СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВО-ВИТАМИННОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ
METHOD FOR PRODUCTION OF PROTEIN-VITAMIN ADDITIVE FOR FARM ANIMALS AND BIRDS

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения кормовых добавок, которые могут использоваться для производства кормов в фермерских хозяйствах и может быть использовано для получения белково-витаминных добавок из зерновых отходов.
На пивоваренных заводах после производства пива остается гуща, состоящая из остатков оболочки ячменя, частичек зерна, насыщенных белком и жиром. Именно эту гущу - пивную дробину - дают животным в сухом или свежем виде.
Известна биологически активная мука из пивной дробины, получаемая путем прессования сырой пивной дробины, разделения на твердую и жидкую фракции. Жидкая фракция проходит двойное прессование. Твердая фракция стерилизуется, сушится, измельчается до состояния муки, содержащей жирные кислоты (RU 2250045 С2, МПК A23L 1/30, опубл. 20.04.2005 г.). Получение данного продукта в форме тонко измельченной муки требует неоправданно высоких трудо- и энергозатрат на прессование, сушку, стерилизацию крайне малопитательной жидкой фракции пивной дробины, при этом не предусматривается снижение излишней кислотности пивной дробины. Готовый продукт - биологически активная мука из пивной дробины, бедна сильнощелочными минеральными элементами; кальцием, натрием, калием, магнием, но избыточна по сильнокислотным минеральным элементам: фосфору, сере, что делает ее нежелательно физиологически кислой по отношению к животному организму, вызывая чрезмерное закисление пищеварительного тракта, снижение щелочного резерва крови и бактериологическую активность сыворотки крови. Кроме того, мука, попадая в дыхательные пути, вызывает их воспаление, а с другой стороны мука легко доступна для проникновения атмосферного кислорода, который окисляет питательные вещества и на фоне большой кислотности ведет к быстрой порче кормодобавки.
Известен способ получения кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы на основе пивной дробины в виде гранул, при котором осуществляют подачу насосом сырой пивной дробины влажностью 70-80%, содержащую более 20% сухих веществ в вакуум-фильтр, с отделением сгущенной фракции и отводом из дальнейшего процесса жидкой фракции. Затем сгущенная до 30-35% влажности пивная дробина подается норией в смеситель, где доводится сухими цеолитом влажностью 3-5%, витаминно-травяной мукой, премиксом П-60-1 до 2-25% влажности. Смесь перемещается норией в экструдер. Гранулы 15-17% влажности загружаются пневмотранспортером в сушилку, где при температуре 70-100°С в течение 30-40 мин досушиваются до влажности 7-9%, далее пневмотранспортером готовый продукт диаметром гранул 0,6-1,2 см, длиной 0,6-3,7 см транспортируется в бункер для хранения взвешивания и затаривания в мешки. (Патент РФ №2480998, МПК A23K 1/06, опубл. 10.05.2013).
Данная кормовая добавка имеет длительный срок хранения, однако для лучшей усваиваемости кормовые добавки целесообразно использовать в виде суспензии.
Известен способ получения кормовой белково-витаминной добавки, заключающийся в том, что измельчают исходное сырье, добавляют воду, осуществляют тепловую обработку полученного субстрата, проводят ферментационное выращивание дрожжей в условиях аэрации на питательной среде, полученную дрожжевую суспензию подвергают плазмолизу с последующим выделением целевого продукта, где плазмолиз полученной дрожжевой суспензии проводят в вихревом массообменном аппарате, полученную дрожжевую суспензию подают по стенке перфорированного цилиндрического корпуса вихревого массообменного аппарата в режиме нисходящего потока в виде закрученной пленки жидкости толщиной 5-6 мм со скоростью 0,8-1,0 м/с с одновременной обработкой ее тангенциально направленным потоком пара с температурой от 112°С до 125°С (RU 2465780 С1, МПК A23K 1/00 (2006.01), опубл. 10.11.2012). Данное техническое решение направлено на оптимизацию плазмолиза, с целью сокращении времени контакта пара и суспензии микроорганизмов с гарантированной дезактивацией микроорганизмов. При сокращении экспозиции тепловой обработки полностью сохраняются витамины и другие биологически активные вещества, одновременно сокращается технологический цикл производства. Однако необходимо наличие сложных технологических операций при осуществлении данного способа.
Известен способ получения биомассы из отходов зернопроизводства, предусматривающий измельчение исходного сырья, разбавление водой, ферментолиз и выращивание дрожжей в условиях аэрации на питательной среде с последующим выделением целевого продукта, в котором после разбавления измельченного сырья водой полученный субстрат нагревают со скоростью 1,5°С/мин до температуры 65-68°С в присутствии консерванта - гипохлорита щелочного или щелочноземельного металла в количестве 0,2-0,8% к СВ и сульфата аммония в количестве 0,1% к СВ, затем выдерживают при этой температуре и перемешивании в течение 1 ч, а ферментолиз проводят амилосубтилином, взятым в количестве 0,5-0,6% к СВ при температуре 50°С в течение 1,5-2,5 ч (Патент РФ №2091492, МПК 6 C12N 1/16, С12Р 21/00, A23K 1/00, опубл. 27.09.1997). При осуществлении данного способа достигается повышение питательной ценности белково-витаминной добавки за счет выпуска готового целевого продукта в виде суспензии с остатками неутилизованных компонентов с одновременным упрощением технологии производства. Однако недостатком данного способа получения кормовой белковой добавки также является сложный технологический процесс, включающий такие трудоемкие и энергоемкие стадии, как сепарация, выпарка, сушка готового продукта, а также необходимость сброса в очистные сооружения избытка жидкой фазы на стадии сепарации, что приводит к потерям полезных компонентов, а именно неутилизированных компонентов органического питания и компонентов питательного солевого состава. Кроме того, гипохлориты, при их присутствии во время ферментации будут препятствовать процессу либо остановят его полностью. Поэтому консерванты следует вводить только после ферментации.
Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ получения кормовой белково-витаминной добавки, предусматривающий измельчение исходного сырья, добавление воды, тепловую обработку полученного субстрата, ферментационное выращивание дрожжей в условиях аэрации на питательной среде с последующим выделением целевого продукта, получение суспензии с необходимой концентрацией сухих веществ (RU 2290831 С2, МПК A23K 1/00 (2006.01), A23K 1/16 (2006.01), опубл. 10.01.2007).
По сравнению с предыдущим способом в данном способе упрощена технология получения белково-витаминной добавки и существенно снижена ее себестоимость за счет исключения стадий сепарации, выпарки и упаковки готового продукта. Однако данная добавка имеет недостаточную питательную ценность, которая может быть повышена за счет использования в качестве исходного сырья пивной дробины. Кроме того, для того чтобы обеспечить возможность хранения продукта и использования его через более чем 24 ч со времени приготовления, требуется использование консерванта - гипохлорита (натрия, калия, кальция) в виде 5% водных растворов в дозировке 0,005-0,01% к объему суспензии (по активному хлору).
Известно, что на пивоваренных заводах после производства пива остается гуща, состоящая из остатков оболочки ячменя, частичек зерна, насыщенных белком и жиром. Именно эту гущу - пивную дробину - дают животным в сухом или свежем виде. Пивная дробина содержит огромное количество микроэлементов (медь, фосфор, магний, железо, кальций) и витаминов группы F и Е и в этом отношении, как исходное сырье, она является более ценной, чем сырье, использующееся для приготовления белково-витаминной добавки по способам, описанным выше. Однако в организации использования пивной дробины для кормления животных есть определенные трудности. Только некоторые сельскохозяйственные предприятия, преимущественно те, которые размещены неподалеку от пивных заводов, могут обеспечить бесперебойную поставку свежей пивной дробины для систематического ввода ее в рацион животных. Еще одним из факторов, влияющих на объемы производства пивной дробины, а значит, и на ее количество на заводе, является сезон. Таким образом, срок годности, обеспечиваемый при использовании способа, являющегося прототипом предлагаемого, недостаточен, поскольку для указанных целей требуется обеспечить возможность гарантированного хранения готового продукта в течение 1-3 недель.
Задачей данного изобретения является разработка способа приготовления белково-витаминной добавки из пивной дробины, имеющей увеличенный срок хранения, чтобы была возможность обеспечения ею сельскохозяйственных предприятий независимо от их местоположения и сезона без использования консервантов.
Техническим результатом является повышение питательной ценности и увеличение срока годности белково-витаминной добавки, получаемой в виде биосуспензии без использования консервантов.
Технический результат достигается за счет того, что в способе получения белково-витаминной добавки для сельскохозяйственных животных и птицы, заключающемся в том, что измельчают исходное сырье до размеров не более 1 мм, добавляют воду, осуществляют тепловую обработку субстрата, проводят процесс ферментации в аэробных условиях, полученную суспензию подвергают плазмолизу, суспензию после плазмолиза высушивают до 8-10% сухих веществ, при этом в качестве исходного сырья используют предварительно подсушенную пивную дробину, которую измельчают на установке предварительной механической подготовки сырья, включающей ситовой сепаратор отделения механических включений и дробилку с ситом с ячейкой 1 мм, с получением за один проход через дробилку не менее 50% измельченной дробины с размером менее 1 мм, которые используются при ферментации, а крупные фракции более 1 мм направляют на приготовление кормовых смесей.
Сущность заявляемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлена аппаратурно-технологическая схема производства, содержащая следующие позиции:
1 - производственный ферментер;
2 - аппарат предподготовки;
3 - аппарат приготовления растворов питательных солей;
4 - плазмолизатор;
5 - емкость аммиачной воды;
6 - циркуляционный насос;
7 - сборник воды охлаждения;
8 - насос контура охлаждения;
9 - ферментер чистой культуры;
10 - обратный клапан;
11 - уровнемер.
на фиг. 2 представлена схема узла подготовки сырья из пивной дробины, содержащая следующие позиции:
12 - дробилка с ситом диаметром отверстий 1 мм;
13 - аппарат подготовки;
14 - циркуляционный насос.
На рис. 1 представлена аппаратурно-технологическая схема. Дробину предварительно измельчают до размера частиц 1 мм. Узел подготовки сырья из пивной дробины (фиг. 2) состоит из установки предварительной механической подготовки сырья, которая включает ситовой сепаратор отделения механических включений и дробилку с ситом с ячейкой 1 мм. Оборудование узла подбирают с учетом того, чтобы за один проход через дробилку получалось 50% дробины с размером менее 1 мм, которые использовались при ферментации. Повторное дробление пивной дробины не проводят, крупные фракции направляют на приготовление кормовых смесей.
Предварительно измельченную пивную дробину загружают в аппарат предподготовки 2, разбавляют водой (модуль разбавления 1:7) и нагревают до 65-68°С. Нагрев осуществляется паром со скоростью 1,5°С/мин. В результате тепловой обработки происходит осахаривание сырья под действием собственных ферментов. Применяемый режим нагрева способствует максимальному выходу органических веществ из зернового сырья в раствор. Затем суспензию охлаждают до температуры 40°С и перекачивают в производственный ферментер 1, а в аппарате предподготовки готовится новая порция суспензии. Из ферментера чистой культуры 9 суспензия подается в производственный ферментер, туда же поступают питательные соли и аммиачная вода. После подготовки следующей порции суспензии растительного сырья, она также перекачивается в ферментер 1. Аэрация культуральной жидкости осуществляется через барботер. Температура выращивания составляет 32-34°С и поддерживается за счет подачи воды из сборника 7 насосом 8. Подтитровка среды осуществляется аммиачной водой из емкости 5. После ферментации в течение 5 часов, суспензия насосом 6 откачивается в плазмолизатор 4, где под действием пара при 105°С в течение часа осуществляется тепловая обработка. Затем готовую суспензию охлаждают до 50°С, высушивают до 8-10% сухих веществ и направляют на потребление. Вода на охлаждение ферментера, аппарата предподготовки и плазмолизатора может подаваться из сборника 7 автономно - на каждый аппарат отдельно, или последовательно: из ферментера, нагреваясь от 20 до 25°С, далее в аппарат предподготовки, нагреваясь от 25 до 35°С, и затем в плазмолизатор, на выходе из которого температура охлаждающей воды составляет 50°С, что используется при приготовлении кормовой смеси.
Полученную пивную дробину высушивают измельчают до размеров не более 1 мм. Фракция измельченной дробины более 1 мм повторно не дробится, а направляется на приготовление комбикорма.