способ производства комбинированного кормового концентрата

Формула изобретения

Способ производства комбинированного кормового концентрата, включающий сбор молочной сыворотки и вторичных сырьевых ресурсов пивоваренной промышленности (пивной дробины, белкового отстоя и аспирационных отходов), составление и сгущение смеси, внесение просеянных зерновых отходов и гранулирование, отличающийся тем, что в смесь пивной дробины и белкового отстоя в соотношении 1:1 после предварительного сгущения до массовой доли сухих веществ (42±2)% вносят сгущенную молочную сыворотку с массовой долей сухих веществ (42±2)% и лактозой, частично изомеризованной в лактулозу путем введения раствора гидроксида кальция в количестве (48±2) кг и карбамида в количестве (9±1) кг на 1 т сгущенной сыворотки для достижения рН от 10,0 до 11,0 при температуре 83-87°С, термостатирования в течение от 25 до 35 мин, при этом смесь пивной дробины и белкового отстоя с массовой долей сухих веществ (21±2)% с целью повышения кормовой ценности концентрата подвергают ферментативному гидролизу закваской П.А.Леснова при температуре (60±5)°С в течение от 5 до 12 ч, при этом в процессе ферментации осуществляется сгущение смеси до массовой доли сухих веществ (42±2)%.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к производству кормов, вырабатываемых из вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) агропромышленного комплекса (молочной и пивоваренной промышленности), и может быть использовано для получения комбинированного кормового концентрата для сельскохозяйственных животных на основе молочной сыворотки (подсырной, творожной и казеиновой) и ВСР пивоваренной промышленности (пивной дробины, белкового отстоя и аспирационных отходов).

Уровень техники

Известен способ получения концентрата молочной сыворотки с проведением процессов сгущения молочной сыворотки при температуре 55-60°С до содержания сухих веществ 58-62%, структурообразования и расфасовки. При этом структурообразование осуществляют в два этапа. Па первом этапе в молочную сыворотку вносят наполнитель сухую метилцеллюлозу при температуре 56-60°С в количестве 1,0-3,0% от массы сгущенной сыворотки с последующим перемешиванием и выдержкой при этой температуре в течение 10-15 мин. На втором этапе проводят охлаждение до температуры 22-25°С. При этом активность воды в продукте составляет 0,72-0,78. По данному способу получают продукт с однородной структурой и повышенной стойкостью при хранении в течение не менее 6 месяцев (см. а.с. СССР № 1542519, кл. А23С 21/00, опубл. 15.02.1990 г.).

Внесение метилцеллюлозы в данном способе обусловлено регулированием показателя активности воды в готовом продукте и стабилизацией его консистенции. Сама же метилцеллюлоза является дорогостоящим компонентом и, кроме того, балластным веществом (проходит желудочно-кишечный тракт животных без изменений). Последнее можно отнести к недостаткам данного способа.

Известен способ производства сухой молочной сыворотки, предусматривающий ее сбор, резервирование, нагревание, сепарирование, пастеризацию, охлаждение, изомеризацию лактозы в лактулозу, сгущение и сушку сгущенной сыворотки. Данный продукт характеризуется высоким содержанием лактулозы - углевода, обладающего бифидогенными свойствами. Однако при использовании сухих концентратов на основе молочного сыворотки в кормовых рецептурах к ним предъявляются требования по повышенному содержанию белковых веществ (см. пат. РФ № 2098977, кл. А23С 21/10, опубл. 20.12.1997).

Недостатком данного способа является то, что в связи с этим существует реальная необходимость обогащения сухих концентратов на основе молочной сыворотки по белковому составу, например введением обезжиренного молока. Кроме того, получение этого продукта требует организации дорогостоящего процесса сушки, что обуславливает его высокую потребительскую стоимость.

Наиболее близким по техническому исполнению к предлагаемому является способ приготовления композиционного корма для сельскохозяйственных животных, включающий сбор пивной дробины, солодовых ростков, сплава, зерновых отходов, отработанных пивных дрожжей, их смешивание и сушку, отличающийся тем, что смешивание пивной дробины, солодовых ростков, сплава, зерновых отходов и отработанных пивных дрожжей проводят в следующем соотношении компонентов, кг:

Пивная дробина - 1000

Солодовые ростки - 10

Сплав - 2,6

Зерновые отходы - 10

Отработанные пивные дрожжи - 46.

Перед сушкой загружают полученную смесь в вакуумный котел, обрабатывают в течение 1 ч при температуре до 100°С, сушку осуществляют в вакуумном котле до содержания влаги в корме в пределах 8-10% (см. пат. РФ № 2086144, кл. А23К 1/06, опубл. 10.08.1997 г.).

