Способ обработки соломы на корм для жвачных животных Советский патент 1984 года по МПК A23K1/12 

Изобретение относится к способа повьшения качества грубого растительного сырья, в особенности соло f«ji, и может быть использовано в животноводстве при приготовлении из нее корма. Ржаная, пшеничная и рисовая солома как корм для жвачных животных является малоценной ввиду низкой перевариваемости. Механическое дробление соломы поперек и вдоль стебля обеспечивает экономию энергии животного, затрачиваемую на измельчение корма, но не повышает ее питательной ценности. Пропарка соломы до 120 С увеличивает поедае мость солоьы, но перевариваемость полисахаридов возрастает незначительно. Наиболее существенно повышается питательная ценность соломы при химической обработке растворами щелочей. Известен сухой способ соломы 27-32%-ным раствором NaOH, заключающийся в смешивании соломы С щелочью при влажности 17%, расходе 3-4 вес.ч. NaOH на 100 вес.ч. соломы, после чего полученная масса или выдерживается в течение 3-14 сут, и пропускается между двумя стальными роликами под высоким давлением. Пос ле такой обработки солома пригодна для скармливания J Недостатком этого способа являет ся длительность ввиду необходимости выдерживания корма до его скармлива кия. Известен также способ обработки соломы на корм, включающий смачиван измельченной соломы щелочным .раство ром (1,5% NaOK от веса абсолютно су хой соломы) с последующим прессованием под давлением 5-iO кгс/сн при 110-180°С в течение 40-180 с. Влажность СОЛО1Ф1 14-22%, толщина слоя ковра соломы 8-20 мм . Однако при этом способе количест во непрореагировавшей щелочи от взя той 17-19%, а корм содержит 0,50,7% активной щелочи. Производительность способа низка из-за его прерьшности, а питательность корма невысокая. Известен способ приготовления корма для жвачных животных, по кото рому исходное сырье, преимущественно солому, предварительно измельчаю до 1-5 см, затем смешивают с 1гидрооко иси натрия и 0,5-5% окислительного катализатора, после чего полученную смесь подвергают интенсивному истиранию в мельнице с бегунами при 80-100 С и гранулируют в гранулы необходимых размеров Недостатком способа является большая продолжительность процесса (до I20 мин). Наиболее близким к предложенному является способ обработки соломы на корм для жвачных животных, включающий измельчение соломы, смачивание ее раствором щелочи, механическую деструкцию смеси в шнековом аппарате и тепловое воздействие при 10-130°С 4 . К недостаткам известного способа следует отнести необходимость вьщержки соломы с раствором щелочи для лучшего смачивания, нейтрализации продукта от избытка активной щелочи, что снижает качество и питательность продукта, а также усложняет технологию его производства. Цель изобретения - повьш|ение питательности корма, а также интенсификации процесса его приготовления. Поставленная цель достигается способом, включающим измельчение соломы, смачивание ее раствором щелочи, механическую деструкцию смеси в шнековом аппарате и тепловое воздействие при 110-130 С, согласно которому после механической деструкции в шнековом аппарате смесь дополнительно подвергают истиранию в закрытом диспергаторе-смесителе, имеющем сигарообразный ротор типа торпедо, причем тепловое воздействие осуществляют одновременно с истиранием, а для смачивания соломы используют смесь щелочей, состоящую из гидроокиси натрия, гидроокиси кальция и гидроокиси аммония, взятых соответственно в количестве 5,5-7,0; 1,35-1,48 и 0,72,5 вес.ч. на 100 вес.ч. абсолютно сухой соломы. На чертеже схематически изображен диспергатор-смеситель для обработки соломы, продольный разрез. Диспёргатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с крышкой 2, внутри которого расположен шнековый питатель 3, шнек которого соединен с валом.4, опирающимся на опору 5. На валу 4 имеется ротор 6 сигарооб3разной формы с четырьмя лопатками 7, расположенными вдоль оси ротора или под углом к ней. В крышке 2 соосно ротору 6 закреплен мундштук 8 с возможностью осевого перемещения с помощью винтов 9, причем поверз|:ность конусной части ротора 6 и мундштука 8 конгруэнтны. Диспергатор-смеситель имеет цилиндрическую фсзГрму с