Способ получения кормовых добавок из растительного сырья

 

Изобретение может быть использовано в кормопроизводстве. Промацерированное в гидролизующем растворе в течение 2-4 ч растительное сырье (свежая или сухая фитомасса амаранта) подвергают поэтапной химической обработке гидролизующим агентом (молочной сывороткой и/или подкисленной водой с pH 4,5-5,5, водным раствором щелочи и/или соды с pH 8,5-10,5, водным раствором препаратов целлюлолитического комплекса) в аппаратах роторно-кавитационного типа. Обработку ведут в роторно-пульсационных аппаратах при скорости вращения ротора 3000-4500 мин^-1 в условиях механоакустического воздействия на обрабатываемую смесь при гидромодуле 1: 5-15 (для сухой фитомассы) и 1:0,5-5 (для свежей фитомассы), процесс обработки смеси сырья и гидролизующего агента на каждом этапе проводится в течение 0,5-6 мин при 25-50°С. Способ обеспечивает лучшее усвоение кормов, повышает продуктивность птицы. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, преимущественно к способу получения кормовых добавок для птиц и сельскохозяйственных животных, и может быть использовано на фермах и комплексах по выращиванию птиц и сельскохозяйственных животных.

Солома злаковых культур и другие отходы растительного сырья обладают невысокой питательной ценностью и состоят главным образом из клетчатки, которая является сложным полимером, из-за чего трудно переваривается. Известны различные способы обработки грубого растительного сырья с использованием водных растворов щелочи 1-5%-ной концентрации (Авт. свидет. N 1329750, кл. 23 K 1/12, 1987), а также обработки химическими веществами кислотного характера (HCl и органические кислоты), позволяющие вести частичное разрушение целлюлозы и гемицеллюлозы (Эрнат Л.К. и др. Производство и использование гидролизного сахара в животноводстве. - М.: Россельхозиздат, 1982, с. 43, 44, 125). Известен способ получения кормовой добавки путем запаривания растительного сырья молочной сывороткой при 60-100^oC в течение 60-120 мин (Авт. свидет. СССР N 1738223, кл. A 23 K 1/12, 1992). Задачи известных способов заключаются в том, чтобы данную клетчатку предобработать - перевести в удобоперевариваемый корм. Недостатками названных способов являются их трудоемкость, длительность обработки, кроме того? способы энергоемки.

Известен ряд способов интенсификации химической обработки грубого растительного сырья путем воздействия кавитации и акустических колебаний (Авт. свидет. СССР N 948364, кл. A 23 K 1/12, 1982, Авт. свидет. СССР N 443663, кл. A 23 K 1/12, 1974).

Воздействие акустических колебаний на кормовую смесь приводит к проявлению различных эффектов, физическая природа которых связана с действием сопутствующих распространению ультразвука в среде факторов: механического, теплового, физико-химического. При этом разрушаются твердые частицы кормов до размера 10-150 мкн, если интенсивность излучения превышает порог возникновения кавитации в жидкости, возможно разрушение некоторых микро- и макробиологических объектов. Кормовая смесь при этом хорошо гомогенизируется. На границах раздела твердой и жидкой фаз, а также в кавитационных пузырьках происходит выделение тепловой энергии за счет преобразования части энергии колебательного движения. При достижении высокой интенсивности излучения возможно проявление химического действия, например расщепление сложных белковых структур в более простые, легко усваиваемые животными в процессе переваривания корма (Интенсивные технологии приготовления кормов. Минск, Урожай, 1989).

Известен способ, включающий обработку сырья (соломы) в ванне раствором щелочи, характеризующийся тем, что с целью размягчения и ускорения влагонасыщения корма, обработку его осуществляют в кавитационном режиме (Авт. свидет. СССР N 443663, кл. A 23 K 1/12, 1974). Такой способ имеет длительный до 3-х суток период выдержки корма перед скармливанием животным, недостаточное повышение питательности корма, большой расход едкого натра (4-5 % от сухой массы соломы).

Известен способ обработки грубого растительного корма, включающий измельчение сырья (соломы), смачивание раствором щелочи 2-6%-ной концентрации и обработку ультразвуком с интенсивностью колебаний до 10 Вт/см² и частотой 50 кГц в течение 15 мин (Сабиров М.Х. и др. Об интенсификации внедрения микроэлементов в солому под действием ультразвука. Сб. научных трудов Московского Института инженеров сельского хозяйства. М., 1979, т. 16, вып. 5, с. 120-126). Известный способ хотя и позволяет ускорить процесс обработки растительного сырья, но имеет все же недостатки - большой расход едкого натра и высокую температуру обработки.

Известен способ активации корма с применением ультразвука, в котором приготовленную кормовую смесь с водой обрабатывают в поле акустических колебаний с частотой в пределах 20-100 кГц и интенсивностью излучения 30-100 кВт/м² в течение 5-15 мин (Авт. свидет. СССР N 948363, кл. A 23 K 1/12, 1986). Однако недостатком данного способа является высокая температура обработки и невысокая питательная ценность и переваримость полученных кормов.

Известен способ обработки растительного сырья (амаранта) 0,5-3,0%-ным водным раствором хлорида натрия с целью увеличения содержания белка в аминокислотном гидролизате (Патент РФ N 1805870, кл. A 23 K 1/00, 1993). Однако данный способ очень длительный и не позволяет использовать весь химический потенциал биомассы амаранта. По основным компонентам баланс амаранта выглядит так: углеводы 69-78% (из них 20-25% - пектиновые вещества), белки 16-18%, жиры 6-8%, рутин 0,8-2,7%, витамин С 43,3 мг/100 г, витамин B₆, рибофлавин 0,158 мг/100 г и т.п.

Наиболее близким способом по технической сущности является способ заключающийся в том, что перед увлажнением исходное сырье (ржаную солому) измельчают на частицы размером 3-4 см, а гидролиз проводят в воде гидроударом в диспергаторе в течение 15-20 мин при 90-100^oC до получения мелкодисперсной суспензии. Полученную мелкодисперсную суспензию используют на корм скоту или разделяют на фракции (Патент РФ N 2091038, кл. A 23 K 1/12, 1997).

Эффект обработки грубого растительного сырья достигается за счет тепло- и массообмена на границах раздела жидкость-кормовая масса. В результате ударного воздействия, турбуленции, а также трения происходит диспергирование частиц, их перемешивание с жидкостью. Испытания проводились на действующей установке "Аргус". Однако по предлагаемому способу обработка ведется при очень высоких температурах, при которых возможна частичная потеря биологической активности получаемых кормовых добавок.

Данный способ-прототип является неприемлемым для получения кормовых добавок из травяных смесей, содержащих большое количество термолабильных соединений - витаминов, ферментов, каротиноидов и т.д., например для переработки растений семейства Amaranthaceae.

Целью предлагаемого изобретения является новый способ получения кормовых добавок путем химической обработки растительного сырья (фитомассы амаранта), позволяющий интенсифицировать химическую обработку растительного сырья, понизить температуру обработки, повысить питательную ценность за счет увеличения в ней биологически активных веществ, однородность и переваримость кормовой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получают кормовые добавки путем последовательной обработки промацерированного в течение 2-4 часов в воде или молочной сыворотке растительного сырья (фитомассы амаранта) гидролизующим агентом (водой, молочной сывороткой и/или подкисленной водой с pH 4,5-5,5, водным раствором щелочи и/или соды с pH 8,5-10,5, водным раствором препаратов целлюлазного комплекса в аппаратах роторно-пульсационного типа.

Обработку ведут в роторно-пульсационных аппаратах при скорости вращения ротора 3000-4500 мин^-1 в условиях механоакустического воздействия на обрабатываемую кормовую смесь при гидромодуле 1: 5-15 (для сухой фитомассы) и 1: 0,5-5 (для свежей фитомассы), в течение 0,5- 6 мин при температуре 25-50^oC на каждом этапе обработки.

На первом этапе растительное сырье обрабатывают водой или молочной сывороткой. На следующем этапе растительное сырье обрабатывают 0,25-0,5%-ным водным раствором щелочи и/или 0,4-1%-ным водным раствором кислоты. На третьем этапе - 0,4-1,0%-ным водным раствором кислоты или молочной сыворотки и/или 0,2-0,5%-ным раствором щелочи, завершают химическую обработку с использованием водного раствора промышленных препаратов целлюлолитического комплекса (целловиридин в концентрации 0,7% и пектофоетидин в концентрации 0,2% от сухой массы амаранта). При этом каждый этап химической обработки осуществляют в одной и той же емкости, не предусматривая стек предыдущего экстрагента. В результате такой обработки получается совокупный продукт, который можно использовать в качестве кормовой добавки в виде смеси, а также возможно разделение на жидкую и твердые фракции и использовать их в отдельности. При этом каждый из этапов обработки кормовой смеси является самостоятельным, в результате которого получается кормовая добавка, обогащенная питательными компонентами определенного состава. Совокупный продукт включает белки, пектины, моносахара и является кормовой добавкой повышенной питательной ценности и переваримости.