Общим недостатками рассмотренных способов получения концентратов из ВСР молочной и пивоваренной промышленности при их использовании в качестве компонента кормовых рационов сельскохозяйственных животных является их высокая потребительская стоимость и сравнительно невысокая кормовая ценность, в основном из-за несбалансированного аминокислотного состава. Поэтому такие концентраты могут использоваться в рационах кормления животных в незначительных количествах.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть получен с помощью заявляемого изобретения, сводится к улучшению функциональных свойств концентрата и его удешевлению, за счет щелочной изомеризации лактозы в сгущенной молочной сыворотке, что позволяет придать концентрату пребиотические свойства, повысить содержание ионов кальция - Са(ОН)₂ и азотистых веществ - карбамида, улучшить функциональные свойства концентрата.

Технический результат достигается с помощью способа производства комбинированного кормового концентрата, включающего сбор молочной сыворотки и вторичных сырьевых ресурсов пивоваренной промышленности (пивной дробины, белкового отстоя и аспирационных отходов), составление и сгущение смеси, внесение просеянных зерновых и гранулирование.

В смесь пивной дробины и белкового отстоя после предварительного сгущения до массовой доли сухих веществ (42±2)% вносят сгущенную молочную сыворотку с массовой долей сухих веществ (42±2)% и лактозой, частично изомеризованной в лактулозу, путем введения раствора гидроксида кальция и карбамида до достижения рН от 10,0 до 11,0 при температуре 83-87°С, термостатирования в течение 25-35 минут, при этом смесь пивной дробины и белкового отстоя с массовой долей сухих веществ (21±2)% с целью повышения кормовой ценности концентрата подвергают ферментативному гидролизу закваской П.А. Леонова при температуре (60±5)°С в течение 5-12 часов, при этом в процессе ферментации осуществляется сгущение смеси до массовой доли сухих веществ (42±2)%.

Изомеризованная сгущенная сыворотка обогащается ВСР пивоваренной промышленности, в частности пивной дробиной, подвергнутой ферментативному гидролизу закваской П.А.Леонова. В соответствии с технологическим регламентом, утвержденным Главным управлением животноводства Минсельхоза России и научной частью Тимирязевской сельскохозяйственной академии от 14.03.1995 г., разрешается кормление сельскохозяйственных животных с использованием закваски Леонова. В заквашенных кормах на 10-30% снижается содержание клетчатки и на столько же увеличивается уровень высокопереваримого микробного белка. Введение закваски Леонова позволяет обогатить корма витаминами группы В, Д, РР, К, Е, Н (см. Леонов П.А. Универсальная биологическая закваска. / Комбикормовая промышленность, № 6, 1995. - С.21-22). Закваска используется для ферментации зерновых смесей в сочетании с сочными и хорошо измельченными грубыми кормами, комбикормов, жмыха, отрубей и других зерновых отходов. При этом кормовая ценность таких кормов, например пивной дробины, повышается на 30-50% (см. Леонов П.А. Закваска Леонова в кормоприготовлении и пищевой промышленности. / Аграрная наука, № 7, 1998. - С.22-23).

Сущность способа заключается в следующем.

Проводят приемку молочной сыворотки и ВСР пивоваренной промышленности. Молочную сыворотку сгущают до массовой доли сухих веществ (42±2)% в вакуум-выпарных аппаратах любых конструкций, обеспечивающих температуру кипения продукта в пределах (65±5)°С и направляют в аппарат оснащенный мешалкой и рубашкой, где проводят изомеризацию лактозы в лактулозу. Для этого в сгущенную молочную сыворотку вносят гидроксид кальция в количестве (48±2) кг на 1 т сгущенной сыворотки, предварительно растворенный в (60±5) дм³ сыворотки или воды и фильтруют через 3 слоя марли для отделения крупных нерастворимых частиц Са(ОН)₂. Приготовленный раствор вносят в нагретую до (85±2)°С сгущенную сыворотку с целью доведения рН до (10,5±0,5), затем вносят карбамид с массовой долей основного вещества 99,6% в количестве (9±1) кг на 1 т сгущенной сыворотки, термостатируют при температуре (85±2)°С и постоянном перемешивании в течение 25-35 мин, затем охлаждают до (20±2)°С. Допускается хранение охлажденной изомеризованной сыворотки не более 12 ч.

Дробину и белковый отстой собирают в аппараты, оснащенные мешалкой, паровой рубашкой и обеспечивающие сгущение смеси под вакуумом (например, МЗС-320) в соотношениях: 1,2 т дробины с массовой долей сухих веществ (22±2)% и 100 дм³ белкового отстоя с массовой долей сухих веществ (19±2)%, что соответствует массовой доле сухих веществ смеси (21±2)%. При получении меньших количеств белкового отстоя допускается внесение кислой молочной сыворотки с титруемой кислотностью (190±10)°Т до достижения указанной массовой доли сухих веществ (СВ) смеси.

Измельчение смеси проводят ее рециркуляцией в аппарате в течение 20-25 мин (на 1 м³ смеси) диспергаторами или насосами, обеспечивающими достижения мелкодисперсной консистенции продукта.

Ферментация измельченной смеси осуществляется закваской Леонова при температуре (60±5)°С в течение 5-12 час. В процессе ферментации осуществляется подсгущение смеси до массовой доли сухих веществ 42±2%.

Смесь измельченной дробины и белкового отстоя со сгущенной изомеризованной сывороткой составляют в аппаратах типа МЗС-320 при постоянном перемешивании. Смесь составляют в соотношении 1:1 соответственно.

Перемешивание готового продукта длится в течение (20±5) мин. По окончании составления смеси продукт сгущают.

Сгущение смеси проводят на аппаратах для упаривания вязких пищевых продуктов типа МЗС-320 при температуре (65±5)°С до массовой доли сухих веществ (64±2)%. Сгущенную смесь из аппарата перекачивают в ванны с мешалкой и рубашкой (типа ВДП), подогревают до (74±2)°С, вносят предварительно просеянные зерновые (аспирационные) отходы в количестве (75±15) кг при постоянном перемешивании и выдерживают при указанной температуре в течение (30±5) мин, после чего подают на гранулирование.

Гранулирование смеси производят на грануляторах или экструдерах любых конструкций, применяемых в комбикормовом производстве. Для обеспечения выработки продукта, однородного по составу, смесь перед гранулированием постоянно перемешивают при поддержании температуры (74±2)°С. Готовые гранулы на выходе из гранулятора (экструдера) охлаждают до температуры (25±3)°С, а затем фасуют.

В результате получают кормовой концентрат, обогащенный пребиотиком лактулозой и незаменимыми нутриентами (биологически полноценными аминокислотами животного и растительного происхождения). Преимуществами концентрата по сравнению с прототипом являются: наличие пребиотический свойств за счет сгущенной молочной сыворотки с лактозой, частично изомеризованной в лактулозу; повышенные биологические характеристики в результате ферментативного гидролиза пивной дробины; исключение процесса сушки.

Состав кормового концентрата по сравнению с прототипом (Патент РФ № 2086144) приведен в таблице 1.

Массовая доля сухих веществ в исследуемых образцах была определена методом высушивания до постоянной массы; массовая доля лактулозы - методом газожидкостной хроматографии, массовая доля аминокислот - на аминокислотном анализаторе; массовая доля белка - методом Къельдаля.

Таблица 1 Химический состав и питательная ценность прототипа и кормового концентрата (на 1 кг)
№ № п/п	ПОКАЗАТЕЛИ	Единица измерения	Прототип	Предлагаемый концентрат
1	Кормовая ценность	К.е.	0,83	1,00
2	Обменная энергия	МДж	0,64	1,24
3	Сухое вещество	кг	0,90	0,88
4	Протеин	г	25	180
5	Жир	г	*	34
6	Сырая клетчатка	г	18	7,8
7	Безэкстрактивные вещества	г	*	140
8	Кальций	г	8	2,6
9	Фосфор	г	2,0	2,0
10	Каротин	мг	*	31,4
11	Лизин	г	0,83**	0,6
Примечание: * данные для прототипа в патенте не приводятся; ** лизин приведен по справочным данным.

Данные аминокислотного состава для предлагаемого способа, полученные в лаборатории кормления с/х животных Ставропольского НИИ животноводства и кормопроизводства, приведены в приложении 1.

Осуществление изобретения

Примеры конкретного выполнения способа производства комбинированного кормового концентрата.

Пример 1. Сырье (молочную сыворотку и ВСР пивоваренной промышленности) принимают по массе и качеству. Молочную сыворотку сгущают до массовой доли сухих веществ (42±2)% в вакуум-выпарных аппаратах любых конструкций, обеспечивающих температуру кипения продукта в пределах (65±5)°С и направляют в аппарат, оснащенный мешалкой и рубашкой, где проводят изомеризацию лактозы в лактулозу. Для этого в сгущенную молочную сыворотку вносят гидроксид кальция в количестве 46 кг на 1 т сгущенной сыворотки, предварительно растворенный в (60±5) дм³ сыворотки или воды, и фильтруют через 3 слоя марли для отделения крупных нерастворимых частиц Са(ОН)₂ .

Приготовленный раствор вносят в нагретую до (85±2)°С сгущенную сыворотку, добавляют карбамид с массовой долей основного вещества 99,6% в количестве 9 кг на 1 т сыворотки с целью доведения рН до 10,0, и термостатируют при постоянном перемешивании (30±5) мин, а затем охлаждают до (20±2)°С.

