БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНАЯ КОРМОВАЯ ДОБАВКА ДЛЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
BIOLOGICALLY ACTIVE FEED ADDITIVE FOR CATTLE AND METHOD OF OBTAINING IT

Изобретение относится к биологически активным белково-минеральным кормовым добавкам, исходным материалом для которых является растительное сырье, отходы животноводства, птицеводства и пищевой промышленности, и может быть использовано 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.
К числу наиболее перспективных видов непищевого сырья для биологически активных кормовых добавок относится торф. Торф является уникальным источником биологически активных веществ (гормоны, ферменты, витамины), аминокислот, макро- и микроэлементов.
Кроме того, торф обладает антисептическими свойствами, обусловленными наличием большого количества терапевтически активных веществ (гуминовые кислоты, липиды, битумы, аминные основания), а также биостимуляторов.
Торф обладает ярко выраженными адсорбционными, каталитическими и детоксикационными свойствами, позволяющими применять его в качестве профилактического средства при диарее, отравлении соединениями тяжелых металлов и микотоксинами.
Торф является ингибитором окисления растительных и животных жиров и используется в качестве стабилизирующей предотвращающей окислительную порчу добавки к жиросодержащим кормам (RU 1791977 С, А23К 1/00, 1995.07.27).
Гуминовые кислоты, содержащиеся в торфе, стимулируют жизнедеятельность микрофлоры кишечника, повышают коэффициент использования питательных компонентов кормов, ускоряют рост и развитие организма, активизируют обмен веществ, углеводный и белковый метаболизм, повышают естественную резистентность организма, нормализуют кислотный баланс в организме.
Однако гуминовые кислоты находятся в торфе в основном в нерастворимой трудноусваиваемой форме. Перевести гуминовые кислоты в водорастворимую реакционноспособную форму можно при помощи различных методов активации (механоактивация, ферментативный гидролиз, выщелачивание, экстракция и т.д.).
Известна кормовая добавка на основе маточного раствора гумата натрия и способ ее получения из торфа обработкой едким натром при температуре 60-65°С в течение 5 часов при соотношении торф: раствор щелочи = 1:20-25 (RU 2248131 C1, A23K 1/16, 2005.03.20).
Известна кормовая добавка для животных и птиц, представляющая собой жидкие гуматы калия и натрия с рН 10-12 и кремнийсодержащий препарат, при этом суммарное количество гуминосодержащего компонента в виде гуминовых кислот и фульвокислот составляет не менее 4,5 г/л, в кремнийсодержащем компоненте кремния содержится в количестве не менее 0,3% от общей массы, а содержание натрия и калия соответственно составляет не менее 0,08 и 0,43% от общей массы. Известен способ получения этой добавки, заключающийся в перемешивании торфа порциями с раствором едкого натра и силиката натрия при температуре не менее 25°С до получения декантанта в виде суспензии с рН 10-12 (RU 2265368 С2, A23K 1/16, 2005.06.20).
Недостатком известных способов получения кормовых добавок является необходимость утилизации остатков торфа после щелочной экстракции. Использование концентрированной щелочи при повышенных температурах усложняет технологическое оформление процесса получения добавок из-за необходимости использования аппаратов, устойчивых к агрессивным средам, и проведения нейтрализации вредных стоков.
Кроме того, жесткое воздействие едкого натра на торф приводит к нарушению его структуры, разложению полезных компонентов (ферментов, витаминов, гормонов) и снижению биологической ценности известных кормовых добавок.
Наиболее близкой по составу к заявляемой биологически активной добавке является кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птицы, содержащая торф и костную, или мясокостную, или рыбную муку при соотношении компонентов 1-0,75:5-4 соответственно (RU 2125812, A23K 1/16, 1999.10.02).
Недостатками такой добавки является то, что она не обладает пробиотическими свойствами, так как не содержит источника полезной микрофлоры и активных ферментов. Торф, входящий в состав добавки, инертен, т.к. не подвергается какой-либо дополнительной обработке, кроме традиционного крупнодисперсного измельчения.
Кроме того, применение в кормлении КРС дорогостоящих компонентов животного происхождения со сформировавшимся белком не является необходимым и экономически целесообразным условием повышения продуктивности. Крупный рогатый скот в отличие от зерноядных животных (птица, свиньи) в качестве основного корма использует объемистые корма с высоким содержанием клетчатки (травы, зеленые корма, силос, сенаж, сено) и способен в процессе рубцовой ферментации превращать небелковый азот в микробиальный белок.
Наиболее близкими к заявляемому способу получения кормовой добавки являются два известных способа получения кормовой добавки из органического сырья.
Первый способ включает биоконверсию смеси органических отходов на основе торфа и навоза в соотношении 1:1, их предварительное измельчение и проведение процесса при повышенной температуре с периодической продувкой кислородсодержащим газом. Для интенсификации процесса в качестве добавки используют мегатерин (биомасса культуры Bacillus megaterium). Процесс осуществляется в четыре стадии, первая и четвертая из которых протекают в течение 24-72 ч, а вторая и третья - в течение 6-48 ч, при этом температурный интервал первой стадии равен 35-40°С, а второй стадии - 47-53°С, третью стадию проводят при температуре 55-80°С, четвертую - при температуре 15-28°С (RU 2126779, А23К 1/00, 1999.10).
Недостатком этого метода является то, что его практическая реализация требует высоких энергозатрат на поддержание заданного температурного режима. Для интенсификации биоконверсии используется дорогостоящий препарат - биомасса культуры Bacillus megaterium. К тому же, получаемая кормовая добавка обладает невысокой питательной ценностью.
2
Второй способ включает приготовление исходной смеси торфа и навоза в соотношении 1:1, предварительное ее перемешивание и измельчение, добавление отходов хлебопекарной промышленности в виде сухарей в количестве 5-10% от массы смеси, проведение процесса биоконверсии при температуре 36-39°С и периодической аэрации кислородсодержащим газом в течение 48-60 часов с последующей обработкой конечного продукта ультразвуком интенсивностью 50-60 Вт/см в течение 3-5 минут (RU 2182796, А23К 1/00, 1993.05.07).
Недостатком этого способа являются дополнительные затраты на установку и использование источника ультразвука. Кроме того, отходы хлебопекарной промышленности с большей эффективностью могут быть использованы в качестве вторичного сырья в пищевой промышленности (Комаров В.И., Лебедев В.И., Мануйлова Т.А. Проблема использования вторичных ресурсов отраслей пищевой и перерабатывающей промышленности и их влияние на окружающую среду. // Пищевая промышленность, №2, 1998 г., Антимонов С.В., Василевская С.П. Пути решения проблемы переработки отходов в отрасли хлебопродуктов. // Вестник ОГУ, №1, 2003 г., стр.152-154).
Кормовая добавка, полученная этими способами, представляет собой рыхлую массу, которая при хранении слеживается и теряет гомогенность.
Задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание 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; а также разработка экономичного способа получения биологически активной кормовой добавки, позволяющего активизировать полезные компоненты исходного сырья, в т.ч. торфа.
Поставленная задача достигается тем, что в состав кормовой добавки на основе торфа в качестве источника положительной микрофлоры и активных ферментов вводят подстилочный навоз КРС и подстилочный птичий помет, а в качестве источника аминокислот - свежую спиртовую барду, смесь гомогенизируют и активируют при помощи ферментативного гидролиза и получают готовый продукт при следующем соотношении компонентов:
- подстилочный навоз КРС - 12-18%;
- подстилочный птичий помет - 8-12%;
- свежая спиртовая барда - 12-13%;
- смесь измельченного низинного и верхового торфа влажностью не более 40% при соотношении компонентов 1:1 - остальное.
Использование подстилочного навоза КРС, подстилочного птичьего помета и свежей спиртовой барды позволяет не только обогатить целевую биодобавку необходимыми макро- и микроэлементами, аминокислотами, полезными микроорганизмами, активными ферментами и витаминами, но и сократить процесс получения биодобавки до 4-6 суток без использования какой-либо дополнительной обработки.
Изобретение также позволяет решить проблему с утилизацией свежей барды путем использования безотходной экономичной технологии ее переработки в белково-витаминные кормовые продукты.
Спиртовая барда является ценным кормовым продуктом. В 1 тонне барды содержится до 70-80 кормовых единиц, при этом содержание сырого протеина составляет около 26-35% (в пересчете на абсолютно сухие вещества).
Однако срок хранения спиртовой барды в жидком виде крайне ограничен вследствие низкого содержания сухих веществ (4-9%) ее использование в натуральном виде малоэффективно, транспортные расходы велики.
Применение технологии сушки барды в качестве способа утилизации отходов спиртовых производств является экономически невыгодным, поскольку себестоимость производства сухой барды методом сушки практически близка к ее возможной продажной стоимости.
По заявляемому способу получения кормовой добавки высоковлажная барда (влажность 89-96%) перемешивается с предварительно измельченной смесью из торфа (влажность не более 40%), подстилочного навоза КРС и подстилочного птичьего помета, таким образом, за счет кондуктивного массообмена происходит снижение влажности барды до технологически приемлемой величины - 45-50%. При этом удается сохранить ценные питательные компоненты жидкой фазы барды - растворимые белки. Полученная смесь помещается в ферментер и подвергается двухстадийному аэробному ферментированию с периодической продувкой кислородсодержащим газом в течение 4-6 суток, при этом первая стадия протекает в мезофильном режиме при 25-30°С, вторая - в термофильном при 65-80°С.
Описанный режим ферментации благоприятен для развития нитрофицирующих бактерий, обеспечивающих стабилизацию азота, выделяемого в процессе расщепления азотсодержащих органических соединений.
Система разогревается за счет тепла, выделяемого микроорганизмами в процессе разложения субстрата. При температуре 65-80°С происходит биологическая дезинфекция компоста: погибает патогенная микрофлора, гельминты и их яйца. Применение дополнительного нагрева системы нецелесообразно, так как это может привести к диссимиляции полезной микрофлоры и разложению питательных элементов компонентов смеси.
Полученная смесь уже содержит сформировавшиеся в процессе перемешивания и компостирования гранулы. Для упрочнения гранул и достижения оптимальной влажности продукта проводят сушку гранул в окаточном барабане-грануляторе-сушилке (БГС) при температуре 50-70°С.
Изобретение в общем случае реализуется следующим образом. Очищенный от механических примесей торф влажностью не более 40% (смесь низинного и верхового торфа при соотношении 1:1 соответственно) смешивают с подстилочным навозом КРС и подстилочным птичьим пометом при соотношении компонентов 8-9:1,5:1 соответственно, смесь измельчают в шнековой мельнице и в нее при перемешивании добавляют свежую спиртовую барду до достижения влажности смеси 45-50% (соотношение торфо-навозно-пометная смесь: барда = 6,5-7:1, соотношение изменяется в зависимости от исходной влажности торфа и барды), полученная смесь помещается в ферментер, где путем биоконверсии (аэробной двухстадийной ферментации) с продувкой кислородсодержащим газом в течение 20-40 минут каждые 24 часа превращается в готовый продукт, при этом первая стадия протекает в мезофильном режиме при 25-30°С, вторая - в термофильном при 65-80°С. Процесс компостирования продолжается в течение 4-6 суток, причем показателем его завершения является устойчивое снижение температуры смеси до 25-30°С.
Полученный продукт гранулируют и сушат окаточном барабане-грануляторе-сушилке (БГС) при температуре 50-70°С.
Готовая биологически активная кормовая добавка характеризуется сбалансированным содержанием протеина, жира, клетчатки, полезной микрофлоры, макро- и микроэлементов (см. табл.1).
Таблица 1
Основные характеристики заявляемой биологически активной кормовой добавки (влажность добавки может изменяться от 55 до 58%)
Наименование характеристики
Ед. изм.
Значение характеристики
в натуральном веществе при влажности 56,75%
при пересчете на абсолютно сухое вещество
Массовая доля сухого вещества
%
56,75
-
Массовая доля влаги
%
43,25
-
Массовая доля сырого протеина
%
11,26-12,39
19,84-21,83
Массовая доля перевариваемого протеина
%
8,20-9,02
14,45-15,89
Массовая доля сырой клетчатки
%
16,33-16,82
28,78-29,64
Массовая доля сырой золы
%
13,15-13,68
23,17-24,11
Массовая доля сырого жира
%
0,96-1,01
1,69-1,78
Массовая доля кальция
%
1,11-1,22
1,96-2,15
Массовая доля фосфора
%
0,57-0,63
0,97-1,11
Массовая доля калия
%
0,51-0,56
0,90-0,99
Массовая доля меди
мг/кг
2,6-2,7
4,60-4,76
Массовая доля цинка
мг/кг
32,46-33,76
57,2-59,5
Массовая доля кобальта
мг/кг
0,17-0,18
0,30-0,32
Массовая доля марганца
мг/кг
43,02-44,74
75,8-78,84
Массовая доля железа
мг/кг
186,08-193,52
327,9-341,0
Количество обменной энергии
мДж
5,52-5,48
9,7-9,66
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать биологически активную гранулированную кормовую добавку при незначительных временных и энергетических затратах.
Предлагаемое техническое решение является промышленно применимым. Для его реализации используется классическое несложное оборудование: смесители, шнековые мельницы, дозаторы, ферментеры, сушки-грануляторы.
Использование заявляемой кормовой биодобавки, полученной заявляемым способом, позволяет снизить содержание в рационе КРС дорогостоящих комбикормов; исключить из рациона кормовые антибиотики, энзимы; сократить количество аминокислот, вводимых в премиксы; исключить из рациона премиксы из минералов и микроэлементов; увеличить сохранность поголовья на 9-11%; увеличить привесы в среднем в два раза; увеличить удои на 35-40%, стимулировать рост и развитие молодняка на 10-12%; увеличить резистентность организма на 27-30%; вывести из организма токсины, соли тяжелых металлов, радионуклеиды.
В таблицах 2, 3 приведены результаты применения заявляемой биологически активной кормовой добавки в сравнении с традиционным рационом кормления КРС в период 10.03.2007 г. - 10.06.2007 г., в таблице 4 представлен экономический эффект использования заявляемой кормовой добавки при откорме телят.
Таблица 2
Результаты эксперимента с бычками черно-пестрой породы (средний возраст - 6-6,5 месяцев, средняя начальная масса - 128 кг)
Хозяйство
Кормовой рацион
Кол-во животных в группе, шт.
Среднесуточный привес, г
Сохранность, %
ЗАО «Петровское», Тверская область, Калининский район, о/с. Петровское
Объемистые корма + комбикорм с 50%-ным содержанием заявляемой биодобавки
55
1285
100
Объемистые корма + комбикорм
55
624
89
ООО «Любунь», Калужская область, Спас-Деменский район, пос. Чипляево
Объемистые корма + комбикорм с 50%-ным содержанием заявляемой биодобавки
35
1125
100
Объемистые корма + комбикорм
35
593
91
Таблица 3
Результаты эксперимента с молочными коровами, хозяйство - ЗАО «Петровское», Тверская область, Калининский район, о/с. Петровское
Экспериментальная группа
Кормовой рацион
Количество животных в группе, шт.
Среднесуточный удой, кг
Жирность молока, %
Молочные коровы, средняя масса - 545 кг
Объемистые корма + комбикорм с 50%-ным содержанием заявляемой биодобавки
26
21,1
3,9
Объемистые корма + комбикорм
27
15,2
3,6
Применимость изобретения иллюстрируется следующим примером, не ограничивающим изобретение.
Пример
Предварительно очищенный от посторонних включений верховой и низинный торф влажностью 38% по 35,5 кг каждого смешивается с 13 кг подстилочного навоза КРС и 9 кг подстилочного птичьего помета. Затем смесь измельчается в шнековой мельнице.
В полученную смесь при перемешивании добавляется 13,5 кг свежей спиртовой барды влажностью 93%. Влажность смеси возрастает до 49%. Субстрат подается в ферментер, где протекает двухстадийный процесс ферментации. Первая стадия - воздействие аэробными микроорганизмами-мезофиллами при температуре 20-40°С, вторая стадия - воздействие аэробными микроорганизмами-термофилами при температуре 40-80°С. Во время протекания всего процесса ферментации система каждые 24 часа в течение 20-40 минут насыщается кислородом (аэрируется) путем продува воздухом снизу-вверх.
Процесс компостирования продолжается в течение 4-6 суток, причем показателем его завершения является устойчивое снижение температуры смеси до 25-30°С.
Полученные гранулы продукта сушат в окаточном барабане-грануляторе-сушилке (БГС) при температуре 50-70°С.
Таблица 4
Экономический эффект использования заявляемой биологически активной кормовой добавки при откорме телят
Показатель
Значение
Примерный суточный традиционный рацион кормления, кг/день на среднюю голову
Сенаж злаковых - 5,5 кг,
силос кукуруза- 14,00 кг,
сено луговое - 0,2 кг,
комбикорм - 4 кг,
кукуруза зерно - 0,3 кг,
патока - 0,29 кг,
кормовой фосфат - 0,0063 кг,
премикс (витамины) - 0,0009 кг,
премикс (микроэлементы) -
0,0029 кг,
соль кормовая - 0,016 кг
Примерный суточный рацион кормления с 50%-ной заменой комбикорма на заявляемую биологически активную добавку, кг/день на среднюю голову
Сенаж злаковых - 5,5 кг,
силос кукуруза - 14,00 кг,
сено луговое - 0,2 кг,
комбикорм - 2 кг,
кукуруза зерно - 0,3 кг,
биологически активная добавка - 2 кг,
соль кормовая - 0,016 кг
Традиционный рацион в стоимостном выражении<sup>*</sup>, руб/день на голову
47,68
Рацион с 50%-ной заменой комбикорма на биологически активную добавку в стоимостном выражении<sup>*</sup>, руб/день на голову
37,68
Ежегодная экономия по статье «Корма» при замене 50% комбикорма на биологически активную добавку, руб./среднюю голову
3650
Среднесуточный привес при использовании традиционного полнорационного корма, г
624
Среднесуточный привес при замене 50% комбикорма на биологически активную добавку, г
1285
Затраты корма на 1 кг прироста при использовании традиционного полнорационного корма, кг
38,97
Затраты корма на 1 кг прироста при замене 50% комбикорма на биологически активную добавку, кг,
18,93
Себестоимость мяса при использовании традиционных кормов<sup>**</sup>, руб/кг
76,41
Себестоимость мяса при замене 50% комбикорма на биологически активную добавку<sup>**</sup>, руб/кг
29,32
* - для проведения расчетов использованы следующие цены: сенаж злаковых - 1000 руб./т, силос кукуруза - 800 руб./т, сено луговое - 2000 руб./т, комбикорм - 7000 руб./т, кукуруза зерно - 6000 руб./т, патока - 1500 руб./т, кормовой фосфат - 5670 руб./т, премикс (витамины) - 2840 руб./т, премикс (микроэлементы) - 94500 руб./т, соль кормовая - 1700 руб./т, заявляемая биологически активная кормовая добавка - 2000 руб./т.** - с учетом затрат только по статье «Корма».