сигарообразным ротором типа торпедо, снабженного лопатками, соединенного со шнеко вым питателем. Ротор указанной формы делит цилиндрическую камеру диспергатора на две зоны, причем зона раздела ее находится в месте наибольшего диаметра ротора. Основной процесс механохимической деструкции происходит в зоне, где имеются, лопатки, а обработанный материал затем выдавливается через зазор, образуемый ротором и внутренним цилиндром диспергатора, во вторую зону, где также продолжается механохимическая обработка с истиранием и тепловой обработкой, но с меньшей интенсивностью. Через указанный зазор может проходить обработанный материал только определенной пластичности, достигаемой в первой зоне. Известно, что после попадания ще лочпого раствора на частицы солом 1 происходит проникновение (пропитка вглубь клеточных оболочек .молекул в и щелочи с одновременным протекание реакций нейтрализации органических кислот и омыления сложных зфиров лигно-углеводной матрицы клеточных оболочек. В этом процессе наблюдает сильное набухание самих оболочек, у соломы резко снижаются механические свойства. Клеточные оболочки соломы становятся более пластичными, а наб шие компоненты оболочки - гемицеллюлозы - становятся клейкими. Как показали исследования, при последующей обработке соломы в дисп гаторе указанные П1,оцессы еще бопцш ввиду резкого подъема усиливаются температуры до 110-130 С из-за инте сивности трения частиц соломы (давление истирания в диспергаторе дост гает 90 кгс/см) и протекающих при этом экзотермических реакций. Часть воды преобразуется в пар, масса ста новится пластичной. При выходе массы из диспергатора из-за резкого снижения давления происходит интен 21 сивное паровыделение, масса разрыхляется. В результате такой обработки происходит разрушение лигнинной сетки клеточных оболочек, полисахариды гемицеллкшозного типа становятся растворимыми в воде, а целлюлоза - более доступной для действия ферментов целлюлаэ. Нижний предел температуры процесса обработки соломы устанавливается при использовании соломы, смоченной раствором гидроокиси натрия, а верхний смесью раствора гидроокиси натрия, : аммония и кальция (независимо от интенсивности работы диспергатора). Способ осуществляе тся следующим образом. Предварительно измельченная и смоченная раствором щелочи солома подается в шнековый питатель и под давлением 15-25 кгс/см поступает в диспергатор, где интенсивно истирается лопатками ротора, подвергаясь деформации сдвига и затем выдавливается наружу через мундштук 8. Меняя осевое положение мундштука, можно регулировать время нахождения сырья в диспергаторе и степень его обработки. Поступающая на обработку .в диспергатор смесь должна иметь влажность 37-50%, потому что более су- . хая солома трудно проходит через шнековый питатель, а при высокой влажности ее снижается качество получаемого корма. Полученный продукт в виде хлопьев пригоден сразу для скармливания жвачным животным или может быть использован для при- . готовления полноценного корма, например получения брикетов или гранул без дополнительного внесения мелассы. В качестве щелочи могут быть использованы гидроокиси натрия, кальция и аммония, предпочтительнее гидроокиси.натрия в смеси с гидроокисью кальция и аммония. Добавление раствора гидроокиси аммония к щелочному раствору натрия обеспечивает повышение производительности шнекового устройства до 1,5 раза, так как гидроокись аммония пластифицирует солому, обеспечивая тем самым хороший ее транспорт даже при минимальном количестве гидроокиси натрия в растворе. Гидроокись кальция частично восстанавливает соду, образующуюся в процессе хлмичоско$го воздействия NaOH, на солому, в активную гидроокись натрия. Количе во гидроокиси кальция определяется дoпycти влм его содержанием в корме для жвачных животных. Максимальное содержание гидроокиси аммония определяет минимальное доп тимое значение гидроокиси натрия в растворе (5,5 г NaOK на 100 г соло мы) . Пример . Измельченную солом (размер частиц не менее 3 мм) с влажностью 15% в количестве I кг (по абс. сухой массе)загружают в двухвалковьй смеситель периодического действия и при непрерывном перемепшвании в течение 12 мин опр кивают тонко