СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК A23K10/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в животноводстве в качестве кормовой добавки при кормлении КРС, преимущественно коров.

В условиях промышленного животноводства особую актуальность приобретает проблема научно обоснованного выбора специальных ингредиентов и кормовых добавок при кормлении коров, обеспечивающих оптимизацию обменных процессов, повышение иммунитета и продуктивности, улучшение качества молока. Одной из важнейших задач является профилактика гепатозов и кетозов, возникающих у высокопродуктивных коров после отела и в зимне-весенний период из-за нарушений углеводно-жирового обмена вследствие дефицита энергии и свежих кормов.

Для оптимизации липидного и углеводного обмена при кормлении коров, свиней и птиц используют энергетические добавки, содержащие глицерин и пропиленгликоль. Добавки на основе глицерина и пропиленгликоля применяют как самостоятельно, так и в составе комплексных средств. Известны многочисленные кормовые добавки для коров /https://www.tsenovik.ru/articles/korma-i-kormovye-dobavki/spersialnye-kormovye-dobavki-dlya-korov; Гагарина О.Ю., Мошкина С.В. Обзор энергетических кормовых добавок для коров в период раздоя // Инновации в сельском хозяйстве. - 2015, №3, с. 258-261/: Глюколайн (VITALAC) - кормовая добавка для коров, содержащая монопропиленгликоль, глицерин, пропионат кальция, ниацин, коллоидный кремний; ГЛЮКОЛАК («АйБиЭс») содержит полный набор витаминов и минералов для транзитных коров, пропиленгликоль, а также органический селен; средство Кау-Энерджи Ликвид («НоваКорм») имеет в составе пропиленгликоль, сахарозу, фруктозу, ванильный ароматизатор; Кето Гель (Biochem) -кормовая добавка на основе пропиленгликоля, ниацина и бетаина в виде геля; Нутемикс MS Энержди (Novation/«MncMa») - комплексная антикетозная кормовая добавка, содержащая глицерин, пропиленгликоль, пропионат кальция, сульфат кобальта и ниацин, обеспечивающая пролонгированное повышение уровня глюкозы в крови и гепатопротекторный эффект; Селко-Энерджи (Trouw Nutrition) содержит 1,2-пропандиол (пропиленгликоль) на носителе - двуокиси кремния; Тирзана BSK (Schaumann Agri Austria) - кормовая добавка для нормализации обмена веществ у коров в период сухостоя и раздоя, содержит глицерин и пропиленгликоль; Энерджи-Кет (Biochem) - энергетик для лактирующих коров на основе растительного источника глицерина; PANTO POWER Mix -http://viktoriy.ru/primenenie-kormovoy-dobavki.

Основным недостатком перечисленных кормовых добавок является высокая стоимость, малодоступная для российских потребителей.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является энергетическая кормовая добавка «Ковелос-Энергия», выпускаемая научно-производственным предприятием ООО «Экокремний», Новозыбков-Москва, http://kovelos.ru/products. Это эффективное средство применяют для восполнения дефицита метаболической энергии с целью увеличения молочной продуктивности и повышения качества молока, быстрого восстановления животных после отела, профилактики и лечения кетозов у КРС, снижения общего уровня заболеваемости и повышения оплодотворяемости / Научное обоснование применения сорбента «Ковелос-Сорб» и энергетической кормовой добавки «Ковелос-Энергия» в рационах сельскохозяйственных животных. Монография / Н.А. Юрина, З.В. Псхациева, Е.А. Максим, Н.Н. Есауленко, В.В. Ерохин. - Краснодар, 2014. - 167 с; Ляшук Р.Н., Михайлова О.А., Мошкина С.В., Самойлов Д.А. Зоотехническая оценка коров при использовании кормовых добавок «Atpure» и «Ковелос энергия» // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии, 2017. №3, с. 23-28./

«Ковелос-Энергия» не содержит ГМО, антибиотиков, жиров и гормонов. Основными активными компонентами «Ковелос-Энергия» являются пропиленгликоль 35% масс. и пищевой глицерин 30 масс. %, которые легко и полностью усваиваются в организме коровы и синтезируются в глюкозу - источник энергии и один из основных компонентов для выработки молока. В состав «Ковелос-Энергия» входит также аморфный диоксид кремния (энтеросорбент «Ковелос-Сорб») в количестве 34 масс. %, который выполняет функции носителя активных компонентов, источника кремния в биодоступной для усвоения форме и сорбента, связывающего токсины в желудочно-кишечном тракте. Аморфный диоксид кремния применяют и в качестве самостоятельной кормовой добавки / Ерохин В.В. Использование сорбента «Ковелос-Сорб» в рационах для телок. Дисс. на соискание уч. степени к.с.-х.н. - Владикавказ, 2015./ Кроме того, в состав «Ковелос-Энергия» добавляют витамины и аминокислоты.

