Область техники

Изобретение относится к способу производству кормовых добавок из кератиносодержащих отходов и может быть использовано для изготовления белкового продукта с высокой питательной ценностью.

Предшествующий уровень техники

Известен способ получения кормовой добавки для собак и зверей на основе кератиносодержащих отходов, описанный в патенте на изобретение России N° 2505993, опубликованном 10.02.2014 г. Способ получения кормовой добавки для собак и зверей на основе кератиносодержащих отходов, характеризуется тем, что он предусматривает измельчение кератиносодержащих отходов совместно с другими ингредиентами кормовой добавки (голозерный овес, морковь красная, жмых льняной, уксусная кислота ледяная, бентонит) до размера частиц 5-10 мм и экструдирование полученной кормосмеси при температуре 450°С и 60 МПа в течение 190 с.

Недостатком данного способа является то, что экструдирование ведут при температуре 450°С, что приводит к распаду аминокислот и уменьшению их содержания в продукте.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент России No 2203559, опубликованный 10.05.2003 г. Известен способ производства кормовой добавки из сырья животного происхождения влажностью не более 30% , предусматривающий его термообработку под давлением с одновременным перетиранием, обработку сырья ведут путем экструдирования при 100-300°С и 1-40 МПа в течение 2-160 с, а в качестве сырья используют отходы хромовых кож. При этом сырье может дополнительно содержать нитрат и/или нитрит натрия при следующем соотношении компонентов, мае. %: Нитрат и/или нитрит натрия - 0,1-3,0 и продукты растительного происхождения.

Недостатком указанного способа является, то что в способе перерабатываются только отходы хромовых кож влажностью не более 30%, кроме того, недостаточное сжимание, разогревание и время продвижения исходного сырья в зазоре между стенкой пресс-экструдера и каналом рабочего органа экструдера-червяка, ведет к неполному гидролизу коллагена кератиносодержащих отходов и снижению питательности конечной кормовой добавки. Предлагаемые диапазоны температуры (100-300°С), давления (1-40 МПа) и времени (2-160 с) низкое содержание влаги не приводят к полному гидролизу дисульфидных связей (-S-S-) кератиновых белковых молекул кератиносодержащих отходов, поэтому протеолитические ферменты пищеварительных соков животных такую кормовую добавку плохо переваривают. Включение в кормовую добавку нитрата (нитрита) натрия вызывает у животных, и прежде всего у собак и зверей, генерализованный амидный токсикоз и метгемоглобинурию. Способ предусматривает, в большей степени, в основном, удаление токсических соединений хрома в кожевенных отходах, а не повышение кормовой питательности конечного продукта.

Описанные недостатки обусловлены небольшими возможностями оборудования, на котором происходит переработка сырьевого материала. В предлагаемом прототипе сырье сжимается нагревается и подвергается гидролизу между стенкой экструдера и каналом рабочего органа экструдера - червяка. В зоне гомогенизации продукт окончательно переходит из твердой фазы в вязкопластичную; здесь происходит плавление в результате преобразования механической энергии рабочих органов экструдера в . тепловую энергию и за счет внутреннего трения в самом продукте при автогенном режиме работы экструдера. Так же продукт может дополнительно подогреваться нагревательным элементом, например спиралью. Регулируемый теплоподвод за счет нагревательной спирали обеспечивает поддержание наиболее рационального температурного режима, необходимого для обеспечения протекания физико-химических изменений с компонентами (белками, углеводами, витаминами и т.д.) обрабатываемого продукта.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения высокопитательной кормовой добавки для животных на основе кератиносодержащих отходов высокой влажности, отвечающей повышенному качеству кормления, способствующей улучшению физиологического состояния животных, в части повышения продуктивности поголовья. Поставленная задача достигается тем, что в способе производства кормовой белковой добавки из сырья животного происхождения, характеризующемся тем, что предусматривается экструдирование влажного сырья в экструдере, с термообработкой при 180-250°С под давлением с одновременным перетиранием и гидролизом в течение 30-90 с, согласно изобретению, обработку сырья ведут с его прохождением в экструдере через тарельчатую фильеру с внутренним дисковым ножом, создающими при вращении друг относительно друга давление 70-100 МПа, а в качестве сырья используют отходы хромовых кож, щетину, отходы шерсти, влажностью 60-80%.

За счет того, что обработку сырья ведут с его прохождением в экструдере через тарельчатую фильеру с внутренним дисковым ножом, создающими при вращении друг относительно друга давление 70-100 МПа, а в качестве сырья используют отходы хромовых кож, щетину, отходы шерсти, влажностью 60-80%., получают высокопитательную кормовую белковую добавку для животных на основе кератиносодержащих отходов высокой влажности, отвечающей повышенному качеству кормления, способствующей улучшению физиологического состояния животных, в части повышения продуктивности поголовья.

