СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ИЛИ УДОБРЕНИЯ ИЗ ГИДРОБИОНТОВ Российский патент 2014 года по МПК A23K1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а конкретнее к производству комбикормов и удобрений, и может найти применение в животноводстве и растениеводстве. Предлагается комплексный безотходный способ переработки отходов рыбоперерабатывающих предприятий с целью получения натуральных кормовых добавок и органических удобрений.

Известен способ переработки отходов рыбы, мяса, растительного сырья (JP2000126715(A), МПК A23K 1/10, C05F 5/00, опубл. 09.05.2000 г.) с целью получения кормовых продуктов и удобрений, согласно которому осуществляется сбор данных отходов с соответствующих предприятий с последующей их варкой и разделением на твердую и жидкую части и с последующей их обработкой и получением кормовых продуктов и удобрений.

Данный способ аналогичен производству рыбной муки и соответственно энергозатратен, требует значительного количества оборудования и используемых площадей.

Известен способ получения рыбной кормовой муки (RU 94014824 A1, МПК A23K 1/10, A23L 1/325, опубл. 20.04.1996 г.), в котором рыбная чешуя после снятия гуанина используется вместе с рисовой шелухой в качестве твердого наполнителя при сушке рыбного подпрессового бульона для получения рыбной муки (соотношение твердый наполнитель/рыбный бульон по массе составляет 50:50%).

Недостатком описанного способа является то, что полученная таким способом рыбная мука содержит низкое количество протеина (48%) и имеет высокую себестоимость из-за высокой энергоемкости процесса сушки, так как добавляемый подпрессовый бульон содержит не более 10% сухих веществ.

Известен способ приготовления кормовой добавки или удобрения (RU 2095005 C1, МПК A23K 1/16, опубл. 10.11.1997), где рыбные отходы смешивают с растительным сырьем (отходы водорослевого производства), затем смесь ферментируют при температуре 20-38°C в течение 28-48 часов, далее ферментированную массу проваривают при температуре 75-85°C в течение 5-15 минут, отпрессовывают разваренную массу до получения жидкой фракции и жома, отделяют из жидкой фракции жир, к жиру добавляют отработанное растительное масло 10-90% от общей массы, нагревают при 50-90°C и выдерживают 30 минут, к обезжиренной жидкой части добавляют консервант, охлаждают или замораживают, жом высушивают до остаточной влажности 10%.

Недостатками описанного способа являются длительность обработки и необходимость охлаждения или замораживания значительного количества полученной обезжиренной жидкости (более 60% от исходного сырья), что значительно повышает себестоимость производства кормовой добавки или удобрения.

Известен способ получения белково-минеральной муки (варианты) (RU 2262861 C2, МПК A23K 1/10, опубл. 27.10.2005), где к сырой чешуе рыб добавляют сырую кожу рыб в количестве 50-75% от общей массы сырья, измельчают (дробят) смесь и высушивают.

Недостатком способа является то, что получаемая таким способом белково-минеральная мука содержит незначительное количество такой незаменимой аминокислоты, как триптофан, поэтому является неполноценной кормовой добавкой с биологической точки зрения.

Известен патент "Удобрения из морских растений и способ его производства (варианты) и кормовая добавка"(RU 2001118503 A, МПК C05F 11/08, A23K 1/00, опубл. 20.06.2003 г.), где удобрение содержит 12-55% рыбной и/или костной муки и 5-40% водоросли ламинарии (или другие морские растения). При этом (варианты) морские растения предварительно обрабатываются путем измельчения до 10 мм, замачивания в пресной воде или щелочном растворе с использованием гидрата окиси кальция, ферментации в анаэробных условиях не менее 200 часов в присутствии морской воды (30% твердой фазы и жидкости 1:5-1:15), после настаивания раствор фильтруют и упаривают. Удобрение, содержащее ламинарию, анфельцию и зоостеру, применяют в качестве кормовой добавки.

Недостатками способа является длительность обработки и значительные объемы используемых и перерабатываемых жидкостей, а также энергозатраты при термической обработке и упаривании.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ приготовления кормового продукта (RU 2388318 C1, МПК A23K 1/00, A23K 1/10, A23K 1/14, опубл. 10.05.2010 г.), включающий измельчение, термообработку, ферментацию рыбного сырья, сушку. В составе сырья дополнительно используют водоросли, обработку рыбного и водорослевого сырья осуществляют раздельно: термообработку рыбного сырья проводят при температуре 40-50°C в течение 5-10 мин, термообработку водорослевого сырья проводят при температуре 70-80°C в течение 10-20 мин, ферментацию рыбного и водорослевого сырья ведут при температуре 30-45°C в течение 1-2 ч, при этом используют внутренности хищных рыб для ферментации рыбного сырья, внутренности растительноядных рыб для ферментации водорослевого сырья, ферментированное сырье соединяют и перемешивают, сушку осуществляют при температуре 45-50°C в течение 15-30 мин. Для ферментации используют внутренности рыб в количестве 2-26% к общей массе сырья.

