Фракция, полученная из мелассы или барды, и способ консервирования фуража и улучшения его утилизации - RU2152733C2

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к содержащей органические кислоты фракции, полученной из барды и мелассы, для консервирования фуража, стимулирования роста и активности микроорганизмов и улучшения утилизации фуража. Фракция содержит, например, различные органические кислоты, а также другие вещества, стимулирующие рост микроорганизмов и ферментацию (брожение), она полезна, например, при консервировании фуража, для стимуляции роста микроорганизмов, для стимуляции ферментации в рубце и для стимуляции потребления фуража, например, жвачными животными. Фракция может быть использована как таковая или в смеси с фуражом, или вместе с микроорганизмом, который устойчив к кислотности фракции и продуцирует кислоту.

Предпосылки к созданию изобретения.

Надлежащее консервирование фуража важно как для питания животных, так и для продуктивности. В основном используют AIV метод, pH фуража снижают до около 4, что подавляет активность микроорганизмов и уменьшает потери сухого вещества и белка в фураже. Ранее pH снижали сильными неорганическими кислотами, но теперь доминирующей кислотой, используемой для консервирования, является муравьиная кислота. Сильные кислоты эффективны для подавления роста микроорганизмов в фураже, но в рубце это свойство менее полезно. Кроме того, если кислота не обеспечивает полного подавления роста микроорганизмов, существует риск, что наиболее вредные виды микроорганизмов могут заселить силос из-за отсутствия конкуренции.

Некоторые соли и продукты микробного или растительного происхождения используются для улучшения действия сильных кислот или для замены кислот как консервантов (Bolsen, К. & Heidker, J.I., 1985, Silage Additives USA, Chalcombe Publications, UK). Эти добавки часто используются для улучшения роста полезных бактерий, таких как молочнокислая бактерия, и для подавления тем самым роста вредных микроорганизмов, таких как дрожжи, плесени, клостридии и кишечные микроорганизмы. Применение молочнокислой бактерии часто ограничено недостатком углеводов, пригодных для роста этой бактерии.

Побочные продукты производства сахара, меласса и побочные продукты ее ферментации, разные виды барды, известны как добавки к силосу и добавки к корму для жвачных (Bolsen, К. & Heidker, J.I., 1985, - Haaksma, J., 1987, The influence on growth, energy efficiency and dressing percentage, when in ratios for beef cattle containing pressed pulp soy bean meal protein was replaced by protein from vinasse or NPN, Mededeling, Instituut voor Rationele Suikerproduktie, no. 15, 23 pp.; Herold, I.,Takacs, F., Beri, B. & Kota, M., 1987, Influence of chemical and biological conservation agents on silage made from green fodder with a high protein content). Благодаря высокому содержанию азота, эти продукты эффективно повышают белковую ценность силоса. Меласса и барда, однако, являются недостаточно кислыми для того, чтобы значительно снижать pH фуража. В отношении питательности, высокое содержание калия в них может вызывать сложности в связи с уменьшением абсорбции магния. (Tomas, F.M. & Potter, B.J., 1976,: The effect and site of action of potassium upon magnesium absorption in sheep, Aust. J. Agric. Res. 27, 873- 880; Fontenot, J. P. , Allen, V. G., Bunge, G.E. and Goff, J.P., 1989, Factors influencing magnesium absorption and metabolism in ruminants, Journal of American Science 67, 3445-3455).

Краткое описание изобретения
В настоящем изобретении успешно разработан новый продукт из барды и мелассы. Продукт имеет низкое содержание калия и является благодаря высокому содержанию органических кислот кислым.

Изобретение относится к применению содержащей такие органические кислоты фракции (биокислоты) из барды и мелассы для консервирования фуража, улучшения утилизации фуража и корма животными и для стимуляции роста и активности микроорганизмов, особенно ферментации в рубце.

Фракцию получают из барды и мелассы путем осаждения калия и, необязательно, процессов хроматографического разделения, в результате чего большую часть калия удаляют из исходных материалов. При возможном удалении бетаиновой фракции удаляют также другие вещества, такие как глицерин и моносахариды.