Заявляемый способ производства кормовой белковой добавки из сырья животного происхождения обладает новизной по сравнению с прототипом, отличается от него вышеперечисленными признаками и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Совокупность существенных признаков заявляемого способа производства кормовой белковой добавки из сырья животного происхождения не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Краткое описание фигур чертежей

Сущность предлагаемых способа производства кормовой белковой добавки из сырья животного происхождения поясняется чертежами, где представлено: на фиг.1 - кинематическая схема устройства с экструдером для производства кормовой белковой добавки из сырья животного происхождения; Суть технологического процесса способа производства кормовой белковой добавки из сырья животного происхождения заключается в следующем.

Влажное сырьё 60-80% из приемного бункера 1 по цепному транспортеру 2 поступает в роторную молотковую дробилку 3 типа ДКУ-2 где измельчается до фракции 2-3 мм, пневмотранспортом 4 подаётся в дозатор 5 экструдера 6 ПЭМ-2УТ, где подвергается интенсивному перемешиванию для выравнивания влажности, из бункера дозатора 5 поступает под принудительным давлением шнека дозатора в экструдер 6. Влажное сырьё проходя по шнеку экструдера 6 интенсивно перемешивается, перетирается, повышается температура смеси, проходя компрессионные диафрагмы экструдера 6 вода содержащая в сырье вскипает, происходит разрыв связей молекул кератина устойчивые кератины расщепляются (фиг. 1)·

В экструдере применена тарельчатая фильера 7 с дисковым ножом 8 для экструдирования влажных продуктов которая позволяет при влажности 60-80% поднять давление до 100 Мпа и стабильно держать температуру не выше 250°С, произвести полный водный гидролиз кератина, расщепить его на усвояемый чистый белковый натуральный продукт и при этом сохранить все аминокислоты присутствующие в сырье. Устройство фильеры 7 с дисковым ножом 8 описано в заявке на изобретение N° 2015152303, заявленной 07.12.2015 г.

Получают полностью обеззараженный стерильный однородный рыхлый белковый продукт, белок которого находится в легко усваиваемой форме. При этом тепло, необходимое для осуществления гидролизной реакции, выделяется вследствие интенсивного деформирования сырья и внешнего трения. Необходимое давление в 100 Мпа создается в тарельчатой фильере.

Из экструдера 6 в виде порошка продукт поступает в приемник 9, где полностью отделяется от пара и доводится до полного охлаждения. Приемник 9 представляет лотковый шнек, где принудительно отсасывается пар вентилятором замещая пар холодным воздухом, перемешиваясь и перемещаясь шнеком приемника, продукт интенсивно охлаждается. В дальнейшем продукт попадает в приемник 10 пневмотранспортёра 11, пневмотранспортом 11 подается в бункер 12 накопитель, откуда мешконабивателем 13 расфасовывается в мешки (фиг. 1). Численные значения диапазонов температуры, давления и времени выбраны исходя из следующего. Нижние границы диапазонов (180°С, 70 Мпа, 30с) обеспечивают полноту протекания реакции гидролиза в стволе экструдера 6, т.к. при неполном гидролизе снижается усвояемость конечного продукта. Верхние границы диапазонов (250°С, 100 Мпа, 90с) обеспечивают сохранение полученных при гидролизе питательных веществ, т.к. чрезмерное увеличение температуры, давления, времени обработки влечет за собой их разрушение.

Таким образом, описанная в способе экономичная технология в непрерывном потоке изготовления натурально белковой добавки для животных из кератина содержащих отходов сельского хозяйства и промышленности, без применения: химических компонентов, наполнителей, пара. Это полностью обеззараженный (стерильный) однородный рыхлый белковый продукт, белок которого находится в легко усваиваемой форме.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример N° 1: _. влажность сырья 60%, термообработка при температуре 180°С, создаваемое давление 70МПа, время перетирания и гидролиз 30 с. На выходе получаем обеззараженный стерильный однородный рыхлый белковый продукт.

Пример Ns 2 влажность сырья 70%, термообработка при температуре 215°С, создаваемое давление 85МПа, время перетирания и гидролиз 60 с. На выходе получаем обеззараженный стерильный однородный рыхлый белковый продукт.

Пример N° .3 влажность сырья 80%, термообработка при температуре 250°С, создаваемое давление ЮОМПа, время перетирания и гидролиз 90 с. На выходе получаем обеззараженный стерильный однородный рыхлый белковый продукт.

Пример N° 4: влажность сырья 60%, термообработка при температуре 150°С, создаваемое давление 50МПа, время перетирания и гидролиз 90 с. Плохо поддается по массовой доле влаги, не экструдируется.