На втором этапе химической обработки при гидролизе раствором щелочи происходит набухание клетчатки и частичное разрушение лигнина, т.к., находясь в оболочке межмицеллярных промежутков, он не входит с клетчаткой в физическую связь. Кроме того, в данных условиях происходит экстрактивное извлечение белковых веществ из растительного сырья и перевод их в более легкодоступные по усвоению пептидные фракции, что повышает питательную ценность корма. Данную смесь можно использовать в качестве кормовой добавки для обогащения кормов, бедных белками.

Дальнейшая обработка растительного сырья водным раствором кислоты дает возможность нейтрализации слабощелочной реакции смеси, полученной на предыдущем этапе обработки, а также способствует экстрактивному извлечению пектиновых веществ из растительного сырья, переводя его из нерастворимой формы - протопектина в растворимую форму - пектин, который играет немаловажную роль в повышении питательной ценности растительного корма.

Дальнейшая обработка смеси ферментами целлюлазного комплекса позволяет частично расщепить целлюлозу и гемицеллюлозу до нейтральных сахаров, что ведет к увеличению переваримости и питательной ценности кормовой добавки. Конечный продукт - осахаренный белково-пектиновый гидролизат.

В качестве кислот могут быть использованы щавелевая кислота, молочная кислота, а также молочная сыворотка. При использовании в качестве гидролизующего агента молочной сыворотки происходит экстрактивное извлечение пектиновых веществ и некоторых фракций белков, дальнейшая обработка водным раствором щелочи усиливает экстракцию белковых компонентов.

Предложенная последовательность химической обработки растительного сырья дает возможность увеличить питательную ценность растительного сырья и ее усвояемость.

В качестве роторно-пульсационных аппаратов использовался аппарат, описанный в Международной заявке (Международная заявка PCT (WO)RU N 9600297, кл. В 01 F 7/00, 1995) и называемый "S-Эмульгатор", а также аппарат, называемый виброкавитационная мельница (Свидетельство на полезную модель RU 8973 N 97119161/20, кл. 6 D 1/22, B 02 C 23/00. БИ N 1, 1999).

Способ осуществляется следующим образом.

В целях получения кормовой добавки с высоким содержанием белка, пектина и других физиологически активных веществ, добавляемой в рецептуру кормов, в качестве исходного сырья используется растительное сырье с высоким содержанием белка, например биомасса амаранта, при этом растительное сырье могут использовать в сухом, и/или свежем, и/или свежеотжатом виде, а также в виде гранул или травяной муки.

В качестве гидролизующих агентов используется вода, подкисленная вода pH 4,5-5,5 (щавелевая кислота, молочная кислота), молочная сыворотка, подщелоченная вода с pH 8,5-10,5 (гидроокись натрия, гидроокись кальция, кальцинированная сода и др.), водный раствор ферментов целлюлазного комплекса - целловиридин и пектофоетидин в концентрации (в количестве 0,7 и 0,2% от сухой фитомассы амаранта соответственно). При необходимости перед гидролизом - экстракцией растительное сырье дополнительно измельчается.

Предварительно измельченную и промацерированную траву амаранта, их травяную муку или гранулы подвергают последовательной химической обработке в водной, кислой или щелочной среде, затем в щелочной или кислой среде, а на следующем этапе смесь обрабатывают водным раствором ферментов целлюлазного комплекса в аппаратах кавитационного типа.

Интенсификация процесса гидролиза - экстракции осуществляется в роторно-пульсационных аппаратах в зазоре между статором и вращающимся ротором при скорости вращения ротора 3000 - 4500 мин^-1, в условиях механоакустического воздействия на обрабатываемую кормовую смесь при гидромодуле 1:5-15 (для сухой фитомассы) и 1:0,5 - 5 (для свежей фитомассы) в течение 0,5-6 мин на каждом этапе обработки при температуре 25-50^oC.

В результате обработки получают мелкодисперсную пульпу с высоким содержанием белков, пектинов, ди- и моносахаров, которую используют в качестве кормовой добавки или разделяют на фракции - твердую и жидкую и каждую из них также используют как кормовую добавку.

