ПЕРЕРАБОТКА СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА В КОМБИКОРМ
- Главная
- НАШИ ПРОЕКТЫ
- НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТОВ
- СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
- ПЕРЕРАБОТКА СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА В КОМБИКОРМ
ПОКАЗАТЕЛЬНЫЕ ФАКТЫ
-
Дефицит кормового белка в России - 20 миллионов тонн в год.
-
При этом в России выбрасывается огромное количество свекольного жома.
-
Вся эта малоценная биомасса может быть переработана в высококачественный углеводно-белковый корм для животных.
Производство сухого жома в России возрастает с каждым годом.
По оценкам Института конъюнктуры аграрного рынка (ИКАР) потенциальный рынок сбыта свекловичный жома для имеющегося поголовья животных в стране составляет 9 млн. тонн в год. В связи с мировым ростом цен на зерновые культуры актуальность использования малоценного растительного сырья, в частности, свекловичного жома в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы будет возрастать и в дальнейшем.
Практически повсеместно выявлены факты захламления прилегающей территории свекловичным жомом, другими отходами производства и потребления. складируется на картах полей фильтрации, площадках заводов, прилегающей территории, однако договоров с хозяйствами на его реализацию нет в связи с низким его качеством.
В связи с подорожанием стоимости зерновых, отсутствия кормовой базы и ужесточения природоохранных мероприятий произошли существенные ценовые изменения и сушка сахарного жома стала рентабельной, продукция – сушеный сахарный жом стал востребован как у нас так и для вывоза за границу. За границей в связи с использованием передовых аграрных технологий по выращиванию сахарной свеклы жом высокотоксичен.
Многие сахарные заводы в РФ начали использовать установки по сушке сахарного жома и организацией торговли его. Основной составляющей в ценообразовании сухого жома являются энергетический затраты по сушке.
Свекловичный жом представляет собой стружку толщиной не более 2 мм с влажностью около 70%, из которых диффузионным способом извлечено основное количество сахара. Свекловичный жом высокоуглеродистый ценный продукт. По энергетической питательности сухого вещества он не уступает зерну злаковых культур. Главным недостатком жома, кроме отсутствия витаминов, является его низкая протеиновая ценность (60-70 г переваримого протеина на 1 корм. ед.) и повышенная кислотность. Эти свойства жома снижают его кормовую ценность и ограничивают возможность продолжительного скармливания животным.
Свежий жом длительному хранению не подлежит, поэтому для хранения и транспортировки его высушивают и гранулируют. Высушенный продукт содержит (%): протеина 7-9, клетчатки 19-23, БЭВ 55-65, жира 0,3-0,5. По сравнению со свежим высушеный жом имеет следующие преимущества: он более питателен (в 7-8 раз), чем сырой, меньше портится при хранении, более транспортабелен, особенно в гранулированном виде, затраты на его перевозку по сравнению со свежим жомом сокращаются более, чем в пять раз. Сухой жом можно вводить в состав комбикормов. В сочетании с другими кормами он может заменять в рационах свиней до 20-30%, крупного рогатого скота — до 50% ячменя или овса, способствуя повышению прироста их живой массы или надоев молока. Клетчатка сухого жома слабо лигнифицирована (1-2%), поэтому питательные вещества его хорошо переваривают не только жвачные, но и моногастричные животные.
Проблема заключается в том, что затраты на получение сухого жома, казалось бы вполне хорошего продукта, высоки, поэтому нашей задачей являлось поиск путей снижения этих затрат либо, повышение качественных показателей конечного сухого жома.
Для улучшения качественных показателей жома и соответственно увеличение коммерческой стоимости готового продукта предлагается применять перед высушиванием микробиологическую обработку жома, используя технологию твердофазной биоферментации. Данная технология позволяет в технологическом процессе снижать количество клетчатки и увеличить количество протеина в жоме.
Микробный синтез сегодня – один из наиболее перспективных путей получения белка. Микроорганизмы могут накапливать с очень высокой скоростью до 70% от сухой массы микробного белка, усваиваемость которого в организме животных достигает 95%. Используя при этом дешевые субстраты - отходы пищевой и перерабатывающей промышленности, в том числе и сырой свекловичный жом. Из которого, можно получать высококачественный углеводно-белковые корма с повышенным содержанием витаминов.
В 2008 году на площадке Шебекинского биохимического завода (ШБХЗ) Белгородской обл. были проведены эксперименты по определению пригодности использования закваски Леснова и получения объективных данных ферментации свекловичного жома. Анализ исходного, ферментированного и высушенного продукта отправляли в ОТК ООО «Шебекинские корма» (ШК) в аттестованную лабораторию.
Результаты экспериментов показали снижение клетчатки на 18%, а рост протеина на 125% в свекловичном жоме (таблица 1) по сравнению с нативным жомом. Например содержание витамина В1 увеличилось с 0,4 мг/кг до 5,25 мг/кг, (таблица 2) т.е. больше, чем на 90%.
Таблица 1
Результаты анализов ферментированного свекловичного жома по данным аккредитованной лаборатории ОТК «ШК».
|
Показатели |
Жом табличный |
Жом нативный |
Жом 6 часов ферментации
|
Жом 9 часов ферментации |
|
Массовая доля влаги, % |
13,2 |
8,14 |
25,91 |
12,68 |
|
Сырая клетчатки на АСВ, % |
19,0 |
23,69 |
19,40 |
19,42 |
|
Сырой протеин на АСВ, % |
7,7 |
9,81 |
22,44 |
21,68 |
После расчета технико-экономического обоснования решено запустить перерабатывающее производство по выпуску высокобелковых кормов на основе свекловичного жома.
Таблица 2
Содержание витаминов в нативном и ферментированном свекловичном жоме по данным аккредитованной ИЛЦ «БИОТЕСТ» МГУПБ
|
Показатели |
В1 |
В2 |
В3 |
В5 |
В12 |
Д |
Углеводы |
Крахмал |
БЭВ |
|
мг/кг |
% |
||||||||
|
Нативный свекловичный жом |
0,4 |
0,2 |
1,5 |
1,6 |
отсут. |
отсут |
6,2 |
отсут |
55,0 |
|
Ферментированный свекловичный жом |
5,25 |
0,58 |
20,2 |
39,8 |
0,003 |
1,65 |
12,8 |
10,6 |
38,0 |
Организация крупнотоннажного производства биокормов методом твердофазной биоферментации из отходов сахарной промышленности и повышения белковой составляющей в свекловичном жоме и внедрение таких производств при сахарных заводах позволяет решить задачу по существенному снижению (в два раза) стоимости производства сухого жома и ввода его в комбикорма, а также и сушку жома сделать наиболее рентабельной за счет более высокой коммерческой стоимости обелкованного корма из свекловичного жома
Ниже приведено время удвоения биомассы различными микроорганизмами, растениями и животными нашей природы:
Микроорганизмы вырабатывают углеводы, липиды, витамины их продуктивность превышает продуктивность растений и сельскохозяйственных животных во много раз.
Таблица
Удвоение биомассы различными живыми биоорганизмами Земли.
|
Бактерии |
20 мин. |
|
Дрожжи |
2 ч |
|
Грибы и водоросли |
6 ч |
|
Лиственные растения, травы |
2 нед. |
|
Птица |
4 нед. |
|
Поросята |
6 нед. |
|
Телята |
2 мес. |
Из приведенных данных видно, что микроорганизмы растут в 500 раз быстрее самых урожайных сельскохозяйственных культур, и в 1000-5000 раз самых высокопродуктивных пород животных.
Жом до обработки
Жом после обработки
- Возможность организации производства в любой географической точке Земли, так как микроорганизмы выращивают в компактных автоматизированных установках, не требующих больших площадей, а получение микробного белка не зависит от климата, плодородия почв и времени года;
- Высокая продуктивность, высокий КПД превращения субстрата в обелкованный конечный продукт;
- Получение кормов с высоким содержанием белка;
- Всесторонний контроль качества получаемого продукта;
- Минимальный расход закваски – 5 грамм на 1 тонну обрабатываемого сырья
- Скорость роста белковой биомассы – 8-12 часов
- Не требуется предварительного гидролиза полисахаридов для ферментации
- Не требует стерилизации т. к. микрофлора не синтезирует патогенных и токсичных микроорганизмов, а наоборот подавляет их развитие.
- Не требует асептических условий, тем самым применения дорогостоящего оборудования и операций при изготовлении кормов и кормовых добавок
- Нет огромных энергозатрат для осуществления биоферментации при периодическом культивировании в микроаэрофильном режиме.
- Такие перерабатывающие цеха могут быть реализованы на предприятиях, расположенных в непосредственной близости от доступных источников малоценного кормового сырья и растительных отходов различных видов и животноводческих ферм и комплексов.
-
Дефицит кормового белка в России - 20 миллионов тонн в год.
-
При этом в России выбрасывается огромное количество свекольного жома.
-
Вся эта малоценная биомасса может быть переработана в высококачественный углеводно-белковый корм для животных.
Новизна разработки заключается в использовании твердофазной биоферментации с использованием универсальной микробиологической закваской. В результате ферментации повышается энергетическая ценность в обрабатываемом сырье, синтезируются витамины, увеличивается белковая составляющая при параллельном разрушении клетчатки в нативном свекловичном жоме.
Разработка технологии включает в себе новое технологическое оборудование с низкой металлоемкостью и энергоемкостью, обеспечивающее получение высокобелкового продукта.
Если хранение сухого обелкованного жома организованно правильно, то он может лежать долгое время с небольшими потерями питательных веществ. При скармливании животным он хорошо переваривается.
При откорме свежим или кислым жомом в организм животного попадает значительное количество воды, что иногда является причиной тех или иных физиологических нарушений. При скармливании скоту сушеного ферментированного жома таких нарушений не наблюдается.
По своим кормовым достоинствам сухой жом занимает среднее положение между овсом и хорошим луговым сеном (0,85-0,9 корм. ед. на 1 кг АСВ).
Сушеный жом, как ферментированный продукт растительного происхождения, относится к группе капиллярно-пористых гигроскопических материалов. Во влажном воздухе он способен либо поглощать, либо отдавать влагу вплоть до достижения состояния равновесия, устанавливающегося в зависимости от относительной влажности окружающего воздуха.
При изменении относительной влажности воздуха и температуры равновесная влажность сушеного ферментированного жома также меняется. Для большинства растительных материалов, в том числе и для жома, содержание ее колеблется в пределах 12-15%.
Ферментация жома в начальной стадии процесса обусловлена главным образом жизнедеятельностью целлюлозолитическими, пектолитическими и амилолитическими микроорганизмов поступающих в обрабатываемое сырье вместе с закваской.
Интенсивность ферментации объясняется рядом причин, из которых основными являются;
- состав материала: биоферментации легче подвергаются вещества, которые могут служить питательной средой для разного рода микроорганизмов входящих в состав закваски;
- влажность субстрата: с повышением влажности уменьшается водоудерживающая способность, понижается осмотическое давление клетчатого сока, а это, в свою очередь, позволяет успешно развиваться микроорганизмам закваски в жоме;
- пористость продукта: ферментации легче всего подвергаются продукты, внутри которых имеется определенное количество воздуха для воздухообмена и образования микробного белка;
- размер ферментационного аппарата: чем больше масса жома, тем меньше отношение его поверхности к массе жома, соответственно меньше теплоотдача и испарение воды, замедленнее осуществляется воздухообмен, а следовательно, и выше интенсивность ферментации в микроаэрофильном режиме;
- атмосферная температура воздуха: температура воздуха в производственном помещении и температура жома во время загрузки также влияют на интенсивность развития микроорганизмов закваски и скорость ферментации при периодическом культивировании.
По мере повышения температуры жизнедеятельность микроорганизмов усиливается: они интенсивнее размножаются и становятся наиболее активными при оптимальной температуре. Оптимальная температура для ферментации колеблется в пределах 50-55°C. При температуре 65-70°C бактерии развиваться не могут. По отношению к низким температурам микроорганизмы устойчивы. Между тем холод, хоть и не убивает бактерии, тем не менее резко тормозит их развитие, поэтому всякое охлаждение оказывает отрицательный эффект и остановку процессов биоферментации.
Процесс биоферментации протекает в несколько стадий:
- 1 - индукционный период (начальная фаза);
- 2 – фаза экспоненциального роста;
- 3 – фаза линейного роста;
- 4 – фаза замедленного роста;
- 5 - фаза стационарная (равновесие);
- 6 – фаза отмирания (завершение процесса).
В начальный фазе, благодаря наличию в массе жома кислорода воздуха, начинают развиваться аэробные (живущие при доступе воздуха) микроорганизмы, нередко доводящие процесс окисления органических веществ субстрата до конечных продуктов: углекислоты, воды, аммиака с выделением большого количества тепла.
Будучи материалом с малой теплопроводностью, жом начинает усиленно разогреваться. Жизнедеятельность аэробных микроорганизмов обусловливает довольно быстрое повышение температуры жома. При этом выделяющаяся влага при аэробной стадии ферментации, постепенно передается в верхние слои обрабатываемого жома и увлажняет его. Далее, вслед за прекращением аэробной стадии процесса начинают развиваться анаэробные (живущие без доступа кислорода воздуха) термофильные микроорганизмы, особенно бурно при температуре 50-55°C. В результате их жизнедеятельности наблюдается дальнейшее увеличение температуры жома.
При анаэробном разложении веществ образуется большое количество кислот (главным образом муравьиной, уксусной, масляной) и различных газообразных продуктов (сероводорода, аммиака, метана, альдегидов, аминов — индола, скатола). Все эти вещества обладают резко выраженным и чаще всего неприятным запахом. Поэтому по запаху можно определить, какой процесс преобладает — аэробный или анаэробный. Но при контролируемом ведении ферментации запах, готового продукта – хлебный. Важно регулировать процессы ферментации и создавать в ферментационных аппаратах микроаэрофильные условия для получения высокобелковых кормов из жома.
При биоферментации пектиновые вещества растворяются с выделением клейкой массы — пектинового клея, который способствует образованию сильно спрессованных или монолитных участков в уже обелкованном продукте, что негативно сказывается при равномерном высушивании жома.
С точки зрения способности к сушке и хранению пересушенный ферментированный жом так же нежелателен, как недосушенный. Жом влажностью ниже 8-10% очень ломок, легко крошится и истирается как в сушильной машине, так и в транспортирующих устройствах, образуя при этом много мелких комочков и пыли. Пересушенный обелкованный жом плохо гранулируется (брикетируется), причем понижается производительность прессов и повышается истирание гранул (брикетов).
Основными факторами, способствующими слеживаемости жома, являются: длительность хранения; высота насыпи хранящегося жома; увлажнение жома в процессе транспортировки, загрузки и хранения; неравномерное высушивание при выработке; наличие большого количества пыли и большая неоднородность частиц высушенного обелкованного жома.
Следовательно, промышленное производство высокобелковых кормов на основе свекловичного жома имеет следующие преимущества: значительно меньшая трудоемкость по сравнению с получением сельскохозяйственной продукции.