Для всех четырех примеров в Таблице Nel представлены показатели качества полученного кормового продукта в сравнении с кормовой мукой по ГОСТ 17536-82. Таблица 1

Самый хороший результат по показателям качества получается при осуществлении способа по третьему примеру, но в сравнении с кормовой мукой по ГОСТ 17536-82 хороши и первые два примера.

Осуществление способа по четвертому результату (близкому к прототипу по температурному режиму и режиму давления) не приводит к положительному результату даже при самом длительном по времени процессу экструдирования. Перерабатьшаемая масса плохо поддается по массовой доле влаги, не экструдируется.

Для выявления эффективности применения кормовой белковой добавки, в части повышения продуктивности поголовья, бьш проведён ряд опытов и исследований лабораторным и практическим методами на свиньях.

Целью этих исследований явилось проведение комплексной оценки нового источника белка.

Для этого потребовалось решить следующие задачи:

- определить химический состав и питательную ценность БКД;

- провести ветеринарно-токсилогические исследования;

- дать зоотехническую и экономическую оценку;

- разработать нормы вода добавки.

Химический состав и содержание питательных веществ в белковой кормовой добавке изучала ГУ Центральная научно-исследовательская лаборатория хлебопродуктов с применением стандартных методик анализа, принятых в комбикормовой промышленности республики Беларусь.

Научно-хозяйственный опыт по изучению влияния комбикормов с включением белковой кормовой добавки и изучения перевариваемости основных питательных веществ был проведен НАН Беларуси РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по животноводству» в условиях свинокомплекса ОССП «Первомайский» (обособленное структурное сельскохозяйственное подразделение) ОАО «Белорусский автомобильный завод» Смолевичского района Минской области.

В качестве альтернативного источника белка использовался соевый шрот.

Для этого опыта было отобрано 38 голов молодняка свиней на откорме, из числа которых было сформировано 2 группы животных по 19 голов в каждой. 1 группа молодняка свиней контрольная на откорме с добавлением соевого шрота 6%, 2 группа молодняка свиней опытная с добавлением соевого шрота 2% и кормовой белковой добавки 4%.

В научно-хозяйственном опыте изучали следующие показатели:

1. Перевариваемость основных питательных веществ кормовой белковой добавки.

2. Химический состав опытных комбикормов

3. Динамику живой массы - путём индивидуального взвешивания животных в начале и конце опыта, а также по периодам выращивания;

4. Экономическая эффективность

Для изучения переваримости основных питательных веществ кормовой белковой добавки был проведён дифференцированный балансовый опыт.

Характеристика кормовой белковой добавки и соевого шрота приведены в таблице Xs 2.

Таблица N° 2

Показатели Ед. изм. Белковая Соевый шрот

кормовая

добавка

1 2 3 4

Кормовые единицы 0,95 1,12

Обменная энергия МДж 12,25 13,89

Сухое вещество г 835,0 900,0

Сырой протеин г 796,3 440,0 Продолжение Таблицы 2

Из полученных данных таблицы N° 2 выявлено, что энергетическая ценность I кг сухого вещества белковой кормовой добавки составляет: 12, 25 МДж обменной энергии и 0,95 корм. ед. ( в сравнении обменная энергия и корм, единиц в соевом шроте немного больше, соответственно 13, 89 МДЖ и 1,12).

Так же видим, что количество протеина на 1 кг кормовой белковой добавки выше чем у соевого шрота почти на 70%, незаменимые аминокислоты почти одинаковые а по некоторым важным для кормопроизводства аминокислотам данные превосходят.

В таблице Ns 3 представлены составы и питательность комбикормов для двух групп свиней, 1 группа контрольная с добавлением соевого шрота 6%, 2 группа опытная с добавлением соевого шрота 2% и кормовой белковой добавки 4%.

Таблица Ν° 3

Компоненты Ед. Группы

изм 1 группа 2 группа

1 2 3 4

Зерносмесь % 13,07 13,07

Кукуруза % 9,40 9,40 Продолжение Таблицы Ν_>3

В таблице N° 4 приведены характеристики кормов с одним соевым шротом 6% и вместе с кормовой белковой добавкой 4% и с соевым шротом 2%.

