Brevet FR2402418A1 — publié le 19790406

L'invention se rapporte à un procédé de préparation d'aliment pour ruminants, par traitement d'un produit contenant de la lignocellulose par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à une température supérieure à 60 C. Il est connu depuis plus de 50 ans qu'il est possible d'améliorer la digestibilité de la paille par traitement par une base. Ce procédé, qui a été mis en pratique en Allemagne et en Norvège et qui est connu sos le nom de procédé Beckmann (traitement par une solution élimination de l'excès de base par lavage à l'eau) a été mis actuellement dans L'ombre parlesprocédés décr-isS par exemple, par les danois Revens Stigsen et Kristersen. Le brevet français NO 2 126 365 décrit un procé- dé du type spécifié plus haut pour la préparation d'aliment pour ruminants, ce brevet décrivant un procédé de préparation d'aliment pour bétail à l'aide d'un mélange contenant de la lignocellulose et une solution aqueuse d'une base. Ce procédé connu se caractérise en ce que ledit mélange, dont la teneur en substance sèche est au moins de 30 b, subit un brassage mécanique à une température d'au moins 60 C. On obtient ainsi un aliment pour bétail dans lequel le pourcentage des composants organiques digestibles est relativement élevé. Les procédés connus, mentionnés ci-dessus, ont des inconvénients. Les difficultés sont dues en particulier à 1 t indigestibilité des composants des produits contenant de la lignocelluloset par exemple de la lignine sur laquelle la simple hydrolyse en milieu basique n'a aucune action dans des conditions admissibles. Ces substances étant fixées dans la membrane des cellules, elles restreignent considérablement l'effet de l'hydrolyse en milieu basique. L'invention est destinée à surmonter les inconvénients mentionnés. L'invention se rapporte donc à un nouveau procédé de préparation d'un aliment pour ruminants à base de paille, dont la digestibilité et la valeur nutritive sont considérablement supérieures à celles des aliments antérieurement préparés à base de paille.Selon une particularité essentielle du procédé conforme à l'invention, il consiste essentiellement à hacher la matière contenant- principalement de la paille ou un produit analogue contenant de la lignocelluloseen particules ayant au maximum 0,1 à 5 cm de longueur et éventuellement à broyer cette matière1 à mélanger la matière première avec 1 à 0 % d'hydroxyde de sodium et 0,5 à 5 ,' d'un catalyseur d'oxydation en présence d'une teneur en humidité de 10 à 20 puis à faire subir au mélange ainsi obtenu un violent broyage mécanique à une température de 60 à 100 C et finalement à granuler la matière ainsi obtenue. L'invention se fonde sur des travaux de recherche au cours desquels il a pu etre observé d'après des essais et des examens effectués sur des animaux que l'addition de substances oxydantes et de catalyseurs d'oxydation conjointement au procédé d'hydrolyse alcaline par voie semi-sèche,abaisse la teneur en lignine du produit obtenu et en élargit les possibilités d'emploi.Les essais effectués ont permis d'observer qu'lest libéré dans la panse des ruminants davantage d'acides gras volatils (acides carboxyliques à 1 à 6 atomes de carbone) lorsque l'aliment utilisé est celui qui est conforme à l'invention et qui a subi l'hydrolyse par voie semi-sèche avec oxydation, que lorsqu'il s'agit d'un aliment ayant été préparé simplement par hydrolyse alcaline ou simplement par hydrolyse par voie semi-sèche.L'aliment préparé selon l'invention peut être additionné de concentrés d'alimentation en proportion pouvant atteindre, par exemple 45 %. La meilleure digestibilité atteinte se situe aux environs de 35 % et, à ce niveau, la paille de blé traitée par le procédé de l'invention donne aux ruminants, à la digestion, une énergie qui correspond approximativement à 90 % de celle fournie par l'orge. Des essais mentionnés plus haut ont permis par ailleurs d'observer qu'une addition d'urée, par exemple en quantité comprise entre O5 et 5 de préference entre 1 et 3 %, à la matière première contenant de la lignocellulose au cours de l'hydrolyse en milieu basique avec oxydation par voie semi-sèche améliore aussi la digestibilité du produit. L'urée améliore de plus de la manière connue la valeur nutritive de l'aliment. L'invention se fonde sur l'hydrolyse alcaline de matière contenant de la lignocellulose, l'hydrolyse étant effectuée conformément à l'invention en présence d'un catalyseur oxydant et par voie semi-sèche, c'est-à-dire en présence d'une humidité de 10 à 20 %. Par ailleurs, un facteur essentiel du procédé de l'invention réside dans le broyage intense des substances au cours de la phase du mélange, le tissu cellulaire de la matière première