Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения витаминной кормовой добавки из зерна кукурузы

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к получению белково-витаминной кормовой добавки из зерна кукурузы для подкормки сельскохозяйственных животных и птиц.

Известен способ получения кормовой витаминной добавки, отличающийся измельчением исходного сырья, добавлением воды, тепловой обработкой полученного субстрата, ферментационным выращиванием дрожжей в условиях аэрации на питательной среде с последующим выделением целевого продукта, получают суспензию с концентрацией сухих веществ не менее 6% и в течение более 24 часов со времени приготовления консервируют гипохлоритом в виде 5% водных растворов в дозировке 0,005-0,01% к объему суспензии (по активному хлору) (пат. RU №2290831).

Недостатком способа получения кормовой витаминной добавки являются значительные энергозатраты, а также проведение дополнительного приема - выращивание дрожжевых культур, а также использование консервирующих реагентов, что, в свою очередь, может оказывать неблагоприятное воздействие на организм сельскохозяйственных животных.

Известен также способ выращивания зеленных гидропонных кормов (пат. RU №2429592), включающий предварительное заамачивание посевного материала активированной водой с рН 8-10, полученной путем электролиза в разреженной среде при давлении 650-680 мм рт. ст. с одновременным перемешиванием в течение 5-9 мин с частотой вращения барабана 10 об/мин.

Недостатком указанного способа является применение для намачивания посевного материала вакуумной среды, создаваемой специальным устройством.

Наиболее близким аналогом-прототипом к заявленному является известный способ получения гидропонного зеленого корма, включающий намачивание семян в католите электроактивированной воды, который получен путем электроактивации 4-6% раствора сульфата аммония с рН 9-10, окислительно-восстановительным потенциалом (-800)-(-900) мВ, с удельным расходом количества электричества 0,062-0,070 А/ч на 1 л католита и анолита, с замачиванием в течение 3-5 часов при общей продолжительности проращивания 10 суток: первые 2 суток без освещения, последующие 8 суток - при освещении (пат. RU №2524538 - прототип).

Недостатком данного способа является значительная трудоемкость процесса проращивания зерна и его усложнения из-за применения двух фаз проращивания - без света и в его присутствии, а также образовании на катоде аммиака во время электролиза, что может оказать неблагоприятное воздействие на организм сельскохозяйственных животных и птиц. Данный способ не позволяет сократить продолжительность проращивания без потери качества зеленого корма.

Известные способы не позволяют получить качественную витаминную кормовую добавку за короткое время без дополнительных трудозатрат и потери качества сырья.

Техническим результатом является повышение энергии прорастания зерна кукурузы, увеличение выхода биомассы и продуктивности растений (корма), обеспечения защиты проростков от болезней и ускорение технологического процесса проращивания зерна.

Технический результат достигается тем, что в способе получения витаминной кормовой добавки из кукурузы, включающем замачивание зерна в электроактивированной воде, проращивание и выгон проростков, согласно изобретению в качестве исходных семян используют зерно кукурузы, промывку зерна кукурузы осуществляют водопроводной водой в течение 4-8 мин, после чего промытое зерно замачивают анолитом с рН 3,0-6,0 и окислительно-восстановительным потенциалом 970-1110 мВ, концентрацией кислорода 8,3-12,0 мг/л и хлора 0,006-0,01 мг/л в течение 3,5-4,5-х часов, при соотношении зерна к анолиту 1:2, после этого удаляют анолит и осуществляют повторную промывку зерна водопроводной водой в течение 3-8 мин, а проращивание зерна осуществляют в тонком слое без использования субстрата воздушно-оросительным методом при периодическом ворошении, при общей продолжительности проращивания 7-9 суток при естественном освещении.

Новизна заявляемого способа получения белково-витаминной кормовой добавки состоит в повышении энергии прорастания зерна кукурузы и увеличении выхода биомассы и продуктивности растений (корма) за счет обеспечения защиты проростков от болезней, в результате применения анолита с рН 3,0-6,0 ед. и окислительно-восстановительным потенциалом 970-1110 мВ, концентрацией кислорода 8,3-12,0 мг/л и хлора 0,006-0,01 мг/л, а также сокращении продолжительности проращивания без потери качества кормовой добавки при минимальных материальных и трудозатратах.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, направлены на достижение технического результата и не выявлены при изучении патентной и научно-технической литературы в данной и смежной областях науки и техники и, следовательно, соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ получения белково-витаминной кормовой добавки из зерна кукурузы возможно применять в условиях промышленных специализированных предприятий.

Раствор анолита для обработки зерна кукурузы получали контактной активацией 10%-го раствора хлористого натрия при силе тока 5 А в течение 12-15 минут. Этого времени и силы тока достаточно для получения анолита с заданными физико-химическими параметрами. Сила тока для получения качественного анолита должна составлять 5 А. Если сила тока при обработке будет составлять менее 5 А, то ее будет недостаточно для закисления анолита до необходимой величины и процесс гидролиза замедлится. Если сила тока для обработки будет более 5 А, то за счет увеличения сопротивления часть энергозатрат будет расходоваться на нагрев раствора, что увеличит расход тока и уменьшит скорость увеличения рН.

Если время промывки зерна от пыли и примесей будет меньше 4 минут, то этого времени будет недостаточно для качественной промывки зерна, если время промывки будет больше 8 минут, то это замедлит технологию проращивания, поэтому оптимальным временем промывки зерна от примесей и пыли является 6 минут.

Если в заявленном способе получения гидропонной белково-витаминной кормовой добавки из зерна кукурузы в процессе замачивания зерна рН анолита будет меньше 3,0 единиц, то это способствует ингибирующему действию процессов прорастания зерна ввиду повышения кислотности среды анолита, что приводит к снижению энергии прорастания зерна кукурузы и уменьшению выхода биомассы и продуктивности растений (корма). Если рН больше 6,0 единиц, то это приводит к замедлению гидратации зерна и увеличивает время проращивания кормовой добавки, поэтому оптимальным рН для анолита, используемого в качестве замочного раствора для зерна, является 4,5 единиц.

Если ОВП анолита будет меньше 970 мВ, то стимулирующий эффект анолита на биохимические процессы зерна снижается, соответственно снижается и энергия прорастания, а если ОВП будет больше 1110 мВ, то это приводит к повышению окислительных процессов в растворе, что замедляет активность ферментных систем зерна и выход биомассы растений, поэтому оптимальным для анолита является ОВП 1040 мВ.

Если концентрация хлора в анолите будет меньше 0,006 мг/л, то это способствует активному развитию контаминирующих микроорганизмов, что негативно влияет качественные показатели кормовой добавки. Если концентрация хлора будет больше 0,01 мг/л, то повышенное содержание хлора ингибирует энергию прорастания, что увеличивает сроки проращивания кормовой добавки, а также затрудняет использование данной технологии в промышленности, поэтому оптимальная концентрация хлора в анолите равна 0,008 мг/л.

Если концентрация кислорода в анолите меньше 8,3 мг/л, то это заметно снижает процесс влагопотребления оболочкой зерна и, как следствие, снижает активность набухания зерна, что приводит к замедлению прорастания зерна и увеличению сроков проращивания. Если концентрация кислорода в анолите больше 12,0 мг/л, то высокая степень насыщения раствора кислородом способствует повышению окислительных реакций, что приводит к замедлению работы ферментных систем зерна и ухудшает энергию прорастания и накопление биомассы растений, поэтому оптимальной концентрацией кислорода является 10,2 мг/л.

Если соотношение зерна к анолиту будет больше, то это способствует развитию неблагоприятной микрофлоры, затрудняющей его проращивание, если меньше - насыщение эндосперма зерна влагой будет недостаточным, что также замедлит процесс проращивания. Поэтому оптимальное соотношение зерна к анолиту соответственно равно 1:2.

Оптимальное время повторной промывки зерна после замачивания в анолите составляет 5 мин. Промывка менее 5 минут является недостаточной для удаления из зерна остатков анолита, если больше - это способствует увеличению времени технологического процесса проращивания корма.

Если время проращивания зерна составляет менее 7 суток, то это способствует недостаточному накоплению необходимых для качественной кормовой добавки сахаров и ферментов. Если больше 9 суток - зерно перерастает, в связи с чем его качество ухудшается, поэтому оптимальным временем проращивания является 8 суток.

Способ получения белково-витаминной кормовой добавки осуществляют следующим образом.

Промывку зерна кукурузы осуществляют водопроводной водой в течение 4-8 мин. После чего промытое зерно замачивают анолитом с рН 3,0-6,0 и окислительно-восстановительным потенциалом 970-1110 мВ, концентрацией кислорода 8,3-12,0 мг/л и хлора 0,006-0,01 мг/л в течение 3,5-4,5-х часов, при соотношении зерна к анолиту 1:2. После этого удаляют анолит и осуществляют повторную промывку зерна водопроводной водой в течение 3-8 мин. Проращивание зерна осуществляют в тонком слое без использования субстрата воздушно-оросительным методом при периодическом ворошении, при общей продолжительности проращивания 7-9 суток при естественном освещении.

Пример осуществления способа

Берут 1 кг зерна кукурузы гибрида Краснодарский 309 и промывают в течение 6 мин под водопроводной водой, удаляют из зерна сорную примесь, пыль и помещают в один слой в невысокий пластиковый контейнер без субстрата, заливая анолитом в соотношении зерна к анолиту 1:2 на 4 часа при температуре окружающей среды 18°C.

Спустя 4 часа анолит аккуратно сливают и зерно повторно промывают водопроводной водой, чтобы удалить из зерновой массы остатки анолита, после чего начинают стадию воздушно-оросительного проращивания. Набухшее зерно выкладывают тонким слоем на пластиковые разносы и накрывают влажной марлей и оставляют при температуре 18°C и естественном освещении, периодически орошая зерно водой, начинают выгон зеленой биомассы.

В результате микробиологических исследований при посеве зерна, обработанного по предлагаемому способу, на питательную среду МПА и среду Чапека степень обсемененности грибной и бактериальной микрофлорой была минимальной.

В таблице 1 представлена разница показателей энергии прорастания зерна кукурузы, пророщенного с использованием анолита, полученного путем контактной активации, с указанными параметрами и по методике прототипа (контроль) в пяти повторностях. Энергию прорастания зерна кукурузы определяли по ГОСТ 10968-88 «Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания». Данные биохимических исследований и содержания витаминов в растительной биомассе кукурузы представлены в таблице 2.

В среднем разница энергии прорастания зерна кукурузы между контрольным вариантом (прототип) и опытным (по предлагаемому способу) составила 5,1%.

В зеленой массе определено следующее содержание витаминов: В1 - 0,38 мг/100 г, В2 - 0,12 мг/100 г, В6 - 0,47 мг/100 г, Е - 1,2 мг/100 г.

Таким образом, представленные биохимические данные позволяют сделать вывод о пригодности витаминной кормовой добавки для включения ее в рацион сельскохозяйственных животных и птиц.

Как видно, обработка зерна кукурузы анолитом, полученным контактным способом, с заявленными параметрами значительно сокращает срок прорастания зерна на 48 часов благодаря повышению энергии прорастания и продуктивности растений, а также увеличению выхода биомассы за счет обеспечения защиты растений от контаминирующих микроорганизмов.

Предлагаемый способ получения белково-витаминной кормовой добавки позволит снизить энерго- и трудозатраты в связи с однократным использованием анолита без дополнительных обработок другими растворами, способ не требует специальной аппаратуры для проращивания зерна кукурузы.