Основными недостатками способа являются сложность и длительность обработки (раздельная ферментация с использованием различных внутренностей 1-2 часа при температуре 30-45°C), а также значительные энергозатраты на сушку (при предварительной термообработки сырья степень разбавления его водой 1:5 согласно примеру 1, которую впоследствии необходимо выпарить).

Изобретение решает задачу упрощения и сокращения длительности способа получения кормовой добавки или удобрения из гидробионтов, снижения себестоимости продукции и повышения экологичности производства за счет сокращения количества технологических операций, их длительности и энергоемкости, а также использования части сырья в качестве фильтра.

Для получения необходимого технического результата в известном способе получения кормовой добавки или удобрения из гидробионтов, включающем использование рыбного сырья и водорослей, перемешивание, измельчение, термообработку и сушку компонентов до остаточной массовой доли влаги не более 10%, предлагается в качестве рыбного сырья использовать коллагенсодержащие рыбные отходы, перемешивание и измельчение сырья проводить в емкости с вращающимися ножами, при этом сначала предлагается обрабатывать рыбную чешую, высушивая ее до остаточной массовой доли влаги не более 10%. К высушенной чешуе предлагается добавлять остальные коллагенсодержащие рыбные отходы и водоросли в таком количестве, чтобы массовая доля чешуи в смеси составляла не менее 50%, и продолжать обработку, причем выбирать высокоскоростной режим вращения ножей, который обеспечивает термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха, а пары органических веществ, выделяющиеся при сушке, предлагается отводить в фильтр, в качестве которого использовать водоросли.

Кроме того, предлагается получать удобрения из гидробионтов, применяя водоросли, использованные в качестве фильтра.

В качестве основного сырья используются трудноутилизируемые рыбные коллагенсодержащие отходы (чешуя, кожа, плавники, головы, кости и хвосты рыб), так как в процессе варки таких отходов коллаген активно переходит в глютин - основной компонент рыбного клея, что приводит к образованию «комков-катышей», прилипанию и пригоранию продукта на теплопередающих поверхностях оборудования (Исаев В.А. Кормовая рыбная мука. - М.: Агропромиздат, 1985. - Стр.18) и, в конечном итоге, к получению рыбной муки нестандартного качества. Кроме того, значительное количество чешуи в рыбном сырье при производстве рыбной муки выводит из строя насосы-питатели и другое оборудование, а также при этом проблематично получить рыбную муку с содержанием протеина не менее 50% в соответствии с ГОСТ-2116-2000. Поэтому на практике коллагенсодержащие отходы перед направлением на производство рыбной муки значительно разбавляют путем смешивания с рыбным сырьем (прилов, некондиционная рыба, рыба с мехповреждениями, отходы от разделки на филе и др.).

В предлагаемом способе в качестве дополнительного компонента используется сырье растительного происхождения (водоросли, отходы переработки водорослей).

В предлагаемом способе в качестве источника минералов, углеводов и витаминов используется фурцеллярия (Furcellaria lumbricalls) и ее отходы после получения агароида фурцеллорана. Особенностью состава красных водорослей, затрудняющей использование их в качестве корма, является содержание углеводоподобных комплексов, очень устойчивых к воздействию протеолитических ферментов животных, в связи с чем корма усваиваются животными плохо (Сафронова Т.М. Сырье и материалы рыбной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1991. Учебники и учеб. пособия для студентов высш.учеб.заведений. - Стр.110). Однако содержание легкогидролизуемых полисахаридов (ЛГП) в фурцеллярии составляет - 39,5%, трудногидролизуемых полисахаридов (ТГП) - 4,4%. Преобладание ЛГП над ТГП свидетельствует о том, что полисахаридная часть этой водоросли довольно легко деструктурируется (см. msneuod.com.>cgi-bm/meu/start.cgi). Использование нами даже необработанной фурцеллярии в составе гранулированных комбикормов (до 3% от массы комбикорма) для цыплят, кур, кроликов, коров, карпов и форели позволило отказаться от дорогих премиксов, при этом увеличилась скорость роста цыплят, яйценоскость кур, надои молока, качество шерсти у кроликов, кроме того, уменьшилась крашимость гранул. Это потверждается и другими источниками (Лавровская Н.Ф. Использование водорослей макрофитов в качестве кормов. Обзорная информация. / ЦНИИТЭИРХ. - М., 1979. Вып.3. С.1-20. - Сер. Рыбохозяйственное использование ресурсов Мирового океана).

