СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ БЫЧКОВ
METHOD FOR PREPARING FODDER ADDITIVE FOR YOUNG BULLS

Изобретение относится к кормопроизводству, конкретно к способам приготовления кормовых добавок для бычков, выращиваемых на мясо, исходным материалом для которых является растительное сырье, отходы животноводства, птицеводства, мукомольного, элеваторного производства, а также пищевой, пивоваренной промышленности, и может быть использовано в фермерских хозяйствах в рационах крупного рогатого скота для повышения продуктивности и увеличения сохранности поголовья при одновременном снижении себестоимости продукции.
Актуальной задачей кормовой индустрии является расширение применения нетрадиционных источников сырья для создания кормов, сбалансированных по содержанию белка, углеводов, липидов, макро- и микроэлементов, витаминов, ферментов, положительной микрофлоры и других биологически активных веществ, обеспечивающих высокую продуктивность животных и снижение затрат кормов на единицу сельскохозяйственной продукции.
Повышение продуктивности бычков, выращиваемых на мясо, достигается с помощью полноценного питания и достаточного поступления микробиального белка в кишечник, что может обеспечивать необходимое поступление субстратов и энергии для биосинтеза компонентов мяса, а также использования различных добавок биологически активных веществ для направленного регулирования эндогенных процессов в организме животных, стимулирующих интенсивность роста.
Разработки по изучению переработки малоценных сырьевых ресурсов и отходов растительного, мукомольного, элеваторного производств, спиртовой и пивоваренной промышленности, сводятся к поиску новых эффективных способов получения кормового белка, экономически выодных и экологически приемлемых технологий получения высокобелкового корма для сельскохозяйственных животных.
Одним из путей его получения является микробиологический синтез (С.Ю. Булатов, А.И. Свистунов. Анализ технологий получения кормов с высоким содержанием белков из малоценных сырьевых ресурсов и отходов производства. 2013). Наиболее простой способ получения кормосмеси с высоким содержанием белка - применение заквасок. Суть приготовления корма сводится к тому, что создается питательная среда с необходимыми условиями, в нее добавляется закваска и в течение некоторого времени проводится ферментация, в результате которой из малоценного продукта получается насыщенный белками корм (патент KZ 27296, Кл. A23K 1/06, A23K 1/165, В01С 9/04, 2013; патент РФ №2352138, кл. A23K 1/00, 1/06, 2007; А.с. СССР №1507787, кл. A23K 1/165, 1987; А.с. СССР №1813399, кл. A23K 1/16, 1993; А.с. СССР №692599, кл. A23K 1/14, 1978; патент РФ №2084175, кл. A23K 1/08, 1995; патент РФ №2086144, кл. A23K 1/06,1992; патент РФ №2088104, кл. A23J 3/34, 1996; патент РФ №2098977, кл. А23С 21/10, 1996; патент РФ №2122330, кл. A23K 1/12, 1997; патент РФ №2183666 РФ, кл. C12F 3/10, С12Р 7/06, A23K 1/06, 2000; патент РФ №2215425, кл. A23J 1/04, 2001; патент РФ №2243678, кл. A23K 1/06, C12N 1/16, С12Р 21/00, 2003 и др.).
Однако одни из них требуют наличия сложных машин, растворов, другие длительны по времени. Недостатками переработки отдельных видов отходов является многооперационность, сложность создания безотходного производства, недостатками других - высокая потребительская стоимость и сравнительно невысокая кормовая ценность из-за несбалансированного аминокислотного состава.
Известен ряд технических решений, посвященных способам получения кормовых добавок биоконверсией органических отходов (патент РФ №2153262, кл. A23K 1/00, 1999; патент РФ №2182796, кл. A23K 1/00, 2000; патент РФ №2151133, кл. C05F 3/00, A23K 1/00, 1998; патент РФ №2126779, кл. C05F 9/00, A23K 1/00, 1998; патент РФ №2112764, кл. C05F 3/00, 1997; патент РФ №2214990, кл. C05F 3/00, 2002 и др.).
Процесс биоконверсии основан на создании условий, благоприятных для развития определенных микроорганизмов, которые первоначально содержатся в исходной смеси. В процессе развития микрофлора продуцирует определенные продукты метаболизма (ферменты, аминокислоты, витамины, углеводы и др.), содержание которых в многокомпонентной смеси позволяет активизировать определенный биохимический процесс. Изменение температуры проведения процесса биоконверсии приводит к изменению химического состава готового продукта. Изменение временных интервалов проведения биоконверсионного процесса приводит также к изменению условий развития микроорганизмов и, следовательно, меняет состав готового продукта, особенно по содержанию протеина и жира. Аэробные условия развития, достигаемые при помощи барботажа воздухом через объем смеси, способствуют развитию аэробной группы микроорганизмов.
Известные способы получения кормовых добавок биоконверсией органических отходов включают послойную укладку предварительно измельченных отходов животноводства (навоза, куриного помета и т.п.) и влагопоглощающего органического материала (торфа), введение в смесь стимулирующей процесс ферментации добавки (биошрот от производства амилоризина, мегатерии, готовый компост многоцелевого назначения, микроэлементы и др.), перемешивание компонентов, загрузку смеси в ферментер и последующее аэробное компостирование смеси при влажности 50-60% и периодическом вентилировании смеси кислородсодержащим газом в течение определенного времени. Полученный продукт ферментации используют в животноводстве в основном как белково-витаминную кормовую добавку для кормления сельскохозяйственных животных и птицы (патент РФ №2192757, кл. A23K 1/16, 2000; патент РФ №2226061, кл. A23K 1/04, A23K 1/00, 2002). Кормовая добавка, полученная биоконверсией органических отходов, содержит до 20-25% сырого протеина. В рацион жвачных животных может вводиться до 20-40% добавки, заменяя зерно и грубые корма, в рацион птиц - до 10-15% (патент РФ №2112764).
Известны способы получения биологически активных кормовых добавок биоконверсией органических отходов, исходным материалом для которых является растительное сырье, отходы животноводства, птицеводства и пищевой промышленности (патент РФ №2352137, кл. A23K 1/00, 2007; патент РФ №2125812, кл. A23K 1/16, 1999, А.с. СССР №1805873, кл. A23K 1/16, 1991 и др.).
Известно также введение в основной рацион лактирующим коровам для повышения жирномолочности кормовой добавки, которая представляет собой компост многоцелевого назначения (КМН), в количестве 200 г на 100 кг живой массы животных в сутки перед скармливанием (патент РФ №2192757, кл. A23K 1/16, 2000).
Наиболее близкой к заявленной технологии по технической ее сущности является способ приготовления компоста с использованием пивной дробины (патент РФ №2249581, кл. C05F 3/00, C05F 15/00, 2003, прототип), включающий перемешивание послойно уложенных органических отходов и торфа, загрузку смеси в ферментер и последующее аэробное компостирование смеси посредством периодического вентилирования ее воздухом при влажности смеси 50-60%. В состав исходной смеси вводят пивную дробину в количестве 10-20% к общей ее массе, которую перед операцией перемешивания компонентов смеси послойно укладывают с предварительно измельченными органическими отходами и торфом. Периодическое вентилирование смеси проводят в течение 7 суток по 20 секунд каждые 10 минут.
Способ позволяет получить компост с высокой удобрительной ценностью, используемый, в основном, в растениеводстве. Но ценность известной технологии переработки органического сырья биоконверсией заключается в возможности получения продукта с заранее заданными свойствами, позволяющими направить его для использования в заранее определенную область сельского хозяйства, например в животноводство.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в разработке способа приготовления высокобелковой кормовой добавки, преимущественно для бычков, выращиваемых на мясо, на основе нетрадиционных источников сырья и пищевых отходов с использованием экономически выгодной и экологически приемлемой технологии.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в создании на основе нетрадиционных источников сырья и пищевых отходов сбалансированной по белково-минерально-витаминному составу биологически активной кормовой добавки для крупного рогатого скота, обладающей пробиотическими свойствами, которая позволит повысить продуктивность и снизить затраты на производство сельскохозяйственной продукции за счет сокращения использования дорогостоящих комбикормов и различных премиксов.
Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе приготовления кормовой добавки для бычков путем аэробного компостирования в ферментере послойно уложенных и перемешанных исходных компонентов смеси, включающей пивную дробину, при влажности ее 50-60% и периодической аэрации воздухом по 20 секунд каждые 10 минут, в состав исходной смеси дополнительно вводят компост, полученный аэробной ферментацией в течение 7 суток торфопометной смеси при соотношении компонентов 50:50, и пшеничные отруби влажностью не более 10-15% при соотношении компонентов пивная дробина:компост: шеничные отруби 7:4:4 соответственно и поваренную соль в количестве 0,07% от массы исходной смеси, при этом перемешивание компонентов смеси осуществляют после загрузки ее в ферментер, представляющий собой емкость с горизонтально установленной в ней осью, снабженной равномерно закрепленными по всей длине оси лопатками, в течение 10 минут со скоростью w=12 об/мин, а аэрацию воздухом смеси осуществляют путем периодического перемешивания ее лопатками в течение 12 часов со скоростью w=12 об/мин.
Полученный продукт является ценной высокобелковой кормовой добавкой, которую используют в рационах кормления бычков, выращиваемых на мясо.
Пивная дробина, входящая в состав высокобелковой кормовой добавки, является отходом пивоварения с большой влажностью и характеризуется нестойкостью при хранении. Несмотря на множество известных способов хранения и переработки пивной дробины, она не используется полностью в качестве вторичного сырья, что приводит к накоплению ее на пивоваренных предприятиях с последующей порчей: разложению и перегниванию. Предварительная оценка возможности использования пивной дробины показала ее высокую сырьевую ценность. Проведенный с привлечением утвержденных государственных стандартов анализ ее биохимического состава показал, что пивная дробина является субстратом, богатым органическими и минеральными веществами: белками, жирами, клетчаткой и др. (табл. 1). Пивная дробина также содержит кальций, фосфор, магний, калий, натрий, железо, медь, цинк, марганец, кобальт, йод, каротин, витамин Е, витамин В1, витамин В2, витамин В4, витамин В5. При таком богатом содержании полезных элементов в пивной дробине она улучшает общее состояние животных, ускоряет рост молодняка и набор им веса, укрепляет здоровье сельскохозяйственных животных. Кроме того, для повышения продуктивности и качества продукции бычков, выращиваемых на мясо, с одновременным снижением затрат ценного высокобелкового корма, а также питательных веществ на единицу получаемой продукции, предусматривают применение корма, содержащего компоненты с нерасщепляемым протеином в рубце. Таким компонентом является пивная дробина. Это позволило сделать вывод о возможности ее использования в качестве ценного компонента для приготовления корма для крупного рогатого скота, в частности бычков, выращиваемых на мясо.
Пшеничные отруби также являются ценным компонентом в кормовом отношении. Химический состав и пищевая ценность пшеничных отрубей приведены в таблице 2. Отруби пшеничные содержат витамин РР, витамин В1, витамин В2, витамин Е, макроэлементы: кальций, фосфор, магний, натрий, калий, богаты железом. Их энергетическая ценность составляет 165 ккл.
Использование пшеничных отрубей при приготовлении исходной смеси преследует две цели: во-первых, пшеничные отруби являются влагопоглощающим материалом (это важно, поскольку средняя влажность пивной дробины колеблется от 75 до 88%), а, во-вторых, пшеничные отруби сами выступают в качестве сырья в процессе компостирования. Введением в исходную смесь пшеничных отрубей, влажность которых составляет 10-15%, производят обезвоживание пивной дробины.
Компост, входящий в состав высокобелковой кормовой добавки, является продуктом аэробной ферментации смеси торфа (50%) и куриного помета (50%) при периодической аэрации ее воздухом. Наличие воздуха обеспечивает бурное развитие термофильных микроорганизмов. Микробная масса быстро увеличивается в объеме за счет ассимиляции углеводов, соединений азота и фосфора. Процесс длится 7 суток при температуре 60-70°С. Важным фактором является гибель патогенной микрофлоры в процессе ферментации. Проведенный с привлечением утвержденных государственных стандартов анализ его биохимического состава показал, что компост богат органическими и минеральными веществами: белками, жирами, клетчаткой и др. (табл. 3, протокол испытаний №162 от 13.06.2013). По содержанию клетчатки компост близок к грубым кормам, в то же время он содержит значительное количество сырого протеина и непатогенных термофильных микроорганизмов, которые могут служить источником полноценного бактериального белка для жвачных животных. Поэтому компост может рассматриваться как кормовое средство, заменяющее грубый корм, и как источник протеина. Наличие большого числа термофильных аэробных микроорганизмов обеспечивает более благоприятные условия для рубцового пищеварения жвачных животных, поскольку они представляют полноценный микробный белок, необходимый для питания микроорганизмов рубца. Обогащение смеси пивной дробины и пшеничных отрубей компостом позволяет еще больше повысить питательность готового продукта. Кроме того, готовый компост необходимо рассматривать и как биологически активную добавку, способную интенсифицировать сам процесс приготовления кормовой добавки.