Таблица N° 4

В 1 кг комбикорма Ед. С соевым С соевым

содержится: изм. шротом шротом и

кормовой

белковой

добавкой

1 2 3 4

Обменная энергия МДж 12,81 12,74

Сухое вещество г 870,20 867,60

Сырой протеин г 169,20 183,50

Лизин доступный г 5,60 5,20

Сырая клетчатка г 47,60 45,60

Сырой жир г 27,00 26,40

Лизин г 6,70 6,40

Метионин+цистин г 6,30 6.30

Триптофан г 2,10 1,90

Метионин · г 3,10 3,20

Изолейцин г 6,10 5,40

Треонин г 5,80 6,30

Валин г 7,60 6,80

Соль поваренная г 5,40 5,50

Кальций г 4,10 3,90

Фосфор г 4,10 3,90

Цена у. е. 0.18 0.19 Выводы для таблицы Ν° 3 и таблицы 4 _ Видим что корма для обоих групп полностью сбалансированные и имеют одинаковую обменную энергию 12,81 и 12,74, группы поставлены в равные условия кормления.

В таблице Ν° 5 представлены данные по динамике живой массы подопытных животных с учетом кормов, представленных в таблице N° 3 и таблице Ν° 4.

Таблица N° 5

*Р<0,05

Анализ данных таблицы N° 5 свидетельствует о том, что наивысшая продуктивность животных отмечена во 2 группе (опытная группа). Эти животные имели наибольшую живую массу при реализации на мясокомбинат 94,9 кг.

Результаты исследования биологической ценности мяса и субпродуктов показаны в таблице Ns 6, где 1 группа контрольная на соевом шроте 6% , 2 группа опытная 2% соевого шрота 4% кормовая белковая добавка.

Таблица N° 6

Как видно из таблицы jNe 6, наблюдается повышение биологической ценности мяса во 2 опытной группе.

Экономическая эффективность использования комбикормов с кормовой белковой добавкой при откорме свиней рассчитывалась исходя из сложившейся на дату проведения опыта стоимости: - комбикормов;

- отдельных кормовых ингредиентов;

- кормовой белковой добавки и соевого шрота;

- затрат кормов на 1 ц прироста в физическом и денежном выражении;

- стоимости полученной продукции по действующим закупочным ценам.

В таблице N° 7 представлена экономическая эффективность использования кормовой белковой добавки в составе комбикормов для откорма свиней.

Таблица N° 7

Таким образом, из таблицы Na 7 мы видим, что реализационная цена 1кг живой массы составляла 2.25у.е. Себестоимость 1 кг прироста живой массы (корма занимают в структуре себестоимости 70%) составила соответственно но группам: 1,87, 1,64 у.е., а дополнительная прибыль в расчете на 1 кг прироста живой массы от применения комбикормов с кормовой белковой добавкой по отношению к контрольной группе соевый шрот): 0,23 у.е.

Забой свиней показал, что в опытной группе выявлено - 91,5 % свиней II категории и - 8,5 % III категории; в контрольной группе - 43,9 % II категории, -56, 1 % Ш категории.

II категория - это свиньи мясные с наименьшим содержанием сала, Ш

категория -свиньи с большим содержанием сала.

Вывод: в опытной группе были преимущественно мясные свиньи, в

контрольной - половина жирных животных.

1. Кормовая белковая добавка является ценным белковым компонентом для использования в комбикормах для откорма свиней.

2. Максимальные среднесуточные приросты живой массы получены у подопытных подсвинков, получавших комбикорма с вводом кормовой белковой добавки 628±23,4* г (таблица N° 5).

3. Наименьшая себестоимость 1 кг прироста живой массы при скармливании комбикормов с кормовой белковой добавкой составила 1 ,64 у.е. (таблица N° 7)

На основании проведенных исследований было рекомендовано использовать кормовую белковую добавку в рационах кормления молодняка свиней на доращивании и откорме в замен части, импортируемых в республику белковых кормов.

Основываясь на полученных результатах исследований, представляется воз- можным широко использовать кормовую белковую добавку для её введения в комбикорма для свиней.

Продукт более доступен действию пищеварительных соков и ферментов, он разрушает клетчатку злаков и повышает перевариваемость белка, и большую доступность лизина, сконцентрированного в оболочках зерновых, которые служат основой концентратов, что влияет на категорию мяса, жирность меньше, а привес получают за счёт мышечной массы.

Кормовая белковая добавка является эффективным катализатором окислительных процессов, а так же процессов гидрирования и дегидрирования органических соединений, что способствует лучшему усвоению пищевых продуктов, промотируя деятельность ферментов организма. Промышленная применимость

В заявляемом изобретении получают высокопитательную кормовую добавку для животных на основе кератиносодержащих отходов высокой влажности, отвечающей повышенному качеству кормления, способствующей улучшению физиологического состояния животных, в части повышения продуктивности поголовья, за счет того, что обработку сырья ведут с его прохождением в экструдере через тарельчатую фильеру с внутренним дисковым ножом, создающими при вращении друг относительно друга давление 70-100 МПа, а в качестве сырья используют отходы хромовых кож, щетину, отходы шерсти, влажностью 60-80%.