способ получения кормовой патоки

Формула изобретения

Способ получения кормовой патоки из зерна, включающий его увлажнение, измельчение и ферментативный гидролиз, отличающийся тем, что предварительно измельченное зерно до размеров 2-4 мм дробно перемешивают к воде в соотношении 1:1, температура воды 35-40°С, подают в кавитатор, после подачи половинного количества зерна в кавитатор подается комплекс ферментов: -амилазы бактериальной 1,0-1,5 ед/г крахмала и ксиланазы 1-2 ед/г целлюлозы, при кавитации поддерживается температура реакционной массы 43-50°С и рН 6,2-6,4, а дальнейшее осахаривание полученной смеси проводят глюкаваморином ГЗХ из расчета 3 ед/г крахмала при температуре 55-58°С и рН 5,5-6,0.

Описание изобретения к патенту

В настоящее время в животноводстве используется патока, полученная из отходов сахарного производства. Такая патока, полученная методом кислотного гидролиза, содержит 80% сухих веществ и имеет высокую концентрацию глюкозы.

Использование свекловичной патоки в качестве кормов для животных широко известно. Благодаря высокой калорийности этих продуктов их использование в корме постоянно возрастает. Однако патока является вязкой жидкостью, поэтому она трудно поддается обработке. При внесении ее в корма ее приходится разогревать. Кроме того, патока очень мало содержит в себе азота, фосфора и кальция и мало отвечает потребностям в белках сельскохозяйственных животных.

Поэтому в последние 20 лет в животноводстве применяется патока, полученная из зерна или крахмала путем ферментативного гидролиза.

В настоящее время ферментативный гидролиз крахмалосодержащих материалов ведется с предварительной обработкой сырья при высоком давлении 4-5 кгс/см² в течение 120 мин.

При такой предобработке зерна происходит набухание, клейстеризация, разрушение крахмальных зерен и ослабление связи между молекулами целлюлозы, переход части целлюлаз и амилазы в растворимую форму, вследствие чего увеличивается доступная для ферментов поверхность и существенно возрастает гидролизуемость материала.

К недостаткам этого метода и следует отнести высокие температуры и продолжительность обработки, которые приводят к разрушению ксилозы с образованием фурфурола, оксиметилфурфурола и деградации части сахаров. Существует также способ приготовления корма, например по А.С. №707560, который предусматривает увлажнение зерна в присутствии амилазы, а затем плющевание, темперирование и сушку готового продукта. При этом способе только до 20% первоначального содержания крахмала превращается в декстрин и до 8-10% в редуцирующие сахара (такие как мальтоза, глюкоза).

Предлагается подобный способ обработки зерна для корма (А.С. №869745), который предполагает обработку зерна подобно А.С. 707560, но отличается тем, что после темперирования расплющенное зерно дополнительно обрабатывают ферментным препаратом глюкаваморином в количестве 2,5-3,0% к массе крахмала в течение 20-30 мин. При этом процент редуцирующих сахаров в продукте возрастает до 20,0-21,3%.

Предлагаем качественно новый продукт с легкоусвояемыми углеводами - патоку пшеничную (ржаную), полученную способом ферментативного гидролиза.

Кормовая патока является продуктом неполного гидролиза крахмала и целлюлозы (гемицеллюлоза и клетчатка). В состав ее входят глюкоза, мальтоза, три- и тетрасахариды и декстрины различной молекулярной массы, протеины и витамины, минеральные вещества, т.е. все, чем богаты пшеница, рожь и ячмень.

Кормовая патока может быть также и вкусовой добавкой, т.к. содержит глюкозу, которая необходима при выращивании молодняка сельскохозяйственных животных.

Вкус, сладость, вязкость, гигроскопичность, осмотическое давление, сбраживаемость гидролизатов зависят от относительных количества вышеуказанных первых четырех групп углеводов и в целом зависят от степени гидролиза крахмала и целлюлозы.

Для гидролиза целлюлозы и крахмала использовались комплексные ферментные препараты: амилосубтилин Г18Х, целловиридин Г18Х, ксиланаза, глюкаваморин Г3Х.

Предлагаем также новый способ обработки зерна (ржи, пшеницы) и получения кормовой патоки с помощью кавитации с одновременным воздействием ферментного комплекса.

Способ обработки зерна происходит в специальном аппарате-кавитаторе, который представляет из себя вращаюшуюся емкость с перфорированным барабаном, в котором происходит процесс кавитации, основанный на гидродинамических колебаниях высокой интенсивности в жидкой среде, сопровождающийся явлениями 2 типов:

- гидродинамическими

- акустическими

с образованием большого количества кавитационных пузырьков-каверн. В кавитационных пузырьках происходит сильное нагревание газов и паров, происходящее в результате адиабатического сжатия их при кавитационном схлопывании пузырьков. В кавитационных пузырьках происходит концентрирование мощностей акустических колебаний жидкости и кавитирующие излучения меняют физико-химические свойства вещества, находящегося поблизости (в данном случае происходит измельчение вещества до молекулярного уровня).

Пример 1: Зерно предварительно крупно измельчают на кормодробилке с размером частиц не более 2-4 мм, далее дробно примешивается к воде, подаваемой в кавитатор. Соотношение зерна и воды 1:1 весовых частей соответственно. Температура воды 35-40°С. Время нахождения взвеси зерна и воды в кавитаторе равно не более 2 сек. Кавитатор соединен с аппаратом, в котором поддерживается с помощью автоматического регулирования рН и температура. Объем реакционной смеси в аппарате зависит от мощности кавитатора и колеблется от 0,5 до 5 м ³.

После подачи половинного количества зерна в кавитатор подается комплекс ферментов: -амилазы бактериальной 1,0-1,5 ед/г крахмала и ксиланазы - 1-2 ед/г целлюлозы.

При кавитации поддерживается температура реакционной массы в пределах 43-50°С и рН 6,2-6,4. рН смеси поддерживается соляной кислотой или кальцинированной содой. Через 30-40 минут кавитации разжиженная мелкодисперсная суспензия с размерами частиц зерна не более 7 микрон нагревается до температуры клейстеризации пшеничного крахмала 62-65°С и выдерживается в течение 30 минут при этой температуре без кавитации. Затем кластеризованная масса снова вводится в режим кавитации продолжительностью 30-40 минут. Процесс кавитации прекращается по йодной пробе, продукт отправляется на осахаривание в емкость большего объема с перемешивающим устройством. Для дальнейшего осахаривания реакционной массы добавляем глюкаваморин Г3Х из расчета 3 ед/г крахмала. Процесс осахаривания ведут при температуре 55-58°С и рН 5,5-6,0.

Продолжительность осахаривания составляет 4-6 часов до достижения желаемого содержания редуцирующих веществ. Процесс осахаривания осуществляется при рН 6,4-6,0 и температуре 50-55°С. По необходимости патока концентрируется в вакуум-выпарном аппарате до концентрации сухих веществ 40-45%.

Готовая патока из пшеницы и ржи характеризуется следующими показателями, приведенными в таблице.