Количественное содержание пектиновых веществ определяют согласно ГОСТ 8756.11, количественное содержание белковых веществ определяют согласно ГОСТ 10846 и по общепринятому методу Лоури, количественное содержание глюкозы и других сахаров определяют методом ВЭЖХ. Переваримость in vitro определяют согласно ГОСТ 24230. Физико-химические и зоотехнические характеристики полученных кормовых добавок представлены в таблице 1.

Приготовленная масса смешивается с предварительно взвешенными компонентами корма и направляется на кормораздачу или запасается в специально отведенных местах - хранилищах. В случае разделения на фазы твердая фракция может быть сбрекитирована и храниться в течение длительного времени.

Испытания кормовых добавок, полученных по предлагаемому способу, были проведены на промышленном ремонтном молодняке кур яичного направления породы "Белый леггорн" (линии П-46) в возрасте 1-40 дней на базе птицефабрики "Юбилейная" Лаишевского района Республики Татарстан. Кормовые добавки испытывали на фоне производственного рациона в дозировке 6-12% от нормативной массы корма в группах цыплят численностью от 200 до 4500 голов. Контролем служила группа цыплят, получавшая производственный рацион. Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 2. Во всех опытных группах отмечена полная поедаемость испытываемых кормовых добавок, а также увеличение живого веса и повышение сохранности поголовья ремонтного молодняка.

Способ получения кормовой добавки поясняется следующими примерами его выполнения: Пример 1. Высушенную траву амаранта в виде гранул в количестве 3,3 кг подвергают мацерации в 20 л воды в течение 2-4 часов. В емкость роторно-пульсационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 30 л воды и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 (для лучшего перемешивания кормовой смеси), засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:15) и проводят гидролиз-экстракцию питательных компонентов путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 4000 мин^-1 в течение 4 мин при температуре гидролизата 40^oC. Конечный продукт - водный гидролизат.

Пример 2. Высушенную траву амаранта в виде гранул в количестве 3,3 кг подвергают мацерации в 20 л воды в течение 2-4 часов. В емкость роторно-пульсационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 30 л воды и 0,5 л 20%-ного раствора щелочи и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 (для лучшего перемешивания кормовой смеси) засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1: 15) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 3 мин при температуре гидролизата 40^oC и pH кормовой смеси 8,5. Конечный продукт - белковый гидролизат.

Пример 3. Предварительно измельченную свежую фитомассу амаранта в количестве 10 кг подвергают мацерации в 5 л воды в течение 2-4 часов. В емкость роторно-пульсационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 9,5 л воды и 0,5 л 20%-ного раствора щелочи (pH 9,5), гидромодуль 1:5 (по массе) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 4500 мин^-1 в течение 1 мин при температуре гидролизата 40^oC, затем в обработанную смесь при 4500 мин^-1 добавляют 1 л 20%-ного раствора щавелевой кислоты (pH 4,5). Гидролиз-экстракцию пектиновых веществ ведут в течение 1 мин при температуре гидролизата 45^oC. Конечный продукт - белково-пектиновый гидролизат.

Пример 4. Высушенную траву амаранта в виде гранул в количестве 3,3 кг подвергают мацерации в 20 л воды в течение 2-4 часов. В емкость роторно-пульсационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 30 л воды и 0,5 л 20%-ного раствора щелочи (pH 8,5) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 (для лучшего перемешивания кормовой смеси) засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:15) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 3 мин при температуре гидролизата 40^oC, затем в обработанную смесь при 3000 мин^-1 добавляют 1 л 20%-ного раствора щавелевой кислоты. Гидролиз-экстракцию пектиновых веществ ведут в течение 3 мин при температуре гидролизата 45^oC. Конечный продут - белково-пектиновый гидролизат.

Пример 5. Трав-муку амаранта в количестве 4 кг подвергают мацерации в 20 л воды в течение 2-4 часов. В емкость роторно-пульсационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 20 л воды и 1,0 л 20%-ного раствора кальцинированной соды (pH 10,5) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 (для лучшего перемешивания кормовой смеси) засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1: 10) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 4000 мин^-1 в течение 1 мин при температуре гидролизата 30^oC, затем в обработанную смесь при тех же оборотах добавляют 1 л 20%-ного раствора молочной кислоты (pH 4,5-4,7). Гидролиз-экстракцию пектиновых веществ ведут в течение 1 мин при температуре гидролизата 45^oC. Дальнейшую обработку кормовой смеси ведут при 3000 мин^-1, при добавлении в смесь ферментов целлюлазного комплекса - целловиридина в количестве 0,7% и пектофоэтидина - 0,2% (от сухой массы амаранта). Температура обработки 40^oC, время обработки 1 мин. Конечный продукт - осахаренный белково-пектиновый гидролизат.