Недостатками кормовой добавки «Ковелос-Энергия» являются высокая стоимость и отсутствие важных активных компонентов, получаемых путем направленного химического синтеза кормовой добавки.

Целью изобретения является разработка способа получения энергетической кормовой добавки, обеспечивающего увеличение количества активных компонентов кормовой добавки, высокую технологичность, безопасность, безотходность и низкие издержки производства, а также разработка установки для осуществления предложенного способа.

Достижение цели изобретения обеспечивают за счет использования в качестве исходных сырьевых компонентов стекла жидкого натриевого и ледяной уксусной кислоты, чем достигают следующих результатов:

- вводят в состав синтезируемой кормовой добавки дополнительный активный компонент - ацетат натрия;

- упрощают и удешевляют технологию производства кормовой добавки;

- обеспечивают безопасность производства;

- обеспечивают безотходность производства.

В качестве общих исходных активных компонентов при производстве кормовой добавки «КОВЕЛОС-ЭНЕРГИЯ» и предлагаемой кормовой добавки применяют: глицерин (С₃Н₈О₃, ГОСТ 6824-96, марка ПК-94, пищевая добавка Е 422) и пропиленгликоль пищевой (СН₂(ОН)-СН(ОН)-СН₃, ТУ 2422-069-05766801-97, пищевая добавка Е 1520).

Технологическая схема производства кормовой добавки «Ковелос-Энергия» включает два основных этапа:

1. Получение аморфного диоксида кремния.

Традиционно аморфный диоксид кремния получают путем взаимодействия кремнийсодержащих оснований с серной кислотой /патент РФ №2473230/. В таких производствах значительные затраты связаны с промывкой деминерализованной водой осадка (аморфного диоксида кремния) от образующихся в результате синтеза сульфатов, а также с сушкой осадка.

2. Пропитка аморфного диоксида кремния пропиленгликолем и глицерином. Технологическая схема производства по предлагаемому способу получения кормовой

добавки включает следующие основные этапы:

1. Подготовка гомогенного раствора глицерина, пропиленгликоля и ледяной уксусной кислоты СНЗСООН по ГОСТ 61-75.

Применение ледяной уксусной кислоты взамен высокотоксичной серной кислоты обеспечивает значительно более высокую технологичность и безопасность производства кормовой добавки, при этом класс опасности по ГОСТ 12.1.007-2 снижают с высокоопасного 2-го до умеренно опасного 3-го класса.

2. Синтез кормовой добавки с использованием кремнийсодержащего основания в виде стекла натриевого жидкого (Na₂O*mSiO₂*(n+5)⋅H₂O по ГОСТ 13078-81, марки А, Б и для литейного производства) по следующей необратимой реакции

где m=2,0÷3,0 - силикатный модуль, зависящий от марки стекла натриевого жидкого, n=0÷4.

В результате химического синтеза получают полуфабрикат кормовой добавки в виде гомогенизированной суспезии, состоящей из тригидрата ацетата натрия, аморфного диоксида кремния, глицерина, пропиленгликоля и воды. Тем самым существенно упрощают технологию, исключая трудоемкую и дорогостоящую стадию промывки и фильтрации осадка, и получают однородную структуру кормовой добавки, не требующую дополнительной стадии пропитки аморфного диоксида кремния пропиленгликолем и глицерином.

3. Сушка коллоидной системы с получением готовой кормовой добавки в виде порошка, содержащего активные компоненты - ацетат натрия, глицерин и пропиленгликоль - и сорбент-носитель - аморфный диоксид кремния.

Эффективность нового продукта выше за счет введения в состав кормовой добавки дополнительного активного компонента - ацетата натрия, который широко применяют в рационах КРС. Введение ацетата натрия в кормовую добавку для коров способствует синтезу жира в преджелудках, образованию и секреции желчных кислот, усиливает всасывание жиров из кишечника, активизирует синтез аминокислот и плазменных белков. Наличие в кормовой добавке иона натрия стимулирует функцию печени, почек, слизистой оболочки кишечника, улучшает электролитный баланс и регулирует кислотно-щелочное равновесие организма. Эффективность использования ацетата натрия при кормлении лактирующих коров доказана многолетней практикой и проявляется в повышении жирности молока и увеличении удоя (А.с. СССР №1790380; Безбородое В.А. Эффективность использования лактирующими коровами кормового гидролизного сахара с добавлением мочевины и ацетата натрия. - Дисс. на соискание уч. степени к.с.-х.н. - Вологда, 1982).

Важным преимуществом предлагаемого способа получения кормовой добавки является безотходное экологически чистое производство, поскольку полностью отсутствуют технологические стоки в виде сульфатов.

Себестоимость нового продукта уменьшают за счет исключения из производственного цикла стадии промывки осадка, безотходности производства, уменьшения производственных издержек, связанных с использованием серной кислоты и обеспечением безопасности производства.

На фиг. 1 представлена упрощенная принципиальная схема установки по производству кормовой добавки, на которой обозначены: 1 - емкость для хранения глицерина, 2 - емкость для хранения пропиленгликоля, 3 - емкость для хранения ледяной уксусной кислоты, 4 - емкость для хранения жидкого натриевого стекла, 5 - насосы-дозаторы, 6 - мерная емкость раствора глицерина, пропилегликоля и ледяной уксусной кислоты, 7 - мерная емкость жидкого натриевого стекла, 8 - миксер, 9 - реактор синтеза с фрезерной мешалкой, 10 - циркуляционный насос, 11 - распылительная сушилка.

Работа установки происходит следующим образом. Исходные компоненты сырья -глицерин, пропиленгликоль, ледяную уксусную кислоту и жидкое натриевое стекло -загружают в емкости хранения 1-4.

На первой стадии технологического процесса из емкостей 1-3 насосами-дозаторами 5 глицерин, пропиленгликоль и ледяную уксусную кислоту в расчетных количествах раздельно подают в первую мерную емкость 6.

На второй стадии процесса, которая протекает одновременно с первой стадией, стекло натриевое жидкое из емкости хранения 4 насосом-дозатором 5 подают во вторую мерную емкость 7, после ее заполнения стекло натриевое жидкое переливают в реактор синтеза 9.

На третьей стадии процесса смесь из первой мерной емкости 6 переливают в миксер 8 и перемешивают для получения однородного гомогенного раствора.

На четвертой стадии процесса гомогенный раствор глицерина, пропиленгликоля и ледяной уксусной кислоты из миксера 8 переливают в реактор синтеза 9 на смешение с жидким натриевым стеклом. В реакторе синтеза 9 с постоянно работающей высокооборотной фрезерной мешалкой полученную реакционную смесь, состоящую из заданных количеств жидкого натриевого стекла, ледяной уксусной кислоты, глицерина и пропиленгликоля, непрерывно перемешивают в течение времени, необходимого для завершения реакции синтеза (1) и получения полуфабриката кормовой добавки в виде гомогенизированной суспензии, состоящей из тригидрата ацетата натрия, аморфного диоксида кремния, глицерина и пропиленгликоля и воды.

На пятой стадии процесса полуфабрикат кормовой добавки из реактора синтеза 9 циркуляционным насосом 10 подают в распылительную сушилку 11. В сушилке 11 кормовую добавку высушивают при температуре 120-140°С, разделяют твердую и газовую фазы и получают порошок кормовой добавки, содержащий ацетат натрия, аморфный диоксид кремния, глицерин и пропиленгликоль.

Единичный технологический цикл производства завершают, фасуя выгруженный из сушилки порошок.

Процессы синтеза проводят при температуре не ниже 20°С, чтобы не происходила кристаллизация ледяной уксусной кислоты.

