Способ переработки грубого растительного сырья на корм
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам переработки грубого растительного сырья на корм, и может использоваться в животноводстве. Способ переработки сырья включает его измельчение, перемешивание с 0,3-0,4% раствором соляной кислоты при 60-80°С в массовом соотношении 1,0-1,5-10-15, переработку образовавшейся суспензии в устройстве в течение 1-3 часов при температуре 120-150°С и давлении 0,2-0,5 МПа, создаваемых острым паром, с дополнительным импульсным сжатием суспензии с частотой 1-6 импульсов в минуту и превышением давления над рабочим на 0,03-0,05 МПа с последующим отпуском до рабочего давления. Способ обеспечивает глубокую переработку сырья с высоким содержанием легкоусвояемых компонентов, например сахаров. 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к кормопроизводству в сельском хозяйстве, а именно к способам переработки грубого растительного сырья на корм, и может быть использовано в животноводстве.
Переработка целлюлозосодержащего сырья (солома, опилки, жом, лузга) в производстве кормов необходима ввиду его низкой питательной ценности и усвояемости. Такая переработка заключается в деструкции природных полимеров под действием термических, механических, химических, микробиологических и других процессов. Наиболее широко применяются баротермическая деструкция целлюлозы и обработка химическими реагентами, гидролизующими целлюлозу.
Известны способы обработки измельченного целлюлозосодержащего сырья 20% раствором щелочи (пат. RU №2141229, опубл. 1999.11.20), жидким аммиаком (пат. RU №2239329, опубл. 2004.11.10), водой с различными кислотными свойствами - анолитом и католитом (пат. RU №2091039, опубл. 1997.09.27).
Известен способ обработки грубого растительного сырья, включающий измельчение отходов растительного сырья, химико-механическую его обработку сначала 1-10% раствором щелочи, затем 1-10% раствором соляной кислоты, завершают обработку 1-10% раствором сульфата аммония либо химическую обработку сырья продолжают при 30-35°C в 0,5-1% растворе соляной кислоты после обработки раствором сульфата аммония в динамике. После каждой обработки предусматривают механический стек соответствующего раствора, остаток сушат или гранулируют. В качестве растительного сырья используют солому рисовую, пшеницы, ячменя, сено, свекловичный жом, лузгу подсолнечника [заявка РФ №96109503, опубл. 1998.02.10]. Однако качество корма по усвояемости, по содержанию сахара в нем остается низким.
Известен способ обработки соломы на корм путем предварительной обработки соломы диоксидом серы с последующим пропариванием в автоклаве под давлением 3-4 атм и температуре 130-140°С, что позволяет получать корм с высоким содержанием сахаров до 30,2%. Однако этот способ нетехнологичен в эксплуатации, требует предварительного замачивания сырья в течение суток и пропаривания соломы после химобработки в течение 3 часов [пат. RU №2133098, опубл. 1999.07.20].
Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ обработки соломы на корм, включающий процесс пропаривания соломы под давлением после предварительного добавления к соломе соляной или серной кислоты в количестве 0,3-0,5% от ее веса. Процесс ведут при давлении 3 атм и температуре 130-140°С. После пропаривания проводят нейтрализацию соломы мочевиной [Авт. свид. СССР №891054, кл. А 23 К 1/12, 1980 г.]. Однако способ требует удаления избытка кислоты путем дополнительного прогревания смеси при постоянном перемешивании в течение часа, а содержание сахаров в полученном концентрате достигает 5,9-7,9% в расчете на сухое вещество.
Задача предлагаемого изобретения - новый способ переработки грубого растительного сырья, расширяющий ассортимент известных способов, обеспечивающий получение высокопитательных и легкоусвояемых кормов.
Технический результат - более глубокая переработка грубого растительного сырья, позволяющая получать корма высокой питательной ценности за счет повышения содержания в нем легкоусвояемых компонентов, например сахаров и протеинов, отсутствия в нем вредных веществ.
Только совокупность предлагаемых признаков способа обеспечивает получение из грубых кормов, например соломы, хорошо поедаемых и усвояемых кормов рациона, обеспечивая при их употреблении в молочном животноводстве повышение молочной продуктивности на 28%, а суточный привес бычков на откорме на 600 г.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что измельченное до размера частиц 1-17 мм исходное сырье смешивают с 0,3-0,4% водным раствором соляной кислоты при температуре 60-80°С и массовом соотношении растительное сырье : жидкость (1-1,5):(10-15). Эту густую водно-кислотную суспензию подают в устройство для переработки, где сырье подвергают гидролизу острым паром при температуре 120-150°С и рабочем давлении 0,2-0,5 МПа. Для интенсификации процесса переработки сырье подвергают дополнительному импульсному воздействию острого пара с частотой 1-6 импульсов в минуту, что вызывает кратковременное превышение давления над рабочим на 0,03-0,05 МПа. Процесс переработки сырья проводят в течение 1-3 часов, затем разделяют на жидкую и твердую фазы. Жидкая фаза содержит до 45% сахаров в пересчете на сухое вещество. Твердая фаза с содержанием сахаров 3-4% от сухого остатка отправляется на корм крупного рогатого скота либо высушивается для последующего скармливания, твердую фазу можно также силосовать.
Процесс переработки осуществляют в устройстве, представленном на чертеже. Исходное растительное сырье, смешанное с разбавленной соляной кислотой, из смесителя 1 подается насосом 3 через краны 2 и 4 в устройство для переработки, представляющее собой U-образный аппарат с двумя полыми колоннами, соединенными между собой в верхней части паропроводом 7. В нижнюю часть устройства через кран 6 подается острый перегретый пар, создавая в аппарате рабочее давление 0,2-0,5 МПа и температуру 120-150°С. Для интенсификации процесса переработки сырья в верхнюю часть левой колонны через электромагнитный клапан 13 подается импульсно с частотой 1-6 импульсов в минуту острый пар для создания периодических сжатий суспензии с превышением давления на 0,03-0,05 МПа над рабочим и последующим отпуском до рабочего давления. Импульс острого пара опускает уровень суспензии левой колонны аппарата и поднимает уровень в правой колонне. Сигналы об уровне суспензии в устройстве с датчиков 8, 9, 10, 11 выдаются блоком управления 15. Для выравнивания уровня в колоннах аппарата на паропроводе 7, соединяющем обе колонны, установлен электромагнитный клапан 14. Оба электромагнитных клапана 13 и 14 работают в противофазе и регулируются блоком управления 15. В левой колонне для стравливания избыточного давления установлен клапан 12. Когда уровень суспензии понижается до датчика 9, сигнал поступает в блок управления 15, сигнал подается на электромагнитный клапан 13, он закрывается. Через 1-3 с открывается клапан 14 для выравнивания уровней в колоннах. Когда суспензия достигает уровней датчиков 8 и 10 - подается звуковой сигнал либо загорается лампочка, насос 3 отключается. Если уровень суспензии понижается до датчика 11 - отключается кран 5. Процесс переработки сырья в устройстве протекает в течение 1-3 часов, готовое сырье перекачивается насосом 16 через кран 5 в емкость, где оно разделяется на жидкую и твердую фазы.
Предлагаемый способ переработки грубого растительного сырья на корм обеспечивает глубокое расщепление целлюлозы, а также частичный распад других питательных компонентов до более простых соединений, легко усваиваемых организмом животного, в частности предлагаемый способ обеспечивает образование сахаристых веществ и переваримого протеина в количествах, не достигаемых другими способами.
В таблице 1 приведены характеристики корма, полученного переработкой соломы пшеницы заявляемым способом.
Пример 1.
В смеситель подают 5 кг измельченной соломы (1-17 мм), 50 литров воды и 0,5 кг 37% технической соляной кислоты (0,3-0,4% раствор HCl), перемешивают, получают суспензию, которую насосом направляют в устройство, в котором поддерживают температуру 120-130°С и давление до 0,3 МПа путем подачи острого пара через кран в днище устройства, сверху на суспензию воздействуют импульсным перепадом давления (0,03 МПа) с частотой 3 импульса в минуту. Суспензию выдерживают в течение 2-х часов, затем через кран в нижней части второй колонны она направляется в емкость для разделения на жидкую и твердую фазы. Обе фазы представляют ценное питательное сырье для животноводства.
Аналогично примеру 1 проводят обработку соломы при других заявляемых режимах способа. Результаты обработки представлены в табл.2. Как видно из результатов табл.2, получаемый корм не содержит вредных примесей, жидкая фаза содержит до 45%, а твердая 3-4% сахаров в пересчете на сухое вещество.
Себестоимость полученного заявляемым способом корма низкая (меньше 1 руб/кг), следовательно, использование этого способа рентабельно.
Таким образом, предлагаемый способ обработки грубого растительного сырья расширяет ассортимент высокопитательных и легкоусвояемых кормовых продуктов, применение которых позволяет повысить надои молока на 28% и привес молодняка на 600 г в сутки, о чем свидетельствуют заключения, полученные из хозяйств: - колхоза "Родина" и ООО "М-ЭЛИТА" Алексеевского района Республики Татарстан. В этих хозяйствах на опытно-экспериментальной установке получают корма по предлагаемому в изобретении способу и используют их при производстве молока и на откормочных комплексах.
| Таблица 1 Химический состав и питательность норма | ||||
| Показатели | В пересчете на сухое вещество | |||
| Ед. изм. | Пшеничная солома без обработки | Пшеничная солома после обработки | ||
| Твердая фракция | Гидролизат жидкий | |||
| Сырой протеин | % | 5,15 | 3,42 | 8,3 |
| Сырая клетчатка | % | 37,39 | 46,85 | 20,8 |
| Сырой жир | % | 1,09 | 0,6 | 2,9 |
| Безазотистые экстрактивные вещества | % | 41,74 | 38,3 | 41,6 |
| Сахара | % | 1,15 | 3,48 | 45,8 |
| Кормовые единицы | кг | 0,28 | 0,51 | 0,8 |
| Обменная энергии | МДж/кг | 2,50 | 5,6 | 9,1 |
| Переваримый протеин | г/кг | 7,23 | 16,0 | 54,1 |
| Таблица 2 Характеристика опытных партий соломы пшеницы | |||||||||
| № опыта | Режим обработки | Содержание сахара на сухое вещество, % | Содержание фурфурола, % | ||||||
| Т°С | P МПа | Импульс/мин | Время обработки час | Соотношение сырье-жидкость (массовое) | Хим. добавка | Твердая фаза | Жидкая фаза | ||
| 1 | 120 | 0,5 | 6 | 1 | 1:10 | 3,43 | 45,8 | Отсутствует | |
| 0,3-0,4% | |||||||||
| 2 | 130 | 0,35 | 3 | 2 | 1,5:10 | р-р HCl | 3,45 | 45,6 | Отсутствует |
| 3 | 150 | 0,2 | 1 | 3 | 1,5:15 | 3,48 | 45,1 | Отсутствует | |
| Прототип | 130-140 | 0,3-0,4 | 3 | 75-78% влажности | 0,3-0,5% HCl от веса соломы | 5,9-7,9 | Не приведены | ||
| аналог | 130-140 | 0,3-0,4 | 3 | 75-80% влажности | 9% SO2 от веса соломы | 30,2 | 0,003-0,036 |
1. Способ переработки грубого растительного сырья на корм, включающий измельчение, обработку раствором соляной кислоты, его гидролиз под давлением и нагревании, отличающийся тем, что исходное сырье, измельченное и смешанное с 0,3-0,4% раствором соляной кислоты при 60-80°С в массовом соотношении 1,0-1,5:10-15 с образованием суспензии направляют в устройство, где ее выдерживают 1-3 ч при температуре 120-150°С и давлении 0,2-0,5 МПа, причем суспензию подвергают дополнительному импульсному воздействию периодических сжатий с частотой 1-6 импульсов в минуту и превышением давления над рабочим на 0,03-0,05 МПа с последующим отпуском до рабочего давления.
2. Способ по п.2, отличающийся тем, что температуру, давление и импульсное воздействие периодических сжатий суспензии обеспечивают путем подачи острого пара.