Согласно предлагаемому способу водоросли могут быть использованы как в сыром, так и в высушенном виде без предварительной обработки, либо предварительно обрабатываются парами летучих веществ, образующихся при сушке чешуи и протеиновой смеси, путем использования их в качестве натурального органического фильтра с целью предотвращения выбросов летучих веществ, образующихся при термической обработке (повышение экологичности производства) и уменьшения потерь питательных веществ (азота). В процессе воздействия паров летучих веществ происходит частичный гидролиз водорослей (органический фильтр), последующая их переработка способствует повышению усвояемости удобрений.

Следует отметить, что атмосферные выбросы предприятий по производству кормов и удобрений представляют собой острую социальную проблему.

Органический фильтр представляет собой емкости с водорослями, через которые проходят пары органических летучих веществ, где они конденсируются и адсорбируются. По мере насыщаемости продуктами конденсации (увеличение интенсивности запаха) отработанные водоросли заменяются новыми партиями. Срок работы органического фильтра зависит от количества и качества перерабатываемого сырья, температуры обработки, емкости фильтра и может составлять от нескольких часов до нескольких суток. Обработанные (органический фильтр) водоросли в количестве 5-40% смешивают с чешуей и другими рыбными отходами в установке для получения протеиновой смеси и высушивают. Обработанные водоросли можно также высушивать без внесения рыбной чешуи с целью получения частично гидролизованного водорослевого удобрения (добавки).

Способ предлагается осуществлять следующим образом.

Обработку сырья проводят в одной емкости, оснащенной вращающимися ножами, например, можно применить установку для переработки рыбных отходов на протеиновую смесь (УПС-01), производства Нежинского механического завода, г.Нежин (Украина).

Рыбная чешуя поступает в установку УПС-1, где высушивается до остаточной влажности не более 10%, за счет выделяемой теплоты в результате трения и образующихся потоков воздуха при скоростном вращении ножей (1380 об/мин). Затем к высушенной рыбной чешуе добавляют остальные коллагенсодержащие рыбные отходы и водоросли или отходы их переработки. Массовая доля высушенной чешуи в смеси должна составлять не менее 50%. Так как при содержании чешуи менее 50% и, особенно, при значительном содержании рыбной кожи (30-50%) в смеси в процессе сушки образуется клееобразная масса, которую практически невозможно не только высушить, но и выгрузить из установки.

Скоростной режим установки обеспечивает термообработку сырья при температуре около 150°C. При такой температуре гибнет патогенная микрофлора и обеспечивается стерильность конечного продукта. Обработку смеси осуществляют в течение 10-15 мин в зависимости от исходной влажности добавленного сырья до остаточной влажности не более 10%.

Полученный продукт, в виде порошка, имеет двойное назначение, может использоваться в качестве рыбной кормовой добавки в составе комбикормов для сельскохозяйственных и домашних животных, птиц и рыб. А также применяться как натуральное органическое удобрение для растениеводства, особенно в тех случаях, когда исходное сырье было задержано до обработки (имеет значительное количество веществ аминного характера, повышенное кислотное число) и соответственно не может быть использовано для производства кормов, либо когда срок реализации кормовой добавки истек.

Пример 1.

Берут 60 кг промытой чешуи (судак, окунь, сардина, сардинелла) и загружают в сушильную установку УПС-01, в которой обрабатывают при 100-150°C до остаточной влажности не более 10%. К полученной высушенной чешуе - 18 кг, находящейся в установке УПС-01, добавляют сырую рыбную кожу (судак, треска) - 10,8 кг, сырые рыбные отходы - 5,4 кг, сырые водоросли (фурцеллярия) - 1,8 кг. Содержание высушенной чешуи в смеси по массе составляет 50%. Полученную смесь высушивают при одновременном перемешивании и измельчении при температуре 150°C в течение 10-20 минут до остаточной влажности не более 10%. Химический состав полученного продукта: влага - 7,5%, протеин - 43,7, жир - 4,3%, зола - 42,1%, углеводы (включая клетчатку) - 2,4%. Полученный продукт в зависимости от свежести исходного рыбного сырья можно использовать в качестве как кормовой добавки, так и удобрения.

Пример 2.

Процесс обработки аналогичен примеру №1 при следующем соотношении компонентов смеси: высушенная чешуя - 18 кг, сырая рыбная кожа (треска) - 7,2 кг, сырые рыбные отходы - 3,6 кг, отходы переработки водорослей - 3,6 кг. Содержание высушенной чешуи в смеси по массе составляет 60%. Химический состав полученного продукта: влага - 9,1%, протеин - 40,0%, жир - 3,2%, зола - 42,9%, углеводы (включая клетчатку) - 4,8%. Полученный продукт в зависимости от свежести исходного рыбного сырья можно использовать в качестве как кормовой добавки, так и удобрения.

Пример 3.

Процесс обработки аналогичен примеру №1 при следующем соотношении компонентов смеси: высушенная чешуя - 18 кг, сырая рыбная кожа (треска, судак) - 1,8 кг, рыбные отходы - 1,8 кг, обработанные водоросли (фильтр) - 14,4 кг. Содержание высушенной чешуи в смеси по массе составляет 50%, а водоросли - 40%. Химический состав полученного продукта: влага - 9,7%, протеин - 30,1%, жир - 0,8%, зола - 36,9%, углеводы (включая клетчатку) - 22,5%.

Полученный продукт независимо от свежести исходного рыбного сырья можно использовать в качестве удобрения, т.к. в нем содержится повышенное количество амминного азота (органический фильтр).

Причем исследованные образцы удобрения, полученные без добавления водорослей, имели соотношения азота, фосфора и калия (NPK) соответственно 8,3:6,8:0,16.

Исследованные образцы удобрения, полученные с добавлением водорослей, имели соотношение NPK соответственно 7,6:6,0:0,4.

Добавление водорослей увеличивает содержание калия, что позволяет рассматривать получаемое удобрение как (полифункциональное) комплексное, с повышенным содержанием органического фосфора. Рыбная мука, полученная способом, описанным в ближайшем аналоге и используемая как удобрение, имеет соотношение NPK соответственно 10:4:0.

Предлагаемый способ получения кормовой добавки значительно проще, и технологический процесс занимает меньше времени (приблизительно 40 мин), а также менее энергоемок. Действительно, при осуществлении способа, описанного в ближайшем аналоге, дополнительно надо осуществить удаление добавленной ранее влаги в количестве в 5 раз больше, чем исходное рыбное сырье, по массе, что значительно удорожает себестоимость продукции, как минимум в 3-4 раза.

Использование органического фильтра (водорослей) способствует уменьшению выбросов органического азота в атмосферу, а также значительно снижает уровень неприятных запахов, сопровождающих данное производство.

Способ предусматривает перемешивание, измельчение, термообработку и сушку рыбного сырья и водорослей или отходов их переработки до остаточной массовой доли влаги не более 10%. В качестве рыбного сырья используют коллагенсодержащие рыбные отходы. Перемешивание и измельчение сырья проводят в емкости с вращающимися ножами. Сначала обрабатывают рыбную чешую, высушивая ее до остаточной массовой доли влаги не более 10%, после чего добавляют остальные коллагенсодержащие рыбные отходы и водоросли или отходы их переработки в таком количестве, чтобы массовая доля чешуи в смеси составляла не менее 50%. Обработку смеси продолжают при высокоскоростном режиме вращения ножей, обеспечивая термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха. Пары органических веществ, выделяющиеся при сушке, отводят в фильтр, в качестве которого используют водоросли. Изобретение обеспечивает получение кормовой добавки или удобрения при минимальных затратах. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ получения кормовой добавки или удобрения из гидробионтов, включающий использование рыбного сырья и водорослей или отходов их переработки, перемешивание, измельчение, термообработку и сушку компонентов до остаточной массовой доли влаги не более 10%, отличающийся тем, что в качестве рыбного сырья используют коллагенсодержащие рыбные отходы, перемешивание и измельчение сырья проводят в емкости с вращающимися ножами, при этом сначала обрабатывают рыбную чешую, высушивая ее до остаточной массовой доли влаги не более 10%, после чего к чешуе добавляют остальные коллагенсодержащие рыбные отходы и водоросли или отходы их переработки в таком количестве, чтобы массовая доля чешуи в смеси составляла не менее 50%, и продолжают обработку смеси, причем выбирают высокоскоростной режим вращения ножей, который обеспечивает термообработку и высушивание сырья за счет выделения теплоты при трении и образующихся потоков воздуха, а пары органических веществ, выделяющиеся при сушке, отводят в фильтр, в качестве которого используют водоросли.

2. Способ получения удобрения из гидробионтов по п.1, отличающийся тем, что применяют водоросли, использованные в качестве фильтра.