étant rompu et la base ayant ainsi accès à la lignocellulose et pouvant ainsi agir sur elle par hydrolyse. Un point particulièrement surprenant du procédé de l'invention est que le catalyseur d'oxydation est aussi efficace dans les conditions de semi-siccité mentionnées. La matièrepremière contenant la lignocellulose et utilisée dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention peut être par exemple de la paille, du foin ou analogue. La matière première utilisée est de préférence sèche, c'est-àdire a la teneur usuelle en humidité de 8 à 12 %, en général d'environ 10 %. La matière première subit un fractionnement en petites particules avant traitement, par exemple par hachage en particules ayant au maximum 0,1 à 5 cm de longueur et peut être éventuellement transformée en poudre par mouture. Si nécessaire, la matière première fractionnée subit un tamisage.Le catalyseur d'oxydation utilisé dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention peut être tout catalyseur connu, physiologiquement ac ceptable, par exemple des nitrates et/ou des permanganates de cuivre, de fer, de manganèse, de nickel, de cobalt, de vanadium, de chrome, ou encore, par exemple du sulfate-de cuivre, du permanganate de potassium, du nitrate de potassium et/ou du sulfate de sodium. La quantité du catalyseur additionné est de 0,5 à 5 %, de préférence de 1 à 3 % par rapport à la quantité de la paille. La quantité d'hydroxyde de sodium mis en oeuvre dans le procédé de l'invention est de IL à 10 %, avantageusement de 2 à 8 %, de préférence d'environ 5 XI par rapport à la quantité de la paille. La concentra'Jo; de l'hydroxyde de sodium addition n à la matière première est avantageusement supérieure à 30 %, de préférence supérieure à 50 %, cet hydroxyde étant par exemple sec. La matière première contenant la lignocellulose est additionnée du catalyseur d'oxydation et de l'hydroxyde de sodium et/ou, en plus de ce dernier, de 10 à 20 % d'eau1 la quantité totale de la matière première contenant la lignocellulose et de la substance sèche du mélange total étant de 60 %, avantageusement supérieure à 70 % et de préférence supérieure à 75 %, mais inférieure à 80 % ; donc, la quantité d'eau du mélange est supérieure à 20 E et inférieure à 40 %, avantag eus e- ment inférieure à 30 ,0 et de préférence inférieure à 25 %. Le mélange de la matière première contenant la lignocellulose, du catalyseur d'oxydation et de l'hydroxyde de sodium nécessite en général 2 à 120 minutes, avantageusement à à 90 minutes, de préférence environ 20 à 60 minutes. La tem- pérature du mélange est avantageusement de 30 à 60"C1 de préférence de 40 à 50 C. Le traitement mécanique, c'est-à-dire le broyage1 des matières premières et des additifs s'effectue à laide d'une presse classique de granulation telle qu'utilisée pour la préparation d'aliments du bétail, le mélange étant comprimé dans une chambre cylindrique dont les cloisons comportent des trous. Par ailleurs, le broyage et la granulation du mélange s'effectuent à l'aide de broyeurs à meules, c'est-à-dire à l'aide d'organes de granulation cylindriques qui sont paralleles à l'axe principal de la chambre cylindrique, ces meules étant appliquées avec une grande force contre la surface interne de la cloison cylindrique et étant entraînées en rotation. Le traitement s'effectue à une température comprise entre 60 et 1200C, de préférence entre 80 et 100vu. La pression momentanée qui est exercée sur la matière première au cours du broyage du mélange concerné varie d'une valeur nulle à plusieurs millions et même à plusieurs dizaines de millions de Pascal. Le tissu cellulaire de la matière première subit une très forte fracturation et l'hydrolyse peut avoir lieu rapidement.La durée du traitement peut varier entre quelques dizaines de secondes et quelques dizaines de minutes, par exemple d'une demi à 10 minutes, avantageusement de IL à 5 minutes. Les exemples suivants permettront de mieux comprendre l'invention, mais ne sont destinés en aucun cas à la limiter. Exemple 1 880 parties de paille broyée ou hachée (en particules de longueur comprise entre 0,1 et 5 cm) sont déversées dans un mélangeur avec 20 parties d'un mélange oxydant se composant de 1 à 5 parties de CuSO.5H20, 5 à 5 parties de Kan041 5 à 10 parties de KN03 et 5 à 10 parties de Na2S04 anhydre. Cent parties d'une solution de NaOH (de concentration comprise entre 30 et 70 % en poids) sont ajoutées dans le même mélangeur par un procédé convenable de déversement de liquide. Dès que le mélange est homogène (à la fin de 2 à 20 minutes, selon le type de mélangeur) il est mis sous forme de préparation alimentaire dans une presse à grains de type normal éventuellement équipée d'une arrivée de vapeur d'eau. Le