлены солями в виде фосфатов, сахаратов и двойных соединений с калием и магнием.

Минеральные примеси в готовом продукте представляют собой сульфаты и карбонаты натрия, содержащиеся в исходной мелассе.

Результаты определений содержания целевых компонентов в сухом мелассном концентрате приведены в таблице 2

Таблица 2Наименование ингредиентов в готовом концентратеНомер образца (примера)123456БЭВ, масс.%,
Олигосахариды (в пересчете на общий сахар)26,022,519,116,516,5619,134,030,025,221,021,025,2АЭВ, масс.%5,03,50,53,53,50,5Соединения кальция (в пересчете на PO₄ ^-3), масс.%5,507,7413,5221,4923,3019,88Фосфаты (в пересчете на PO₄ ^-3), масс.%,9,016,025,832,329,824,2Свободный кислый фосфат кальция, масс.%1,00,90,80,20,20,1

Таблица 2 (продолжение)Соединения магния (в пересчете на Mg⁺²), масс.%5,05,03,00,50,53,0Соединения калия (в пересчете на К⁺), масс.%2,02,01,00,50,11,0Минеральные примеси, масс.%0,500,360,280,010,240,32Вода, масс.%12,012,010,84,04,86,7Итого, масс.%100100100100100100PH водной вытяжки6,06,16,26,76,86,9

Кроме указанных в таблице характеристик концентрат в форме порошка с крупностью частиц не более 1,6 мм имеет следующие физические свойства:

- насыпную массу -0,75-0,95 г/см³- угол естественного откоса -30-38°

В предлагаемом составе кормового концентрата выдержано оптимальное соотношение между кальцием и фосфором, кальций связан в легкоусвояемые растворимые одно- и двухкальциевые соли сахарозы.

Магний и калий восполняют дефицит этих добавок в кормах.

Полученный продукт может длительно храниться без изменения качеств, так как кальциевые соли сахарозы химически инертны.

Концентрат с указанными пределами содержаний компонентов соответствует требованиям технических условий и рекомендаций для кормовых добавок.

Источники информации

1. Соколов А.Я. Комбикормовые заводы. М., «Колосс», 1970, с.13.

2. SU 1598952 A1, 21.03.1988, Кл. А 23 К 1/02.

3. SU 1790897 A1, 03.05.1990, Кл. А 23 К 1/02.

4. SU 897209, 19.12.1974, Кл. А 23 К 1/02.

5. US 3698911, 17.10.1972, Кл. 426-658.

Изобретение относится к кормопроизводству. Способ получения сухого мелассного концентрата для сельскохозяйственных животных включает перемешивание мелассы с адсорбентом в виде смеси основных и кислых соединений кальция, сушку смеси и ее измельчение. В смесь дополнительно вводят оксид магния и бикарбонат калия, при этом указанные компоненты вводят одновременно при перемешивании в форме сухих порошков в определенном соотношении. Сухой мелассный концентрат для сельскохозяйственных животных, полученный данным способом, позволяет восполнить дефицит необходимых животным минеральных компонентов, отсутствующих в исходной мелассе, а также повысить способность к сохранению качества продукта при длительном хранении. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения сухого мелассного концентрата для сельскохозяйственных животных, включающий перемешивание мелассы с адсорбентом в виде смеси основных и кислых соединений кальция, сушку смеси и ее измельчение, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят оксид магния и бикарбонат калия, при этом указанные компоненты вводят одновременно при перемешивании в форме сухих порошков при следующем соотношении, мас.%:

Меласса50,0-80,0Соединение кальция основного характера4,4-14,1Соединение кальция кислого характера5,7-36,8Оксид магния0,83-8,33Бикарбонат калия0,25-5,1

Олигосахариды в форме остаточной свободной сахарозы и/или одно- и двухкальциевых солей сахарозы (в пересчете на общий сахар)21,0-34,0Соединения кальция (в пересчете на PO₄^-3), мас.%5,5-23,3Безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ)16,5-26,0Азотистые экстрактивные вещества (АЭВ)0,5-5,0Фосфаты (в пересчете на PO₄^-3) мас.%9,0-32,3Соединения магния (в пересчете на Mg⁺⁺)0,5-5,0Соединения калия (в пересчете на K⁺)0,1-2,0Свободный кислый фосфат кальция0,1-1,0Минеральные примеси0,01-0,5ВодаОстальное