Пример 6. Высушенную траву амаранта в виде гранул в количестве 3,3 кг подвергают мацерации в 20 л молочной сыворотки в течение 2-4 часов. В емкость кавитационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 30 л молочной сыворотки (рН 4,0-4,5) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 (для лучшего перемешивания кормовой смеси) засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1: 15) и проводят гидролиз-экстракцию пектиновых веществ путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 4 мин при температуре гидролизата 45^oC. Конечный продукт - сывороточный пектиновый гидролизат.

Пример 7. Высушенную трав-муку амаранта в количестве 4 кг подвергают мацерации в 20 л молочной сыворотки в течение 2-4 часов. В емкость роторно-пульсационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 20 л молочной сыворотки (pH 4,0-4,5) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 (для лучшего перемешивания кормовой смеси) засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1: 12) и проводят гидролиз-экстракцию пектиновых веществ путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 4000 мин^-1 в течение 2 мин при температуре гидролизата 45^oC, затем в обработанную смесь при 4500 мин^-1 добавляют 1 л 20%-ного раствора щелочи (pH 10,0). Гидролиз-экстракцию белков ведут в течение 0,5 мин при температуре гидролизата 45^oC. Конечный продукт - сывороточный белково-пектиновый гидролизат.

Пример 8. Высушенную трав-муку амаранта в количестве 4 кг подвергают мацерации в 20 л молочной сыворотки в течение 2-4 часов. В емкость роторно-пульсационного аппарата "S-Эмульгатор" объемом 100 л заливают 20 л молочной сыворотки (pH 4,0-4,5) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 (для лучшего перемешивания кормовой смеси) засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1: 12) и проводят гидролиз-экстракцию пектиновых веществ путем комплексной механоакустической обработки при скорости вращения ротора 4000 мин^-1 в течение 2 мин при температуре гидролизата 45^oC, затем в обработанную смесь при 4500 мин^-1 добавляют 1 л 20%-ного раствора щелочи (pH 9,5). Гидролиз-экстракцию белков ведут в течение 0,5 сек при температуре гидролизата 45^oC. Дальнейшую обработку ведут, подкисляя обрабатываемую кормовую смесь до pH 4,5-4,7, при добавлении ферментов целлюлазного комплекса - целловиридина в количестве 0,7% и пектофоэтидина - 0,2% (от сухой массы амаранта) при 3000 мин^-1. Температура обработки 40^oC, время обработки - 1 мин. Конечный продукт - осахаренный сывороточный белково-пектиновый гидролизат.

Пример 9. Трава амаранта в виде гранул в количестве 4 кг подвергается мацерации в 20 л воды в течение 2-4 часов. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 20 л воды и 1 л 20% раствора кальцинированной соды (pH 8,5) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:10) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 10 мин при температуре гидролизата 45^oC. Конечный продукт - белковый гидролизат.

Пример 10. Трава амаранта в виде гранул в количестве 3,3 кг подвергается мацерации в 20 л воды в течение 2-4 часов. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 30 л воды и 0,5 л 20% раствора щелочи (pH 9,0) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:15) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 2 мин при температуре гидролизата 45^oC, затем в обработанную смесь при 3000 мин^-1 добавляют 1 л 20%-ного раствора щавелевой кислоты (pH 4,5). Гидролиз-экстракцию пектиновых веществ ведут в течение 4 мин при температуре гидролизата 50^oC. Конечный продукт - белково-пектиновый гидролизат.

Пример 11. Трава амаранта в виде гранул в количестве 3,3 кг подвергается мацерации в 20 л молочной сыворотки в течение 2-4 часов. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 30 л молочной сыворотки и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1: 15) и проводят гидролиз-экстракцию пектиновых веществ путем механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 6 мин при температуре гидролизата 50^oC. Конечный продукт - сывороточный пектиновый гидролизат.

Пример 12. Трава амаранта в виде гранул в количестве 3.3 кг подвергается мацерации в 20 л молочной сыворотки в течение 2-4 часов. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 30 л молочной сыворотки и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:15) и проводят гидролиз-экстракцию пектиновых веществ путем механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 3 мин при температуре гидролизата 50^oC, затем в обработанную смесь при 3000 мин^-1 добавляют 1,5 л 20%-ного раствора кальцинированной соды (pH 9,0). Гидролиз-экстракцию белков ведут в течение 3 мин при температуре гидролизата 45^oC. Конечный продукт - сывороточный белково-пектиновый гидролизат.

Пример 13. Предварительно измельченную свежую фитомассу амаранта в количестве 27 кг подвергают мацерации в 5 л воды в течение 2-4 часов. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 7 л воды и 1 л 20% раствора кальцинированной соды (pH 8,5) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:0,5 по массе) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 6 мин при температуре гидролизата 45^oC. Конечный продукт - белковый гидролизат.

Пример 14. Предварительно измельченную свежую фитомассу амаранта в количестве 25 кг подвергают мацерации в 10 л воды в течение 2-4 часов. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 15 л воды и 0,5 л 20% раствора щелочи (pH 9,0) и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:1 по массе) и проводят гидролиз-экстракцию белков путем механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 2 мин при температуре гидролизата 45^oC, затем в обработанную смесь при 3000 мин^-1 добавляют 1 л 20%-ного раствора щавелевой кислоты (pH 4,5). Гидролиз-экстракцию пектиновых веществ ведут в течение 3 мин при температуре гидролизата 50^oC. Конечный продукт - белково-пектиновый гидролизат.

Пример 15. Предварительно измельченную свежую фитомассу амаранта в количестве 10 кг подвергают мацерации в 20 л молочной сыворотки в течение 2-4 часов. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 30 л молочной сыворотки и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпают мацерированную траву амаранта (гидромодуль 1:5 по массе) и проводят гидролиз-экстракцию пектиновых веществ путем механоакустической обработки при скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 4 мин при температуре гидролизата 50^oC. Конечный продукт - сывороточный пектиновый гидролизат.

Пример 16 (по прототипу). Траву амаранта в виде гранул в количестве 3,3 кг замачиваем водой. В емкость виброкавитационной мельницы объемом 100 л наливается 30 л воды и при скорости вращения ротора 1000 мин^-1 засыпается мацерированная трава амаранта (гидромодуль 1:15). Масса обрабатывается в аппарате в режиме скорости вращения ротора 3000 мин^-1 в течение 25 мин при температуре 70 - 90^oC.

Для определения эффективности процессов после каждой стадии экстракции отбирают пробы на анализ общего содержания белков, пектинов и сахаров в гидролизатах. Результаты зоотехнических характеристик получаемых кормовых добавок представлены в табл. 1.

Все параметры осуществления способа выбраны таким образом, чтобы увеличить питательную ценность корма, которую определяли по количественному содержанию белков, пектинов и глюкозы, а также повысить переваримость полученных кормовых добавок.

Как показывает анализ результатов таблицы 1, превышение температуры более 50^oC не дает положительного эффекта активации процесса обработки растительного сырья с одной стороны и приводит к разрушению термолабильных питательных компонентов кормовой смеси с другой.

При уменьшении частоты колебаний менее 3000 мин^-1 и при увеличении этого параметра больше значения 4500 мин^-1 эффект активации химического процесса обработки растительного сырья пропадает: в первом случае из-за образования пузырьков большего размера, которые затем не успевают захлопнуться, а во втором случае из-за того, что пузырьки не успевают образовываться и вырасти в объеме до необходимой величины. В данных двух случаях это результат действия сил инерции.

При уменьшении времени обработки меньше значения 0,5 бактерицидное действие ультразвука снижается вплоть до нуля. При увеличении времени обработки больше значения 6 мин снижается питательная ценность корма, так как начинают разрушаться ценные компоненты кормовой смеси.

Таким образом, использование предлагаемого способа приводит к достижению поставленной цели. В используемых нами аппаратах кавитационного типа во время обработки растительного сырья происходит измельчение, а также осуществляется механо-химическая и акустическая активация технологического процесса. Совокупность признаков является новой и обеспечивает проведение в кормовой смеси таких физико-химических процессов, которые повышают питательную ценность корма, однородность и переваримость полученных кормовых добавок.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа являются: - после предварительной мацерации растительного сырья осуществляют процесс активации путем обработки кормовой смеси в роторно-пульсационных аппаратах при скорости вращения ротора 3000 - 4500 мин^-1, что обеспечивает протекание процесса экстракции в условиях комплексным химическим и механоакустического воздействия на суспензию растительного сырья; - процесс поэтапной химической обработки растительного сырья проводят в течение 0,5- 6 мин на каждом этапе при температуре 25-50^oC, при гидромодуле 1: 5-15 (для сухой фитомассы) и 1:0,5-5 (для свежей фитомассы). Используемые при этом концентрации химических веществ безопасны и легко нейтрализуются, что обеспечивает безопасность способа и его экологическую чистоту.

Таким образом, использование аппаратов кавитационного типа - "S-Эмульгатора" и виброкавитационной мельницы позволяет произвести приготовление кормовых добавок с получением максимальных положительных эффектов. Предлагаемый способ приготовления кормов позволяет получить высокооднородные корма с повышенной питательностью. В результате указанной обработки кормовая смесь приобретает необходимые свойства: максимальную степень однородности по составу, питательные вещества, ранее заблокированные в комках, полностью разблокированы и выведены в раствор, вредные микро- и макробиологические объекты уничтожены. В связи с тем, что температура обработки в предлагаемом способе составляет 25 -50^oC, все компоненты кормовой смеси находятся в биологически активном состоянии, а также максимально сохраняются все термически нестойкие компоненты корма, к которым, в первую очередь, относятся витамины и полиненасыщенные жирные кислоты.

Использование предлагаемого способа приготовления корма обеспечивает проведение в исходной кормовой смеси таких физико-химических процессов, которые дают возможность превратить исходную кормовую смесь в биологически активный высокопитательный корм.

Предлагаемый способ апробирован на птицефабрике "Юбилейная" Лаишевского района Республики Татарстан, где также проведены испытания полученных кормовых добавок (см. табл. 2).

Заявляемый способ производства кормовых добавок ориентирован на качественное улучшение кормовой базы животноводства. Включение в рацион животных белково-витаминных гидролизатов амаранта в физиологически естественных сбалансированных пропорциях обеспечивает более полное усвоение всех компонентов рецептуры кормов. Способ благоприятствует лучшему усвоению кормов, повышает продуктивность птицы.

Формула изобретения

1. Способ получения кормовых добавок из растительного сырья, включающий его мацерацию и экстракцию в аппаратах кавитационного типа, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют свежую или высушенную фитомассу амаранта, а экстракцию ведут путем последовательной химической обработки промацерированного в течение 2 - 4 ч сырья гидролизующими агентами в роторно-пульсационных аппаратах при скорости вращения ротора 3000 - 4500 мин^-1 в условиях механоакустического воздействия на обрабатываемую кормовую смесь при гидромодуле 1 : 5 - 15 (для сухой фитомассы) и 1 : 0,5 - 5 (для свежей фитомассы), в течение 0,5 - 6 мин на каждом этапе обработки при 25 - 50^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промацерированное водой растительное сырье экстрагируют водой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промацерированное водой растительное сырье экстрагируют водным раствором щелочи pH 8,5 - 10,5.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что промацерированное водой растительное сырье экстрагируют последовательно водным раствором щелочи - pH 8,5 - 10,5, а затем водным раствором кислоты - pH 4,5 - 5,5.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что промацерированное водой растительное сырье экстрагируют последовательно водным раствором щелочи - pH 8,5 - 10,5, водным раствором кислоты - pH 4,5, а затем смесью ферментов целлюлазного комплекса - целловиридина и пектофоетидина в количестве 0,7 и 0,2% от сухой массы исходного сырья соответственно, в течение 60 с при 40^oC.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что промацерированное молочной сывороткой растительное сырье экстрагируют молочной сывороткой - pH 4,0 - 4,5.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что промацерированное молочной сывороткой растительное сырье экстрагируют последовательно молочной сывороткой - pH 4,5 - 5,5, раствором щелочи - pH 8,5 - 10,5, а затем подкисляют до - pH 4,5 - 5,7 и обрабатывают смесью ферментов целлюлазного комплекса - целловиридина и пектофоетидина в количестве 0,7 и 0,2% от сухой массы сырья соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Институт органической и физической химии им. А.Е.Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "Электрол-Б"

Договор № РД0024016 зарегистрирован 10.07.2007

Извещение опубликовано: 20.08.2007        БИ: 23/2007

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия