Результат интеллектуальной деятельности: КОРМОВАЯ МУКА ИЗ СОИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к кормопроизводству, а именно производству кормовой муки для кормления сельскохозяйственных животных и птицы, полученной на основе полножирной сои. Эффективность комбикормовой промышленности определяется решением ряда задач:

- во-первых, это задача уменьшения удельного веса зерна в комбикормах;

- во-вторых, это использование новых доступных источников кормового протеина в виде новых кормовых продуктов, применение которых позволило бы увеличить биологическую ценность комбикормов, а также повысить эффективность использования корма и протеина животными;

- в-третьих, это удовлетворение повышенных требований к безопасности и экологической чистоте применяемых кормовых средств и кормов. Так, в настоящее время в мире, в том числе в России, резко снизились объемы производства костной и мясокостной муки для производства сухих кормов, так как в случае использования этих видов муки не исключена полностью опасность заражения животных вирусными заболеваниями, в частности, «коровьим бешенством».

Известно, что соевый шрот и термически обработанная соя традиционно применяются в качестве кормового средства, являются экологически чистым белковым продуктом. Существенной особенностью химического состава семян сои является присутствие в них антипитательных веществ (уреазы, ингибиторов трипсина) и слаботоксичных веществ белковой природы. Удаление или инактивация этих веществ при сохранении питательных веществ (белков, жиров, пищевых волокон, витамина Е) превращает сою в кормовой продукт, пригодный для использования в кормлении животных.

Таким образом, можно констатировать: соя имеет в своем химическом составе как питательные (полезные) вещества, необходимые для пищеварения, так и антипитательные вещества, уменьшающие аппетит и способствующие снижению веса. Подавляющую часть сои составляют питательные (полезные) вещества; содержание антипитательных веществ может достигать 5% (в пересчете на сухую массу); следовательно, питательных веществ существенно больше, чем антипитательных.

Существующий уровень техники предполагает использование термической обработки сои при температурах более 80 Си повышенном давлении, что обеспечивает инактивацию антипитательных веществ белковой природы (Ссылка Толстогузов, 1987). Однако, в данных условиях моно - и олигосахариды, содержащиеся в семенах сои, вступают с лизином и другими компонентами в химическую реакцию с образованием нерастворимых плохо усваиваемых продуктов конденсации, окрашенных в коричневый цвет (Патент РФ 2110929, 1996).

Возможно использование ферментативных реакций для обработки сои. Например, при обработке семян целлюлазами (целлолюкс, целловиридин) или пектазами (пектафоетидин) температура может быть снижена до 32-38 С, однако длительность обработки составляет 8-15 часов (А.с. СССР 1664245, 1988). Ускорение процесса за счет повышения температуры в таких способах невозможно вследствие денатурации ферментов при температурах выше 45 С.

Обработка сои с целью повышения растворимости ее основных компонентов, в т.ч. ферментативная обработка, может повысить выход в водорастворимую форму как антипитательных, так и полезных (питательных) веществ (способствующих набору веса), дать как полезный (ускорение набора веса), так и противоположный, вредный (замедление набора веса) эффект в кормлении (по сравнению с контролем, когда соя в корм не добавляется). Следовательно, положительный эффект ферментов в данном случае - для специалистов результат, который не очевиден заранее, до специальных исследований и доказательств. Эти доказательства и результаты исследований приводятся в настоящем изобретении ниже.

Известен белковый корм из отходов пивоваренного производства, в состав которого вводятся ферменты в виде смеси, в частности Целловиридин ГЗх. Способ получения данного известного корма описан в изобретении. Однако необходимо отметить, что основным компонентом (компонентом зернового происхождения) в составе известного белкового корма является пивная дробина, не содержащая соевых продуктов. Таким образом, недостатком известного белкового корма оказывается то обстоятельство, что он не содержит сои и не решает основную задачу заявляемого технического решения - получить кормовую муку из сои. Кроме того, известен способ получения упомянутого известного белкового корма из отходов пивоваренного производства, при котором вводятся ферменты в виде смеси, в частности Целловиридин ГЗх. По этому способу проводят термическую обработку пивной дробины раствором серной кислоты при температуре 105-121°C, смесь охлаждают до 50-55°C и доводят pН до 4,5-5 гидроксидом аммония, вводят ферменты и одновременно -дрожжи, после чего проводят выращивание кормовых дрожжей. С точки зрения настоящего изобретения, недостатками известного способа являются его сложность, многостадийность, а главное - то, что используется пивная дробина, а не соя (пат. РФ №2086144, кл. А23K 1/06, опубл. 10.08.1997 г.).