Таким образом, синтез кормовой добавки представляет дискретно-непрерывный повторяющийся технологический процесс. Сначала осуществляют первые две стадии, которые протекают параллельно и независимо друг от друга. После завершения первой стадии последовательно осуществляют третью стадию. Четвертую стадию осуществляют после завершения второй и третьей стадий. Начиная с четвертой, стадии процессы осуществляют последовательно. Синхронизацию стадий технологического процесса, управление насосами и запорными вентилями осуществляют с помощью автоматизированной системы управления. Длительность единичного технологического цикла зависит от мощности установки и производительности оборудования.

Расходные нормы исходных сырьевых компонентов для синтеза кормовой добавки рассчитывают, исходя из требуемой производительности установки и желаемого состава кормовой добавки. В расчетах используют данные ГОСТ 13078-81 по силикатному модулю и содержанию оксида натрия в стекле натриевом жидком. Удельные нормы расхода сырьевых компонентов приведены в примерах.

Пример 1. Пусть желаемые концентрации компонентов в кормовой добавке составляют, масс. %: глицерин - 20, пропиленгликоль - 10, общая концентрация ацетата натрия и аморфного диоксида кремния составляет 70% масс. Пусть используется стекло натриевое жидкое марки А со средним содержанием оксида натрия 11,05 масс. % и средним значением силикатного модуля m=2,45.

Для получения 1 кг кормовой добавки необходимо взять: 930 г жидкого натриевого стекла, 200 г ледяной уксусной кислоты, 200 г глицерина, 100 г пропиленгликоля. При этом концентрация ацетата натрия в кормовой добавке составляет 45% масс. аморфного диоксида кремния 25% масс.

Пример 2. Пусть желаемые концентрации компонентов в кормовой добавке составляют, масс. %: глицерин - 20, пропиленгликоль - 10, общая концентрация ацетата натрия и аморфного диоксида кремния составляет 70% масс. Пусть используется стекло натриевое жидкое марки Б со средним содержанием оксида натрия 10,45 масс. % и средним значением силикатного модуля m=2,8.

Для получения 1 кг кормовой добавки необходимо взять: 935 г жидкого натриевого стекла, 190 г ледяной уксусной кислоты, 200 г глицерина, 100 г пропиленгликоля. При этом концентрация ацетата натрия в кормовой добавке составляет 43 масс %., аморфного диоксида кремния 27% масс.

Пример 3. Пусть желаемые концентрации компонентов в кормовой добавке составляют, масс. %: глицерин - 20, пропиленгликоль - 10, общая концентрация ацетата натрия и аморфного диоксида кремния составляет 70% масс. Пусть используется стекло натриевое жидкое марки для литейного производства со средним содержанием оксида натрия 12,35 масс. % и средним значением силикатного модуля m=2,8.

Для получения 1 кг кормовой добавки необходимо взять: 790 г жидкого натриевого стекла, 190 г ледяной уксусной кислоты, 200 г глицерина, 100 г пропиленгликоля. При этом концентрация ацетата натрия в кормовой добавке составляет 43 масс. %, аморфного диоксида кремния 27% масс.

ООО «СФК Удобрение» (г. Смоленск) выпускает по предложенным способу и технологии кормовую добавку под товарным знаком «Энергосорб», имеющую состав, % масс: глицерин - 20±1, пропиленгликоль - 10±1, ацетат натрия - 43±3, аморфный диоксид кремния 27±3. Экспериментальная проверка эффективности «Энергосорб» проводилась в хозяйствах Смоленской области, Республики Мордовии и Республики Беларусь, где ее применяли для кормления коров в составе комбикормов. Рекомендуемые нормы ввода составляют 300-350 г на голову в сутки за 2 недели до отела и в течение 4-х недель после отела, дойным коровам - 250 г в сутки в осенне-зимне-весенний период.