Аэрацию ферментируемой смеси осуществляют ее перемешиванием. Экспериментально был подтвержден оптимальный режим аэрации, осуществляемый в течение 20 секунд каждые 10 минут, для развития большинства групп микроорганизмов, усиления их функциональной активности, направленной на активную трансформацию веществ смеси. В начале процесса ферментации наблюдается развитие всех форм микроорганизмов, изначально присутствующих в смеси и осуществляющих ее активное разложение, причем активность микроорганизмов возрастает за счет внесения в ферментируемую смесь готового компоста. Процесс ферментации проводят в условиях саморазогрева в мезофильном режиме при 30-35°С.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На чертеже изображен ферментер, общий вид; в таблице 1 приведен химический состав пивной дробины; в таблице 2 - химический состав отрубей пшеничных; в таблице 3 - основные характеристики компоста, входящего в состав кормовой добавки; в таблице 4 - основные характеристики полученной кормовой добавки; в таблицах 5 и 6 - результаты применения кормовой добавки в рационах кормления в сравнении с традиционным рационом откорма бычков мясной породы Абердин-ангус и Шереле соответственно в период 01.04.2016-01.12.2016.
Заявленный способ приготовления кормовой добавки для бычков включает следующие операции:
- послойную укладку исходных компонентов: пивной дробины, готового компоста, пшеничных отрубей в соотношении компонентов 7:4:4 соответственно;
- введение в смесь поваренной соли в количестве 0,07% от массы исходной смеси;
- загрузку смеси в ферментер, представляющий собой емкость с горизонтально установленной внутри нее осью, снабженной равномерно закрепленными по всей длине оси лопатками;
- перемешивание смеси лопатками в течение 10 мин со скоростью w=12 об/мин;
- аэробное компостирование смеси путем периодического перемешивания ее лопатками со скоростью w=12 об/мин по 20 секунд каждые 10 мин в течение 12 часов.
Для осуществления способа предложен передвижной ферментер, который представляет собой металлическую емкость 1, установленную на платформу 2 прицепной тележки. Емкость 1 в верхней ее части снабжена крышкой 3. В торцах емкости 1 с помощью подшипниковых узлов 4 установлена горизонтальная ось 5 вращения, на которой равномерно по всей ее длине установлены лопатки 6. Ось 5 связана с приводным валом через понижающий редуктор 7 и расположена ниже горизонтальной оси симметрии емкости 1 ферментера. Загрузку исходной смеси в емкость 1 осуществляют до заполнения его на определенную высоту (не более 2 м) через открытую верхнюю часть емкости 1. Выгрузку готового продукта осуществляют через люк 8, расположенный в торце емкости 1 в нижней ее части, на лоток 9. Ферментер может быть перемещен в удобное для приготовления и раздачи корма место. Прицепную тележку вместе с ферментером подсоединяют к передвижному средству и устанавливают в нужное место. Передвижной ферментер прост и удобен в обслуживании.
Исходную смесь укладывают послойно в ковш фронтального погрузчика (например, ПФ-0,75) и загружают в емкость 1 ферментера до определенной его высоты (отметки) таким образом, что ось 5 проходит по центру массы смеси, уложенной в емкость 1 ферментера. От приводного вала горизонтальная ось 5 приводится во вращательное движение, исходную смесь перемешивают лопатками в течение 10 мин со скоростью w=12 об/мин для лучшей ее гомогенизации. За счет кондуктивного массообмена происходит снижение влажности пивной дробины до технологически приемлемой величины - 50-60%. При этом удается сохранить ценные питательные компоненты жидкой фазы пивной дробины растворимые белки. Полученную смесь подвергают аэробной ферментации. Аэрацию ферментируемой смеси осуществляют ее активным перемешиванием. Оптимальный режим аэрации: перемешивание смеси лопатками со скоростью w=12 об/мин по 20 секунд каждые 10 мин в течение 12 часов. Равномерным перемешиванием компонентов компостируемой смеси достигаются в равной степени оптимальные условия жизнедеятельности аэробных термофильных микроорганизмов по всему объему смеси в ферментере. Смесь разогревается за счет тепла, выделяемого микроорганизмами в процессе разложения субстрата. Применение дополнительного нагрева системы нецелесообразно, так как это может привести к диссимиляции полезной микрофлоры и разложению питательных элементов компонентов смеси. Ферментацию осуществляют при температуре 30-35°С, являющейся оптимальной для роста и развития большинства микроорганизмов, синтезирующих белок. Благодаря низкотемпературной ферментации до 40°С, которую смесь достигает по истечении 12 часов, сохраняется активность всех витаминов.
Пример конкретного выполнения заявленного способа.
3
3
Ферментер для приготовления кормовой добавки для бычков имеет полезный объем 10 м. Смесь загружают погрузчиком, имеющим объем ковша 1 м. Смесь перемешивают лопатками в течение 10 мин со скоростью w=12 об/мин для лучшей ее гомогенизации, после чего она приобретает влажность 50-60%. Полученную смесь подвергают аэробной ферментации. Процесс ферментации осуществляют при влажности смеси 50-60% при рН 4,5-5,0, аэрации смеси перемешиванием ее лопатками 6 со скоростью w=12 об/мин по 20 секунд каждые 10 минут в течение 12 часов при температуре 30-35°С. В результате получаем высокобелковый кормовой продукт.
Готовый продукт - кормовая добавка для бычков представляет собой однородную массу влажностью 55-58%, характеризуется сбалансированным содержанием протеина, жира, клетчатки, полезной микрофлоры, макро- и микроэлементов (табл. 4, протокол испытаний №161 от 13.06.2013). Применяется как кормовая добавка в рационе кормления бычков. Рационы кормления бычков, составленные с включением заявленной кормовой добавки, являются высокобелковыми, экологически чистыми и недорогими. Так, например, стоимость кормового рациона с использованием традиционных кормов на одного быка составляет 110-115 руб. в день, тогда как стоимость кормового рациона с использованием заявленной кормовой добавки - 56 руб. в день на одного быка (в период 01.04.2016-01.12.2016), что способствует снижению себестоимости продукции примерно в 2 раза.
Экологическая чистота и невысокая стоимость корма являются следствием заявленного способа приготовления кормовой добавки, который позволяет получить кормовую добавку при незначительных временных и энергетических затратах, имеет невысокую себестоимость за счет привлечения малоценных ингредиентов: пивной дробины, пшеничных отрубей, готового компоста. Кроме того, использование для приготовления кормовой добавки отходов животноводства, птицеводства, мукомольного, элеваторного производства, а также пивоваренной промышленности позволяет решить проблему рационального использования многотоннажных отходов сельского хозяйства, а также отходов различных видов растительного сырья, что ведет к сбережению природных ресурсов, значительному уменьшению загрязнения окружающей среды.
Преимущество применения кормовой добавки в сравнении с традиционным рационом откорма бычков мясной породы Абердин-ангус и Шереле показано в таблицах 5 и 6 соответственно. За счет большего поступления микробиального белка в кишечник и аминокислот в кровяное русло увеличивается поступление протеина в кишечник, благодаря чему рост и развитие бычков увеличивается, увеличивая привесы в среднем в 1,7 раза за период 01.04.2016-01.12.2016.
Использование в рационах кормления бычков кормовой добавки, полученной заявленным способом, позволяет исключить из рациона кормовые антибиотики, энзимы, значительно снизить использование дорогостоящих комбикормов, сократить количество аминокислот, вводимых в премиксы; исключить из рациона премиксы из минералов и микроэлементов, благодаря чему увеличить сохранность поголовья на 5-6%.
Предлагаемое техническое решение является промышленно применимым. Для его реализации используют несложное оборудование: погрузчик ПФ-0,75, передвижной ферментер, дозаторы. Заявленный способ приготовления кормовой добавки может быть рекомендован для использования в фермерских хозяйствах в рационах крупного рогатого скота, в частности в рационах кормления бычков, для повышения продуктивности и увеличения сохранности поголовья при одновременном снижении себестоимости продукции.