Известно, что механическая обработка в экструдерах шрота сои позволяет инактивировать антипитательные вещества, в частности, ингибиторы трипсинов. Недостатком является применение высокого давления до 12,5 МПа.

Недостатком муки из полножирной сои является малая стабильность при хранении, определяющаяся способностью соевого масла, содержащегося в муке, окисляться кислородом воздуха. Для предотвращения окисления в муку вводятся антиоксиданты, предпочтительно натуральные антиоксиданты из зеленого чая и фракций верхового торфа.

Известны состав и способ его получения «Композиционный корм для сельскохозяйственных животных и способ его приготовления», где используют сою в качестве одного из компонентов состава. Способ приготовления данного корма для сельскохозяйственных животных, при котором солодовые ростки являются одним из компонентов состава, включает... смешивание и сушку. Термическую обработку проводят в вакуумном котле в течение 1 часа до температуры 100°C и проводят сушку до содержания влаги 8-10%. Недостатком известного технического решения является низкая питательная ценность продукта из-за низкой водорастворимости содержащихся в них питательных веществ. Следовательно, с точки зрения настоящего изобретения, при использовании известного корма происходит недостаточно полное усвоение питательных веществ сои кормящимися животными.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип заявляемого технического решения, является способ «Способ получения кормовой добавки для сельскохозяйственных животных», в котором соя в виде муки - является одним из компонентов при приготовлении кормовой добавки (пат. РФ №2236459, №2086144, №2075298, №2345553).

Недостатком известного технического решения является то, что известные композиции ингредиентов кормовой муки и способы их приготовления не обеспечивают достаточной водорастворимостью и биодоступностью, а также высокая себестоимость продукции.

Техническая задача группы изобретений состоит в создании эффективной композиции ингредиентов кормовой муки и эффективного способа ее получения.

Технический результат обеспечивающий решение поставленной задачи заявляемой группой технических решений, связанных единым изобретательским замыслом, заключается в снижении себестоимости за счет уменьшения удельного веса зерна, использования новых доступных источников кормового протеина и упрощения операций способа, а также получении кормовой муки из сои для сельскохозяйственных животных и птицы, обладающей повышенными водорастворимостью и биодоступностью питательных веществ, содержащихся в сое, путем механохимической обработки смеси сои с ферментными препаратами в активаторе, то есть более простым и экономичным способом. Соя для целей настоящего изобретения выбрана потому, что она является воздушно-сухим сырьем, с допустимой влажностью не более 12% масс.(ГОСТ), и, следовательно, может быть подвергнуты «сухой» механохимической обработке с получением порошкового продукта - муки. При этом способ и получаемый им продукт удовлетворяет современным требованиям к безопасности и экологической чистоте продукции.

Сущность изобретения в части композиции ингредиентов состоит в том, что кормовая мука из сои для сельскохозяйственных животных и птицы, содержащая семена сои в виде муки дополнительно содержит ферментный препарат, обладающий целлюлолитической активностью, ферментный препарат, обладающий протеолитической активностью, антиоксидант, и имеет следующий состав, % масс.:

Предпочтительно, суммарное содержание ферментных препаратов составляет 0,5÷3% масс.

Предпочтительно, в качестве ферментного препарата, обладающего целлюлолитической активностью, мука содержит ЦеллоЛюкс-F с активностью 2000 ед./г или в качестве ферментного препарата, обладающего целлюлолитической активностью, мука содержит Целловеридин ГЗх с активностью 2000 ед./г, или качестве ферментного препарата, обладающего протеолитической активностью, мука содержит Протосубтили мука содержит зеленый чай или антиоксидантные фракции торфа в количестве 3-5% масс.

Сущность изобретения в части способа состоит в том, что способ получения кормовой муки из сои для сельскохозяйственных и продуктивных животных, включает переработку сои в муку, причем сою смешивают с ферментными препаратами с целлюлолитической и протеолитической активностью в соотношении 100: не более 2: не более 2 по массе, соответственно, и полученную смесь подвергают механохимической обработке в активаторе, причем в качестве активатора используют проточные шаровые виброцентробежные, эллипсные центробежные и роликовые центробежные мельницы, обеспечивающие ускорение мелющих тел 60÷200 м/с² и время пребывания в зоне обработки 0,5÷2,5 мин.

Таким образом, поставленная задача решается заявляемым составом кормовой муки из сои и способом его получения.

Поставленная задача решается благодаря заявляемому составу кормовой муки из сои, содержащей сою в виде муки, согласно изобретению отличающейся тем, что она дополнительно содержит ферментный препарат, обладающий целлюлолитической активностью, ферментный препарат, обладающий протеолитической активностью, и имеет следующий состав; не более 2% масс. ферментного препарата, обладающего целлюлолитической активностью, не более 2% масс. ферментного препарата, обладающего протеолитической активностью, 3-5% масс. антиоксиданта, и соя - остальное.

Другим отличием состава является то, что, предпочтительно, суммарное содержание ферментных препаратов в заявляемой кормовой муке составляет 0,5-3% масс.

Кроме того, предпочтительно, что в качестве ферментного препарата, обладающего целлюлолитической активностью, кормовая мука содержит ЦеллоЛюкс-F с активностью 2000 ед./г или Целловеридин ГЗх с активностью 2000 ед./г.

Кроме того, предпочтительно, что в качестве ферментного препарата, обладающего протеолитической активностью, кормовая мука содержит Протосубтилин ГЗх с активностью 70 ед./г.

В качестве антиоксиданта предпочтительно использование натуральных добавок зеленого чая и торфа в виде отсеянной фракции.

Поставленная задача также решается благодаря заявляемому способу получения кормовой муки из сои, включающему переработку сои в муку, в котором, согласно изобретению, сою смешивают с ферментными препаратами с целлюлолитической и протеолитической активностью в соотношении 100: не более 2: не более 2 по массе, соответственно, с 3-5% масс. антиоксиданта и полученную смесь подвергают механохимической обработке в активаторе, причем в качестве активатора используют проточные шаровые виброцентробежные, эллипсные центробежные и роликовые центробежные мельницы, обеспечивающие ускорение мелющих тел 60-200 м/с² и время пребывания в зоне обработки 0,5-2,5 мин.

Указанные соотношения концентраций компонентов механохимически обрабатываемой смеси и параметры механохимической обработки (время пребывания в зоне воздействия мелющих тел, ускорение, количество и геометрические характеристики мелющих тел, загружаемых в механохимический активатор) зависят от кинетических характеристик механохимического процесса.

Поскольку в состав сои входят и целлюлоза, и белки, то использование ферментов по отдельности приводит к существенному уменьшению эффекта.

Использование ферментных препаратов в сумме в количестве менее 0,5% масс. из-за недостаточного количества ферментных препаратов дает слабый эффект. Использование ферментных препаратов в сумме в количестве более 3% масс. приводит к снижению экономической эффективности применения кормовой муки.

Использование каждого из ферментных препаратов в количестве более 2% масс. приводит к снижению экономической эффективности применения кормовой муки.

Использование антиоксидантов в количестве менее 3% масс. устойчивость муки к прогорканию существенно не увеличивает. При превышении количества вводимого антиоксиданта более 5% масс. стабильность муки увеличивается до некоторой постоянной величины. Параметры механохимической обработки определяются следующими обстоятельствами. При использовании ускорения мелющих тел менее 60 м/с наблюдается снижение эффективности перемешивания и активирования. Использование ускорения более 200 м/с² приводит к инактивации ферментных препаратов.

Время пребывания в зоне обработки менее 0,5 мин не позволяет получить качественный целевой продукт. Время пребывания более 2,5 мин ведет к инактивации ферментных препаратов.

Хотя известно, что соя используется в кормлении животных, а ферментные препараты с положительным результатом для кормовых целей применяются совместно с соей, однако до сих пор не было известно, получается ли положительный результат в виде увеличения водорастворимости и биологической доступности продукта из сои в случае применения в кормовых целях семян сои, обработанных совместно с ферментными препаратами. Такой положительный результат впервые показан в настоящем изобретении. Данный положительный результат, как уже указывалось выше, не очевиден для специалистов. В силу присутствия в сое и питательных, и антипитательных веществ результат мог оказаться как положительным, так и отрицательным. Этим установленным фактом обеспечивается изобретательский уровень настоящего изобретения.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Пример 1

Воздушно-сухую сою предварительно измельчают до размера частиц 1,0-3,0 мм. Полученный полупродукт смешивают до однородной массы с ферментным препаратом №1, обладающим целлюлолитической активностью, и ферментным препаратом №2, обладающим протеолитической активностью, в соотношении 100:0,5:0,5 по массе. В качестве ферментного препарата №1 применяют ЦеллоЛюкс-F (активность 2000 ед./г) или Целловеридин ГЗх (активность 2000 ед./г). В качестве ферментного препарата №2 применяют протосубтилин ГЗх (активность 70 ед./г). Полученную смесь подвергают механохимической обработке в шаровых виброцентробежной, эллипсной центробежной или роликовой центробежной мельнице, обеспечивающей ускорение мелющих тел 80-250 м/с и время пребывания в зоне обработки 0,5-2,5 мин. Продукт представляет собой тонкоизмельченный порошок (муку) желтого цвета, с характерным запахом. Целевой продукт может использоваться в качестве кормового средства при производстве комбикормов и при кормлении сельскохозяйственных и продуктивных животных.

Свойства целевого продукта сравнивались со свойствами контрольных образцов. Первый контрольный образец - это полупродукт после предварительного измельчения до 1-3 мм, но не прошедший дальнейшую механическую или механохимическую обработку. Второй контрольный образец, полученный в результате механической обработки, был приготовлен аналогично целевому продукту, но без добавления ферментных препаратов и перемешивания.

Количество водорастворимых веществ определяли с использованием прибора типа аппарата Сокслета с обычным обратным холодильником. Выход водорастворимых веществ (масс.%) определяли как по раствору (сухой экстракт) так и по осадку, отмытому от водорастворимых веществ и высушенному при 60°C.

Из полученных данных следует, что в результате механической обработки соевых бобов содержание водорастворимых веществ (ВРВ) сохраняется, а в результате механохимической обработки соевых бобов наблюдается увеличение содержания ВРВ с 20 до 47% масс.

Пример 2

Был осуществлен в условиях примера 1. Для дальнейшего подтверждения эффективности предлагаемого способа на предприятии…на роликовой центробежной мельнице при ускорении 200 м/с была произведена опытная партия кормовой муки из сои для сельскохозяйственных животных и птицы Испытания опытной партии проводили на крупнорогатом скоте (или птицы) мясного направления в период откорма. Опыт проводился по следующей схеме: контрольную группу животных (птицы) кормили сбалансированным комбикормом, рассчитанным и составленным согласно зоотехническим нормам, с содержанием мясокостной муки 3% (основной рацион); опытную группу животных (птицы) кормили комбикормом, в котором мясокостная мука была заменена на кормовую муку из вышеупомянутой опытной партии. Валовой прирост живой массы животных (птицы) из опытной партии по сравнению с аналогичным показателем (возраст…дней) из контрольной партии оказался выше на 11%.

Использование изобретения позволит с помощью нового, технологически простого способа получать кормовое средство из сои в виде муки с повышенным содержанием и повышенной биодоступностью и ВРВ, содержащихся в сое протеинов.

Общественно-полезным эффектом использования изобретения явится более полное усвоение питательных веществ корма животными (птицей) со всеми вытекающими из этого положительными последствиями, т.е. более полное и рациональное использование ценного, высокопитательного белкового продукта - сои.

Полученные данные свидетельствуют, что без механохимической обработки, в результате механической обработки сои, содержание ВРВ сохраняется на уровне 20% масс., тогда как в результате механохимической обработки соевых бобов наблюдается увеличение содержания ВРВ до 47% масс. Данную величину можно интерпретировать как экономию ценного кормового средства - сои на 27% масс. по сравнению с исходной соей или по сравнению с мукой, полученной без механохимической обработки.

Дополнительным положительным эффектом, достигаемым изобретением, является увеличение срока годности кормовой муки с одного месяца до трех месяцев. Этот эффект объясняется введением в состав муки антиоксидантов - зеленого чая, фракций торфа. Введенные полифенольные антиоксиданты предотвращают порчу (прогоркание) масляных компонентов сои.