Результаты проведенных испытаний и опытного применения кормовой добавки «Энергосорб» в агрофирмах и фермерских хозяйствах подтвердили ее высокую эффективность, проявляющуюся в увеличении жирности молока, улучшении его органолептических качеств, повышении удоя коров, улучшении их внешнего вида и настроения, спустя 3-5 суток после начала применения кормовой добавки.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, в частности к способу получения сухой кормовой добавки для коров, а также к установке для осуществления способа. Способ характеризуется тем, что в первую мерную емкость из емкостей для хранения раздельно подают ледяную уксусную кислоту, глицерин и пропиленгликоль, во вторую мерную емкость - стекло жидкое натриевое, которое затем переливают в реактор синтеза, раствор из первой емкости переливают в миксер, перемешивают, после чего подают в реактор, полученную реакционную смесь интенсивно перемешивают для получения гомогенизированной суспензии, состоящей из тригидрата ацетата натрия, аморфного диоксида кремния, глицерина, пропиленгликоля и воды. Далее суспензию направляют на распылительную сушилку и сушат при температуре 120°-140°С. Установка для осуществления способа состоит из емкостей для раздельного хранения стекла жидкого натриевого, ледяной уксусной кислоты, глицерина и пропиленгликоля, первой мерной емкости, в которую насосами-дозаторами подают ледяную уксусную кислоту, глицерин и пропиленгликоль, второй мерной емкости, в которую насосом-дозатором подают стекло жидкое натриевое, миксера, в который переливают раствор ледяной уксусной кислоты, глицерина и пропиленгликоля, реактора синтеза, снабженного высокооборотной фрезерной мешалкой, и распылительной сушилки, в которую перекачивают циркуляционным насосом гомогенизированную суспензию из реактора синтеза. Первая мерная емкость соединена с емкостями для раздельного хранения ледяной уксусной кислоты, глицерина и пропиленгликоля. Вторая мерная емкость соединена с емкостью для хранения стекла жидкого натриевого, реактор синтеза соединен со второй емкостью и миксером. Распылительная сушилка соединена с реактором синтеза. Использование группы изобретений позволит получить добавку для профилактики гепатоза и кетоза у коров. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

1. Способ получения сухой кормовой добавки для коров, характеризующийся тем, что в первую мерную емкость из емкостей для хранения раздельно подают ледяную уксусную кислоту, глицерин и пропиленгликоль, во вторую мерную емкость - стекло жидкое натриевое, которое затем переливают в реактор синтеза, раствор из первой емкости переливают в миксер, перемешивают, после чего подают в реактор, полученную реакционную смесь интенсивно перемешивают для получения гомогенизированной суспензии, состоящей из тригидрата ацетата натрия, аморфного диоксида кремния, глицерина, пропиленгликоля и воды, далее суспензию направляют на распылительную сушилку и сушат при температуре 120÷140°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения 1 кг сухой кормовой добавки, содержащей, масс. %: глицерин - 20, пропиленгликоль - 10, ацетат натрия - 45, аморфный диоксид кремния - 25, используют 930 г жидкого натриевого стекла марки А, 200 г ледяной уксусной кислоты, 200 г глицерина, 100 г пропиленгликоля.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения 1 кг сухой кормовой добавки, содержащей, масс. %: глицерин - 20, пропиленгликоль - 10, ацетат натрия - 43, аморфный диоксид кремния - 27, используют 935 г жидкого натриевого стекла марки Б, 190 г ледяной уксусной кислоты, 200 г глицерина, 100 г пропиленгликоля.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения 1 кг сухой кормовой добавки, содержащей, масс. %: глицерин - 20, пропиленгликоль - 10, ацетат натрия - 43, аморфный диоксид кремния - 27, используют 790 г жидкого натриевого стекла марки для литейного производства, 190 г ледяной уксусной кислоты, 200 г глицерина, 100 г пропиленгликоля.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ приготовления кормовой добавки проводят при температуре не ниже 20°С.

6. Установка для осуществления способа получения сухой кормовой добавки по п. 1, характеризующаяся тем, что состоит из емкостей для раздельного хранения стекла жидкого натриевого, ледяной уксусной кислоты, глицерина и пропиленгликоля, первой мерной емкости, в которую насосами-дозаторами подают ледяную уксусную кислоту, глицерин и пропиленгликоль, второй мерной емкости, в которую насосом-дозатором подают стекло жидкое натриевое, миксера, в который переливают раствор ледяной уксусной кислоты, глицерина и пропиленгликоля, реактора синтеза, снабженного высокооборотной фрезерной мешалкой, и распылительной сушилки, в которую перекачивают циркуляционным насосом гомогенизированную суспензию из реактора синтеза, причем первая мерная емкость соединена с емкостями для раздельного хранения ледяной уксусной кислоты, глицерина и пропиленгликоля, вторая мерная емкость соединена с емкостью для хранения стекла жидкого натриевого, реактор синтеза соединен со второй емкостью и миксером, а распылительная сушилка соединена с реактором синтеза.