Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства углеводной кормовой добавки на основе сахаров растительного и животного происхождения

Изобретение относится к животноводству, в частности к способу кормления лактирующих коров с применением в рационах кормовой добавки из топинамбура, полученной на основе переработки и полной утилизации творожной сыворотки в масло-молочном производстве.

Творожная сыворотка является жидким технологическим отходом в производстве молочной продукции. Ежегодно в мире получают до 100 млн т творожной сыворотки, из них 8 млн т - в России, из них 40 тыс. т - в Вологодской области. Большая часть сыворотки сбрасывается в канализацию и безвозвратно теряется. В странах с развитой молочной промышленностью (США, Германия, Франция, Нидерланды) перерабатывается от 50 до 95% сыворотки. Уровень промышленной переработки творожной сыворотки в России не превышает 20%. Топинамбур содержит достаточно большое количество сухих веществ (до 20%), среди которых до 80% полимерного гомолога фруктозы - инулина. Инулин является полисахаридом, гидролиз которого приводит к получению фруктозы. Топинамбур содержит клетчатку и богатый набор минеральных элементов, в том числе (мг на кг сухого вещества): железа - 10,1; марганца - 44,0; кальция - 78,8; магния - 31,7; калия - 1382,5; натрия - 17,2. Топинамбур активно аккумулирует кремний из почвы, и в клубнях содержание этого элемента составляет до 8% в расчете на сухое вещество. По содержанию железа, кремния и цинка он превосходит картофель, морковь и свеклу. В состав клубней топинамбура входят также белки, пектин, аминокислоты, органические и жирные кислоты. Пектиновых веществ в топинамбуре содержится до 11% от массы сухого вещества. По содержанию витаминов B1, В2, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свеклы более чем в 3 раза. Существенное отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в его клубнях белка (до 3,2% на сухое вещество), содержащего восемь аминокислот, которые синтезируются только растениями и являются незаменимыми для человека: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин.

Известен способ получения кормовой добавки из топинамбура как лечебно-профилактическое средство для домашних и сельскохозяйственных животных (2149564, A23K 1/16, 27.05.2000), содержащей высушенную клубневую и/или надземные части растения следующего химического состава, %: вода - 2,0-14,0; углеводы - 10,0-90,0; белок - 1,0-20,0; жиры - 0,1-5,0; пищевые волокна (клетчатка) - 2,0-20,0; зольный остаток - 3,0-18,0; кремний - до 8,0 (на зольный остаток); калий - до 2,0; фосфор - до 5,0. При этом кормовая добавка может дополнительно содержать наполнитель, в качестве которого содержит кукурузную, пшеничную муку, отруби, крахмал, костную муку, хитин, хитозан, кормовые дрожжи, минералы.

Данная кормовая добавка используется как лечебно-профилактическое средство для животных, средство для проведения диетотерапии и не может применяться в качестве полноценных рационов, предполагающих сбалансированность состава корма по всем необходимым веществам для лактирующих коров.

Известен способ получения углеводно-белковой добавки для жвачных животных (RU 2450533, A23K 1/22, A23K 1/00, A23K 1/02, 20.05.2012), содержащий амидоконцентратную добавку, включающую зерно овса, мочевину и бентонит, взятых в определенном соотношении. Кормовая добавка дополнительно содержит кормовую патоку из зерна ржи.

Недостатком данного метода является наличие в кормовой добавке патоки. Проблема использования свекловичной патоки (мелассы) состоит в том, что данный продукт, являясь промышленным отходом, содержит в себе нитраты, которые используются при промышленном выращивании сахарной свеклы, что, в свою очередь, может привести к накоплению данных вредных веществ в организме животного и последующий их переход в мясомолочную продукцию.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения фруктово-глюкозного сиропа из инулинсодержащего сырья (RU 2209835, C13K 11/00, 10.08.2003) путем выделения сока из клубней топинамбура путем истирания до частиц 0,3-1,0 мм с последующим прессованием измельченной массы. Сок нагревают до 80-85°С, выдерживают 1-3 мин, а затем фильтруют. Фильтрат очищают от неорганических примесей и инулидов с молекулярной массой менее 4000 Дальтон нанофильтрацией. Очищенный инулинсодержащий раствор подвергают кислотному гидролизу пищевой кислотой, при следующих технологических параметрах: величина рН 4,0-4,2, 80-85°С, продолжительность гидролиза 4,0-5,0 ч при перемешивании. Полученный гидролизат осветляют при 55-60°С активированным углем. Отработанный уголь отделяют фильтрованием, полученный раствор концентрируют под вакуумом до содержания сухих веществ 50-55%. Концентрированный раствор повторно осветляют активированным углем с перлитом, фильтруют и полученный сироп концентрируют под вакуумом до содержания сухих веществ не менее 70% и после охлаждения получают фруктозо-глюкозный сироп.

Недостатком данного метода является наличие не нужных для производства кормовой добавки для КРС стадий, таких как утилизация мезги, осветление гидролизата активированным углем, использование нанофильтрации.

Задачей изобретения являлось создание высокоэффективного и экономичного способа получения кормовой добавки и высокоэффективной углеводной добавки для лактирующих коров, способствующей повышению в рационах сахара.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение технологии приготовления сиропа, разработка эффективных способов повышения общей питательности рационов лактирующих коров и в особенности сбалансированности их рационов по сахарам.

Технический результат достигается тем, что в качестве основы кормовой добавки используется жом топинамбура, который является многолетней, неприхотливой агрокультурой, и агротехнология выращивания которого не требует внесения больших доз минеральных удобрений, что положительно сказывается на пдк нитратов в конечном продукте. Так же в качестве источника лактозы используют творожную сыворотку - отход масло-молочной промышленности.

Заявляемый способ осуществляли следующим образом.

На первом этапе проводили фракционирование творожной сыворотки (см. табл. 1).

Далее отделили осветленную лактозо-минеральную фракцию от белковой путем фильтрации.

На втором этапе клубни топинамбура измельчали до размера 3-6 мм. Экстракцию измельченного топинамбура проводили лактозно-минеральной фракцией сыворотки в соотношении 1:3. Кислотность экстракта регулировали с помощью соляной кислоты до рН 3,5. Ультразвук применяли в течение 30 минут. Гидролиз смеси проводили в течение 50 минут при температуре 70°С. Полученную смесь остужали до 25°С и разделяли на жом и жидкую фракцию путем прессования.

Жидкую фракцию упаривают до сиропа с не менее 50% содержанием сахара. После этого проводится естественная постэкстракционная сушка жома топинамбура с одновременным обогащением мицелиальными грибами рода Trichoderma reesei в целях повышения кормовой ценности углеводной добавки.

Перед проведением ферментации жом топинамбура промывали 10% раствором соды до получения нейтральной среды. Культивирование жома проводили при температуре 30°С, постоянном перемешивании и аэрации в течение 3 суток.

Получали углеводную кормовую добавку на основе сахаров растительного и животного происхождения путем смешения сиропа и обогащенного высушенного жома топинамбура в соотношении 1:1 (см. технологическую схему Фиг.1).

Таким образом, производство углеводной кормовой добавки на основе сахаров растительного и животного происхождения, полученное данным способом, обеспечивает физиологические потребности коров в питательных и энергетических веществах в течение всего периода лактации, способствует повышению качества молочной продукции, экономически эффективен.

Осветленная лактозо-минеральная фракция сыворотки содержит, мас. %: