Способ переработки грубого растительного сырья на корм

Способ переработки грубого растительного сырья на корм

Реферат

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 1Химический 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 2Характеристика 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.