распыленным раствором щелочи через форсунку сжатым воздухом при давлении 0,5-1,0 КПа, затем проводят обработку массы в диспергаторе-смесителе закрытого типа. Это устройство имеет однозаходиый шнекоБЫй вал дигшетром 63 м с уменьшающейся глубиной нарезки и постоянным шагом и jc cnepraTop. На шнековом устройстве установлен электродвигатель нощностью 20 кВт. В результате обработки получается корм с повышенной перевариваемость и практически не содержащий активной щелочи (не более 0,20%). Оценку качества полученного корма проводят методом ферментативного гидролиза, а поедаемоеть и перевариваемость - при скармливании его овцам. По указанной технологии обработ тл 10 образцов пшеничной и ячменно соло1«в 1, полученные результаты сведены в табл.I. В табл. 2 приводятся результаты .количеству активной щелочи в корме при разном количестве взятых щелочных реагентов. Как видно из табл.2, степень фер ментативного гидролиза, а также кор вая ценность полученного корма в 4 раза выше, чем у необработанной соломы. В то же время обыкновенная солома, обра1ботанная по прототипу, повьШ1ает свою кормовую ценность тол ко в 2 раза по сравнению с необработанной соломой. Поедаемость и пер вариваемость полученного корма пров рена на овцах в возрасте двух лет. 21 Проверка показала, что прием сухого вещества соломы увеличивался на 45%, в том числе солоьы в натуральном виде - в 2,5 раза. Перевариваемость клетчатки животными при этом увеличивается на 20%. Для физиологической и зоотехнической проверки соломы, обработанной смесью щелочей на аппарате диспергаторе-смесителе, отобраны 2 группы животных по 3 головы в каждой. Группы комплектовались по принципу аналогов, учитывая возраст, пол и живую массу овец. На протяжении всего опыта животные всех групп находились в одних и тех же помещениях. . . Перед началом опыта провели 10дневный подготовительный период. Все животные имели свободный доступ к воде. Основной рацион состоял из 400 г кормовой свеклы, 300 г. концентратов и соломы. Животные первой группы получали по потребности необработанную на шнековом аппарате солому, а второй группы - ту же солому, только обработанную на шнековом аппарате. В опытах проверена поедаемость соломы. Результаты представлены в табл.3. При использовании в корм соломы после обработки ее щелочью на шнековом аппарате увеличивался прием сухого вещества на 45% или соломы в натуральном виде в 2,5 раза. Солома проверена на переварипаемость питательных веществ. Результаты представлены в табл. 4. При обработке соломы щелочью на шнековом аппарате увеличивалась перевариваемость органических веществ на П,7, сырого протеина на 4,2, сырого жира на 19,8, клетчатки на 20 и БЭР на 11,3%. Данные физиологической и зоо1техиичёской проверки соломы, обработанной щелочью на шнековом аппарате, показали, что увеличилась поедаемость и Перевариваемость соломы. Таким образом, использование предлагаемого способа дает возможность получить корм повышенного качества из соломы р непрерывном технологичес- , ком процессе, что позволяет интенсифицировать производство KOpIWB.

Таблица

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СОЛОМЫ НА КОРМ ДЯЯ ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ, включающий измельчение соломы, смачивание ее раствором щелочи, механическую деструкцию смеси в шнековом аппарате и тепловое воздействие при 110-130 С, отличающийся тем, что, с целью повышения питательности корма, после механической деструкции в шнековом аппарате смесь дополнительно подвергают истиранию в закрытом диспергаторе-смесителе, имеющем сигарообразный ротор типа торпедо, причем тепловое воздействие осуществляют одновременно с истиранием, а для смачивания солоа мы используют смесь щелочей, сосIW тоящую из гидроокиси натрия, гидроокиси кальция и гидроокиси аммония, взятых соответственно в количестве 5,5-7,0; 1,35-1,48 и 0,7-2,5 вес.ч. на 100 вес.ч. абсолютно сухой соломы.

Пшеничная солома

Исходная солома

0

2:

о и

к ca

X

ш

tr w:

Необработанная

Обработанная щелочью на шнековом аппарате

Необработанная

Оьработанная щелочью на шнековом аппарате

ТаблицаЗ

360

28

264 248

360

264 636

50

Таблица4

42,2 54,2 48,7 71,0

46,4 64,0 68,7 82,3