Так как содержащую органические кислоты фракцию получают из органических материалов растительного происхождения, ее состав сильно варьируется в зависимости от переработки и исходного материала. Фракция, в основном, содержит органические кислоты, такие как молочная кислота, уксусная кислота пирролидонкарбоновая кислота (ПКК), доля которых в расчете на сухое вещество составляет 18 - 45%. Фракция также содержит относительно большое количество азотистых веществ: фракция имеет содержание общего азота примерно от 1 до 10%. Общее содержание углеводов - примерно от 5 до 35%. Доля золы в расчете на сухое вещество составляет около 12-30%. В зависимости от переработки содержание бетаина изменяется примерно от 1 до 20%.

Содержащая органические кислоты фракция эффективна для консервирования фуража, стимуляции микроорганизмов, особенно стимуляции ферментации в рубце, и стимуляции потребления фуража жвачными животными. Когда фракцию используют для стимуляции ферментации в рубце и потребления фуража жвачными животными, она может быть добавлена либо к фуражу, либо к силосу. Для улучшения ферментации фракция также может быть использована как таковая, как добавка к корму для жвачных.

Содержащая органические кислоты фракция может быть также использована для консервирования фуража одновременно с микроорганизмом, которой стоек к кислотности фракции и продуцирует кислоту. Микроорганизмы могут быть добавлены отдельно или использованы в комбинации с фракцией. Отмечено, что микроорганизмы этого вида синергически взаимодействуют с фракцией. Это, естественно, также обозначает, что, когда фракцию используют с подходящими микроорганизмами, количество фракции может быть значительно уменьшено.

Содержащая органические кислоты фракция в комбинации с микроорганизмом, который стоек к кислотности фракции и продуцирует кислоту, эффективна для консервирования фуража, стимуляции ферментации в рубце и стимуляции потребления фуража жвачными животными. При использовании для стимуляции ферментации в рубце и потребления фуража жвачными животными она может быть добавлена либо к фуражу, либо к силосу. Для улучшения ферментации они также могут быть использованы как таковые, в комбинации или при раздельном введении, как добавки к корму для жвачных.

Подробное описание изобретения
Получение фракции, содержащей органические кислоты
Мелассу и различные содержащие сахар экстракты растительного происхождения, такие как гидролизаты крахмала и сахарный сок, полученные из сахарного тростника и сахарной свеклы, используют как исходный материал во многих промышленных процессах ферментации, когда получают спирт, дрожжи, лимонную кислоту, глутаминовую кислоту, лизин и различные другие продукты ферментации. Когда из ферментативного бульона извлекают главный продукт, как побочный продукт остается разбавленный раствор. Когда этот разбавленный побочный продукт ферментации концентрируют, его обычно называют "бардой". Другие названия - CMS (концентрированные растворимые вещества мелассы) и CPL (дополнительная белковая жидкость). Обычно барду (часто без концентрирования) выбрасывают как отходы, используют как калийное удобрение и как добавку к корму для скота. Барду применяют как добавку к корму для животных, потому что она обеспечивает метаболизируемую энергию по низкой стоимости, а также действует как связующее. Ценность барды как источника белка также была исследована (Deleplanque, G. & Maindron, G., Le C.P.L. et la Pulpe Surpressee Ensilee, Secopal S.A.).

Высокое содержание калия в барде может вызывать проблемы, которые проявляются, например, как нарушения абсорбции магния у получающего барду животного. Разработаны различные способы снижения содержания калия (Lesaffre & Cie, FR 1497480, 1967; Beghin-Say, S.A., FR 2573088, 1986; Julsingba, J., NL 6800313, 1969; DE 1817550, 1970). Эти способы основаны на осаждении калия либо как соли, либо как двойной соли вместе с сульфат-ионами практически в нейтральных условиях. Продукты барды с пониженным содержанием калия продаются под товарными знаками: Проувитал, Протеинал, Сирионал, Випротал и т.д.

Можно также извлекать полезные компоненты из барды. Одним из примеров является бетаин, который может быть извлечен способами хроматографического разделения, как описано в U.S. Patents 4359430 & 5127957, Heikkila et al. Бетаин может быть также извлечен с помощью ионообменников, которые могут быть либо катионными, либо анионными. Среди других полезных компонентов, которые могут быть извлечены, - глицерин, моносахариды, аминокислоты и янтарная кислота. Извлечение глицерина и глюкозы и отделение аминокислот представлено в Burri, В. D., 1986, Recovery of Chemicals such as Glycerol, Dextrose, and Aminoacids from Dilute Broths, International Conference on Fuel Alcohols and Chemicals from Biomass, Miami Beach, Florida. European Patent Application 0411780 A2, Kampen, описывает извлечение, например, янтарной кислоты, а также бетаина и глицерина. То, что остается после извлечения этих полезных компонентов, является другим видом барды с обогащенной концентрацией остаточных компонентов.

Калий может быть удален из барды или из обработанной барды, например, описанным выше способом или новым и экономичным способом, в котором pH барды снижают добавлением кислоты. Используемой кислотой является преимущественно неорганическая кислота, такая как хлористоводородная кислота и, особенно, серная кислота, которая осаждает калий как соль и/или двойную соль. Величину pH обычно доводят до величины ниже примерно 5,0, предпочтительно около 3,0- 3,8. Образованные соли калия осаждают или кристаллизуют регулируемым путем в испарительном кристаллизаторе и удаляют, например, фильтрованием, декантацией или центрифугированием, или сочетанием этих методов. Остающаяся фракция имеет высокое содержание органических кислот, образуемых обычно растениями и/или в различных химических и/или микробиологических процессах, используемых при переработке растительных экстрактов или мелассы. Фракцию также называют биокислотой в этой заявке.

Подобная содержащая органические кислоты фракция может быть получена из остаточного продукта, получаемого при полном или частичном экстрагировании сахара из мелассы. Способы такого типа описаны в U.S. Patents 4359430 & 5127957, Heikkila et al. Имеющий к ним отношение побочный продукт называют, например, сепараторной мелассой, остаточной мелассой и C.S.B. (концентрированным сепараторным побочным продуктом). При желании, бетаин, моносахариды, глицерин или другие соединения могут быть удалены из сепараторной мелассы либо частично, либо полностью способами, известными в данной области, некоторые из которых упоминаются выше. Состав фракции, полученной из мелассы, отличается от состава фракции, полученной из барды: содержание сахара в ней обычно немного выше, а содержание органических кислот несколько ниже. Это частично является следствием того, что получение сепараторной мелассы не содержит стадии ферментации. На стадии ферментации, имеющейся в процессе получения барды, микроорганизмы утилизируют часть сахаров и образуют из них, например, некоторое количество органических кислот. Точнее, из этого следует, что содержащая органические кислоты фракция, полученная из мелассы, обычно содержит меньше молочной кислоты и янтарной кислоты, которые могут образовываться как побочный продукт при дрожжевом брожении.

Состав фракции, содержащей органические кислоты
Исходным материалом является материал растительного происхождения. Состав растительного материала изменяется из-за разнообразия почв, удобрений, погодных и других условий. Способы, применяемые при переработке растительного материала, также влияют на состав промежуточного продукта. Если промежуточный продукт ферментируют, процесс ферментации влияет на состав продукта ферментации. Альтернативно, если проводят хроматографическую обработку, применяемый способ хроматографии влияет на состав продукта. В дополнение к этому, можно проводить различные другие операции, как описано выше. Состав содержащей органические кислоты фракции может, таким образом, значительно изменяться, и следует понимать, что фракция, используемая в настоящем изобретении, может сильно изменяться по составу. Существенным признаком в отношении изобретения является то, что фракция является кислой, имеет высокое содержание органических кислот и низкое содержание калия.

Исходный материал может состоять, например, из сахарной свеклы, состав которой изменяется с вышеописанными параметрами. Способы, используемые при переработке сахарной свеклы, влияют на состав получаемой мелассы, и дальнейшая переработка, способ хроматографии или ферментации и используемые при этом условия влияют на состав получаемого продукта. При желании, например, бетаин или часть бетаина может быть удалена из продукта, кроме того, из него удаляют по меньшей мере часть калия. Содержащая органические кислоты фракция, биокислота, извлеченная из этого продукта, является конечным продуктом, и ее состав может заметно изменяться.

Типичные составы некоторых побочных продуктов, полученных при переработке сахарной свеклы, приведены в таблице 1.

Несмотря на исходный материал и обработку, содержание органических кислот фракции является высоким, обычно около 18-45%, преимущественно 30-45%, в расчете на сухое вещество. Большую часть органических кислот составляют пирролидон-карбоновая кислота (ПКК) и молочная кислота, которые присутствуют в количестве примерно от 10 до 20%. В дополнение к ним фракция может содержать небольшие количества, обычно менее 1%, например, уксусной кислоты, малеиновой кислоты, янтарной кислоты, пропионовой кислоты и муравьиной кислоты. Фракция также содержит относительно большое количество азотсодержащих веществ: общее содержание азота фракции - около 5-12%, а содержание аминокислот - около 1-10%. Общее содержание углеводов - около 5-35%. Доля золя в сухом веществе составляет около 12-30%. Содержание бетаина варьируется между 1 и 20%, в зависимости от обработки.

Содержание калия во фракции может быть доведено до желательного уровня путем регулирования количества добавленной кислоты. Обычное содержание калия - около 3,0-5,5%. Значение pH - кислотное, обычно менее 5,0, предпочтительно около 3,0-4,0.

Применение фракции, содержащей органические кислоты
Содержащая органические кислоты фракция имеет три особенно полезных свойства. Фракция является кислым продуктом, который очень полезен как консервант. Она особенно пригодна при производстве силоса, либо как таковая, либо вместе с подходящей кислотостойкой и продуцирующей кислоту бактерией, такой как молочнокислая бактерия.

Например, фракция, полученная из барды, может содержать молочную кислоту (около 7 мас. %), уксусную кислоту (около 1 мас.%) и ПКК (около 10 мас.%). Кислый продукт имеет pH около 3-4, и, когда продукт добавляют к фуражу, величина pH растительного материала падает, и жизненные процессы уменьшаются так же, как и тогда, когда используют сильнокислые консерванты. Действие фракции, однако, слабее, чем сильных кислот, поэтому требуется более высокая доза для получения ответной реакции pH. Другой альтернативой является применение фракции вместе, например, с молочнокислой бактерией. Тогда достигается значительный синергический эффект, и количество фракции может быть уменьшено. В обоих случаях, качество фуража заметно улучшается при добавлении фракции, содержащей органические кислоты.

Когда фракцию используют как единственный консервант при консервировании фуража, подходящим количеством является около 15-50 кг/т.

Когда фракцию и кислотостойкий и продуцирующий кислоту микроорганизм используют вместе для консервирования фуража, подходящее количество фракции - примерно от 4 кг/т и выше.

Следует отметить, что термин "фураж" используется здесь в его основном значении. К фуражу относятся, например, сено, трава, кукуруза, зерно или бобы.

Выявлено также, что содержащая органические кислоты фракция оказывает стимулирующее действие на рост различных микроорганизмов. Это является полезным свойством при производстве силоса, так как рост и активность желательных микроорганизмов могут быть стимулированы пожеланию. Это также полезно с точки зрения других назначений. Фракция может быть использована, например, для стимуляции роста микроорганизмов как в целом, так и для различных процессов ферментации, в отдельности. Обнаружено, например, что фракция оказывает совершенно неожиданное стимулирующее действие на процессы брожения в рубце. Фракция также очень полезна как вещество, улучшающее утилизацию фуража.

Третье значительное и удивительное свойство фракции, содержащей органические кислоты, - это приятный вкус и способность повышать аппетит. Благодаря этому фракция может быть использована как добавка к корму для животных, например, для улучшения вкуса. Стимуляция аппетита помогает животному оставаться в хорошем состоянии и способствует увеличению массы тела или продуктивности специфического продукта, такого как молоко.

Например у молочного скота низкое потребление сухого вещества (энергии) является большой проблемой, особенно после отела, когда потребность в энергии самая высокая из-за большой потери энергии в результате быстрого усиления лактации. Применение вкусных ингредиентов, особенно в сочетании с пропиленгликолем, глицерином и подобными веществами, способными усиливать жировой обмен за счет увеличения содержания глюкозы в крови, значительно способствует предупреждению развития кетоза (ацетонемии) у коров. Антикетогенные вещества, однако, не считаются вкусными, поэтому их приходится принудительно скармливать животным, так как иначе они даже портят аппетит. Это особенно часто случается, когда коровы имеют избыточный вес и были перекормлены во время сухого периода перед отелом. Перекармливание перед отелом является общей проблемой в молочном животноводстве во всем мире, так как фермеры стремятся адаптировать коров к нехватке энергии, которая следует за отелом, давая им все большие и большие количества концентратов перед отелом. Результатами этого являются ожирение, жировая печень, недостаток аппетита и снижение потребления корма (энергии), несмотря на быстро возрастающую нехватку энергии после отела.

Следовательно, потребление энергии усиливает лактацию. А так как содержащая органические кислоты фракция усиливает потребление корма, она улучшает продукцию молока и мяса и может поэтому стать ключевым фактором в молочном скотоводстве и животноводстве.

Получение, свойства и применение содержащей органические кислоты фракции будет описано более подробно в примерах ниже. Примеры представлены для иллюстрации изобретения, и их не следует рассматривать как ограничение объема изобретения. В примерах содержащая органические кислоты фракция названа биокислотой.

Пример получения I
После стадии ферментации при производстве спирта дрожжи удаляют из ферментированного затора путем центрифугирования. Затор затем направляют в дистилляционную колонну, где удаляют спирт. Образованная остатками со дна колонны разбавленная барда все еще содержит около 0,05-1,5% по объему нерастворимых твердых веществ. Твердые вещества обычно образованы маленькими дрожжевыми клетками, другими микробными клетками, дебрисом разрушенных клеток и т.п. Содержание сухих твердых веществ в жидкости варьируется между 6,5 и 13 мас. %, а содержание калия - между 10,7 и 11,7 мас.% сухого вещества.

Содержащую твердые вещества жидкость нагревают до температуры около 85-95^oC. Величину pH доводят до 6,5-7,0 и жидкость осветляют в центрифуге с коническими перегородками в роторе (Westfalia SB7) при скорости вращения 8500 об. /мин. Осветленную барду концентрируют в испарителе до содержания твердых веществ от около 59 до 65% с использованием испарителя с принудительной циркуляцией (Rosenlew). Кристаллы сульфата калия начинают образовываться при содержании твердых веществ около 40 мас.%.

Кристаллы сульфата калия удаляют как суспензию путем декантации. Кристаллы оседают на дно, а относительно прозрачную жидкость сливают через верх. Здесь применяют декантацию на основе силы тяжести. Для специалиста понятно, что можно использовать другие способы и средства, например центробежный аппарат для декантации или фильтрование. Общее количество отделенной суспензии кристаллов соли калия составляет 16% по объему.

Кристаллы соли калия извлекают из суспензии с помощью пресс-фильтра (Seitz Orion), содержащего бумажные фильтровальные пластины (Carlson). Кристаллы могут быть также извлечены с помощью других типов фильтров или, например, корзиночной (отжимной) центрифуги, имеющей перфорированный или сетчатый фильтр.

Декантированную жидкость также фильтруют с помощью пресс-фильтра (Seitz Orion), содержащего бумажные фильтровальные пластины (Carlson), чтобы удалить тонкие кристаллы и остаточные нерастворимые твердые вещества. Используют также вспомогательное фильтровальное вещество (Kenite 300). Фильтрование очень легко осуществимо, и пространство фильтра для сбора твердых веществ заполняется почти полностью в процессе фильтрования.

Полученную осветленную барду затем направляют в опытный хроматографический сепаратор и разделяют на две фракции: бетаиновую фракцию, содержащую бетаин, глицерин, инозит, моносахариды и некоторые аминокислоты, и освобожденную от бетаина фракцию барды, которая содержит большую часть ионизируемого материала, соединения с высокой молекулярной массой и т.п.

Фракцию барды с pH около 6,9 и содержанием калия около 14% в расчете на сухое вещество концентрируют до содержания сухого вещества от около 59 до 61% с использованием испарителя с принудительной циркуляцией (Rosenlew). Испарение осуществляют под вакуумом при абсолютном давлении от 120 до 200 мбар. Серную кислоту (96%) добавляют медленно к жидкости, чтобы обеспечить хорошую скорость роста кристаллов, но избежать образования новых зародышей кристаллов. Никакого нейтрализующего вещества не добавляют. Конечное значение pH жидкости - около 3,1. В этот момент суспензия содержит около 20 мас.% кристаллов. Кристаллы отделяют отжимной центрифугой, имеющей перфорированный металлический фильтр (Heine). Содержание сухого вещества в осадке кристаллов - 98%, из которых калий составляет 34%. Содержание калия в органической фракции - 4,9%, содержание органических кислот - 30% и содержание аминокислот - 4%.

Пример получения II
После стадии ферментации при производстве дрожжей дрожжи удаляют из ферментированной маточной жидкости путем центрифугирования. Образованная маточной жидкостью разбавленная барда все еще содержит около 0,01-0,8% по объему нерастворимых твердых веществ. Твердые вещества обычно образованы маленькими дрожжевыми клетками, другими микробными клетками, дебрисом разрушенных клеток и т.п. Содержание сухого вещества в жидкости варьируется между 3 и 7 мас. %, а содержание калия - между 11,2 и 13,1 % в расчете на сухое вещество.

Содержащую твердые вещества жидкость нагревают до температуры около 85-95^oС. Величину pH доводят до 6,5-7,0, и жидкость осветляют в высокоэффективной центрифуге для осветления жидкости (центрифуга с коническими перегородками в роторе, Westfalia NA7) при скорости вращения 8500 об./мин. Осветленная жидкость обычно содержит около 0-0,05% нерастворимых твердых веществ. Эффективность удаления нерастворимых твердых веществ обычно более 90%.

Осветленную барду концентрируют, как в примере 1, с теми же результатами.

Кристаллы сульфата калия удаляют, как описано в примере 1.

Декантированную барду фильтруют так же, как описано в примере 1.

Предварительно обработанную таким способом барду разделяют в опытном хроматогрфическом сепараторе FSB-SMB так же, как описано в примере 1.

Освобожденную от бетаина фракцию барды с pH около 7,5 концентрируют до содержания сухого вещества от около 68 до 69% с использованием испарителя с принудительной циркуляцией (Rosenlew). Серную кислоту (96%) добавляют затем медленно к жидкости, чтобы обеспечить хорошую скорость роста кристаллов, но избежать образования новых зародышей кристаллов. Никакого нейтрализующего вещества не добавляют. Конечное значение pH жидкости - около 3,1. В этот момент суспензия содержит около 20 мас.% кристаллов. Кристаллы отделяют отжимной центрифугой, имеющей перфорированный металлический фильтр. (Heine). Содержание сухого вещества в осадке кристаллов - 97%, из которых калий составляет 32%. Содержание калия в органической фракции - 4,1%, содержание органических кислот - 33% и содержание аминокислот - 2%.

Пример получения III
Свекольную мелассу с содержанием свекольного сахара 59%, содержанием бетаина 5,5% и содержанием калия 6,0% в расчете на сухое вещество разделяют на промышленной установке для хроматографического разделения на три фракции:
1. фракцию свекольного сахара с содержанием свекольного сахара 90-92% в расчете на сухое вещество,
2. бетаиновую фракцию с содержанием бетаина от около 45 до 50% в расчете на сухое вещество и
3. фракцию побочного продукта с содержанием свекольного сахара около 22%, содержанием бетаина около 0,7% и содержанием калия около 13,9% в расчете на сухое вещество.

Побочный продукт с pH около 9,5-10 концентрируют до содержания сухого вещества около 70-73% с использованием многофункциональной испарительной системы; на последней стадии используют испаритель с принудительной циркуляцией (Rosenlew). Серную кислоту (96%) добавляют к разбавленной жидкости перед испарением. После испарения жидкость имеет pH около 3,8. Суспензия содержит около 22 мас.% кристаллов. Суспензию кристаллов удаляют декантацией. Верхний слой жидкости из отстойника (ораническая фракция) и отстой (суспензия кристаллов) фильтруют отдельно с помощью пресс-фильтра (Seitz Orion) и фильтров Carlson. При фильтровании отстоявшегося слоя жидкости используют вспомогательное фильтровальное вещество (Kenite 300). Осадок кристаллов, полученный при фильтровании отстоя, имеет содержание сухого вещества около 89%, 30% которого составляет калий. Содержание калия в органической фракции - 3,9%, содержание органических кислот - около 19% и содержание аминокислот -1%.

Пример получения IV
Свекольную барду, полученную при производстве спирта, имеющую содержание калия около 12% в расчете на сухое вещество и величину pH около 5,6, концентрируют до содержания сухого вещества от 59 до 61 мас.% с использованием испарителя с принудительной циркуляцией (Rosenlew). Испарение осуществляют под вакуумом при абсолютном давлении от 120 до 200 мбар. Серную кислоту (96%) добавляют медленно к жидкости до достижения конечного значения pH жидкости около 3,1. В этот момент суспензия содержит около 18 мас.% кристаллов. Кристаллы отделяют отжимной центрифугой, имеющей перфорированный металлический фильтр (Heine). Содержание сухого вещества в осадке кристаллов - около 97%, из которых калий составляет около 32%. Содержание калия в органической фракции - около 5,2%, содержание органических кислот - около 22% и содержание аминокислот - около 3%.

Пример 1
Консервирование на основе кислотности биокислоты
Собирают урожай тимофеевки, режут ее на кусочки около 1 см, обрызгивают желательными добавками и закладывают в лабораторные силосохранилища. В качестве консерванта используют биокислоту в различных концентрациях и обычное количество муравьиной кислоты. Контролем служит фураж без добавления консерванта. После трех месяцев силосохранилища открывают и определяют pH силоса путем экстрагирования определенного количества силоса дистиллированной водой и измерения pH экстракта. Результаты, представленные как среднее из трех параллельных испытаний, показаны в таблице 2.

Результаты показывают, что биокислота влияет на pH, когда используют в количестве примерно более 16 л/т. Когда используют 32 л/т, pH силоса - 4,8, т.е. приблизительно на том же уровне, что и с сильной муравьиной кислотой.

Пример 2
Консервирование на основе биокислоты
Когда условия силосования плохие, фураж портится нежелательными микроорганизмами, которые обширно выделяют газ. Тогда часть сухого вещества силоса теряется как газ, что делает силосование менее экономически выгодным. Влияние биокислоты на потерю сухого вещества фуража при консервировании анализируют измерением образования газа. В начале консервирования образцы отбирают ежедневно, а позднее, когда образование газа замедляется, образцы отбирают не так часто. В этом испытании фураж содержит тимофеевку и райграсе, к которым добавляют различные концентрации биокислоты. Результаты показаны в таблице 3.