produit doit rester dans cette presse quelques minutes à une température de 80 à 1000C. Le produit final peut subir une granulation en particules de 5 à 20 mm de diamètre selon l'utilisation ultérieure prévue et selon la finesse de la préparation initiale de paille hachée.Après refroidissement des grains dans un dispositif classique, ceux-ci contiennent par exemple 10 à 16 % d'humidi- té. Les grains du mélange alimentaire peuvent être traités encore dans un broyeur à marteaux classique avant utilisation. Le produit final peut être additionné à des mélanges alimentaires pour ruminants en proportion pouvant atteindre 45 %, selon le type de formule et selon le but recherché. Le mélange de base adopté peut contenir 800-à 850 parties de paille et 30 à 70 parties d'urée. La paille de céréale peut aussi être remplacée par d'autres produits contenant de la lignocellulose, par exemple la paille de riz, des résidus de fruits (de raIsins, de tomates, d'olives), la pulpe des grains de café, le chou la palme, la sciure de bois, le foin de mauvaise qualité, etc. Le catalyseur d'oxydation peut être de tout type connu, par exemple un sel de cuivre, de fer, de manganèse, de cobalt,d vanadium, de chrome ou de nickel. Un oxydant tel qu'un nitrate ou un permanganate peut aussi être additionné avant malaxage. Lorsqu'il s'agit ae permanganate de potassium, celui-ci constitue aussi un oxydant ainsi qu'un catalyseur d'oxydation. Exemple 2 1) La comparaison des valeurs énergétiques à la digestion par les cheptels bovin et ovin de la paille usuelle, de la paille ayant subi un traitement d'hydrolyse avec oxydation et de l'orge de qualité moyenne donne les grandeurs suivantes paille habituelle 1300 calories paille traitée 2600 calories orge de qualité moyenne 3000 calories 2) Transformation dans la panse des animaux La libération diacides volatils, qui est un indice de la digestibilité de la cellulose, correspond aux valeurs suivantes 1, 2, 4 et 8 heures après absorption de l'aliment 1h 2h 4h 8h Paille habituelle 100 100 100 100 Paille hydrolysée, sans oxydation 170 117 106 102 Paille hydrolysee et oxydée 213 143 134 127 3) Quant à la croissance du cheptel bovins l'augmentation journalière du poids vif entre 300 et 370 kg ainsi que le rendement de aliment (consoHmation de aliment/ augmentation de poids) pendant ce temps ont été les suivants : Augmentation Rendement de journalière l'aliment de poids Paille habituelle (35 % de l'aliment) 1045 6,80 Paille hydrolysée et oxydée (35 de la nourriture) 1293 5937 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un aliment pour ruminants, par traitement d'un produit contenant de la lignocellulose par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à une température supérieure à 50"C, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à hacher la matière contenant principalement de la paille ou un produit analogue contenant de la lignocellulose en particules ayant une longueur maximale de 0,1 à 5 cm et éventuellement à la broyer, puis à mélanger la matière première avec 1 à 10 % d'hydroxyde de sodium et 0,5 à 5 % d'un catalyseur d'oxydation avec une teneur en humidité de 10 à 20 %, puis à faire subir au mélange ainsi obtenu un broyage mécanique intensif à une température de 60 à îOO0C et à granuler la matière ainsi obtenue. 2. Procédé selon la revendication IL, caractérisé en ce que le mélange est effectué à une température de 30 à 60 Ct de préférence de 40 à 500cet la durée de ce mélange est de 2 à 60 minutes, de préférence de 10 à 40 minutes. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le produit obtenu par mélange est déversé dans une chambre cylindrique pratiquement tubulaire et dont la cloison comporte des trous, le broyage et la granulation du mélange sont effectués par compression du mélange obtenu contre la surface interne du cylindre et refoulement hors de ce dernier à travers lesdits trous à l'aide d'organes de granulation rotatifs, sensiblement de section circulaire et appliqués à force contre la surface interne du cylindre. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière première est additionnée de o,l à 2 h d'un oxydant, par exemple de nitrate ou de permanganate. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le catalyseur d'oxydation se compose de sels de cuivre, de fer, de manganese s de cobalte de vanadium, de chrome ou de nickel. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le catalyseur contient 1 à 5 % en poids de CuS04.5H20t 1 à 5 parties en poids de KMN04 > 5 à 10 parties en poids de KNOj et 5 à 10 parties en poids de Na2S04 anhydre. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications t à 6, caractérisé en ce que la matière première est additionnée de o,1 à 5 % d'urée.