Дробину и белковый отстой собирают в аппараты, оснащенные мешалкой, паровой рубашкой и обеспечивающие сгущение смеси под вакуумом (например, МЗС-320) в соотношениях: 1,2 т дробины с массовой долей сухих веществ (22±2)% и 100 дм³ белкового отстоя с массовой долей сухих веществ (19±2)%, что соответствует массовой доле сухих веществ смеси (21±2)%. При получении меньших количеств белкового отстоя допускается внесение кислой молочной сыворотки с титруемой кислотностью (190±10)°Т до достижения указанной массовой доли сухих веществ (СВ) смеси.

Измельчение смеси проводят ее рециркуляцией в аппарате в течение 20-25 мин (на 1 м³ смеси) диспергаторами или насосами, обеспечивающими достижения мелкодисперсной консистенции продукта.

Ферментация измельченной смеси осуществляется закваской Леонова при температуре (60±5)°С в течение 5 час. В процессе ферментации осуществляется подсгущение смеси до массовой доли сухих веществ (42±2)%.

Смесь измельченной дробины и белкового отстоя со сгущенной изомеризованной сывороткой составляют в аппаратах типа МЗС-320 при постоянном перемешивании. Смесь составляют в соотношении 1:1 соответственно. Перемешивание готового продукта длится в течение (20±5) мин. По окончании составления смеси продукт сгущают.

Сгущение смеси проводят на аппаратах для упаривания вязких пищевых продуктов типа МЗС-320 при температуре (65±5)°С до массовой доли сухих веществ (64±2)%. Сгущенную смесь из аппарата перекачивают в ванны с мешалкой и рубашкой (типа ВДП), подогревают до (74±2)°С, вносят предварительно просеянные зерновые (аспирационные) отходы в количестве (75±15) кг при постоянном перемешивании и выдерживают при указанной температуре в течение (30±5) мин, после чего подают на гранулирование.

Гранулирование смеси производят на грануляторах или экструдерах любых конструкций, применяемых в комбикормовом производстве. Для обеспечения выработки продукта однородного по составу смесь перед гранулированием постоянно перемешивают при поддержании температуры (74±2)°С. Готовые гранулы на выходе из гранулятора (экструдера) охлаждаются до температуры (25±3)°С, а затем фасуют.

Преимуществом данного способа является наличие лактулозы (60 г/кг) и кальция в готовом продукте, а к недостаткам следует отнести невысокую степень гидролиза пивной дробины (кормовая ценность 0,8 к.е.).

Пример 2. Проводят так же, как и в примере 1. Сгущенную молочную сыворотку изомеризуют при внесении в нее гидроксида кальция в количестве 48 кг и карбамида с массовой долей основного вещества 99,6% в количестве 9 кг на 1 т сгущенной сыворотки для достижения рН 10,3, а пивную дробину гидролизуют в течение 8 час.

Массовая доля сухих веществ в продукте составляет 88%, в том числе лактулозы 7,0%, кормовая ценность достигает 0,9 к.е.

По сравнению с примером 1 преимуществом данного способа является повышение содержания в концентрате лактулозы и кормовой ценности за счет повышения рН сыворотки при изомеризации и более глубокого гидролиза пивной дробины.

Пример 3. Проводят так же, как и в примере 1. Сгущенную молочную сыворотку изомеризуют при внесении в нее гидроксида кальция в количестве 50 кг и карбамида с массовой долей основного вещества 99,6% в количестве 10 кг на 1 т сгущенной сыворотки и достижения рН 10,7, а пивную дробину гидролизуют в течение 10 час.

Массовая доля сухих веществ в продукте составляет 88%, в том числе лактулозы 8,0%, кормовая ценность достигает 0,98 к.е.

В отличие от примеров 1 и 2 продукт, получаемый по описанному способу, характеризуется более высоким содержанием лактулозы и большей кормовой ценностью.

Пример 4. Проводят так же, как и в примере 1. Сгущенную молочную сыворотку изомеризуют при внесении в нее гидроксида кальция в количестве 50 кг и карбамида с массовой долей основного вещества 99,6% в количестве 11 кг на 1т сгущенной сыворотки для достижения рН 11,0, а пивную дробину гидролизуют в течение 12 час.

Массовая доля сухих веществ в продукте составляет 88%, в том числе лактулозы 9,0%, кормовая ценность достигает 1,00 к.е.

По сравнению с примером 3 преимуществом рассмотренного способа является повышенная массовая доля лактулозы в концентрате за счет повышения степени изомеризации и обогащения его аминным азотом, а более глубокий гидролиз пивной дробины позволяет повысить кормовую ценность.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и с другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- улучшение функциональных свойств концентрата;

- удешевление стоимости концентрата;

экологическая чистота концентрата.