Результаты показывают, что биокислота заметно снижает потерю сухого вещества даже, когда ее используют в количестве только 8 л/т, и для тимофеевки, и для райграсса.

Пример 3
Консервирование на основе стимуляции молочнокислой бактерии
Замечено, что биокислота оказывает стимулирующее действие на рост молочнокислой бактерии. Если используемый фураж содержит молочнокислую бактерию, нет необходимости добавлять другие микроорганизмы, чтобы получить высококачественный силос и чтобы потери сухого вещества оставались маленькими. Численность полезных микроорганизмов, однако, может быть слишком малой, из-за этого рост вредных микроорганизмов может быть стимулирован биокислотой, а это может привести к порче силоса. Для гарантии наличия эффективной популяции молочнокислой бактерии к фуражу может быть добавлена подходящая бактерия, которая предпочтительно была бы адаптирована к биокислоте.

Пригодность различных молочнокислых бактерий может быть проверена путем выращивания их в присутствии биокислоты и без нее. В настоящем изобретении используют, например, среду, которая содержит травяной экстракт, 1% глюкозы, 1% ксилозы и, факультативно, 1% биокислоты. Рост анализируют измерением оптической плотности при 600 нм после 24-часового культивирования при температуре 28^o С. Стимулирующее действие биокислоты на основе барды на некоторые коммерчески доступные штаммы молочнокислых бактерий показано в таблице 4. Соответствующие данные для биокислоты на основе мелассы приведены в таблице 5.

Пример 4
Консервированиие на основе стимуляции молочнокислой бактерии
Силос из тимофеевки и райграсса готовят с добавлением биокислоты или молочнокислой бактерии (SSV Bio 2 L. plantarum и P. pentosaceus) или того и другого. Величину pH силоса определяют в течение первых восьми дней консервирования. Добавление молочнокислой бактерии оказывает заметное влияние на кинетику pH, в то время как биокислота в количестве, добавленном к фуражу в этом испытании, не дает заметного ускорения падения pH. Добавление кислоты, однако, снижает потерю сухого вещества и в случае тимофеевки, и в случае райграсса. Результаты кинетики pH показаны в таблицах 6 и 7, а по образованию газа - в таблице 8.

Результаты отчетливо показывают, что биокислота является очень эффективным консервантом и тогда, когда ее используют в относительно большом количестве, и даже в меньшем количестве, когда ее используют вместе с подходящей молочнокислой бактерией.

Пример 5
Стиммуляция процессов брожения в рубце
Переваримость и утилизацию кормов жвачными животными in vivo обычно оценивают на основе образования газа in vitro (Khazaal et al., 1993, Anim.Prod. 57, 105-112). Образование газа, вызываемое биокислотой, анализируют следующим образом.

Одиннадцать образцов силоса, обработанных муравьиной кислотой (4 л/т), каждый из которых содержит 1 г сухого вещества, инкубируют в строго анаэробных условиях в жидкости рубца в течение 24 часов (rumen stimulation method, Van Soest, P. , Forage fiber analysis, Agricultural Handbook No. 379, Agricultural Research Service, United States Dept. of Agriculture, 1975). К трем из вышеуказанных образцов, каждый из которых содержит 24% сухого вещества, примешивают 16 л/т биокислоты перед инкубированием. Содержание сухого вещества в биокислоте - 60%, так что биокислота увеличивает содержание сухого вещества в последних образцах на 4% (0,04 г). Образование газа измеряют шприцем. Результаты показаны в таблице 9.

биокислота заметно увеличивает образование газа in vitro в течение 24 часов. Прирост в 12%, показанный в таблице 9, скорее всего связан либо с повышенной микробиологической активностью, либо с селекцией микроорганизмов, чем с дополнительным субстратом как таковым, так как добавление биокислоты как сухого вещества составляет только 0,04 г на 1 г сухого вещества силоса.

В этом испытании измеренная по образованию газа микробиологическая активность повышена в течение первых 24 часов и затем понижена в течение следующих 24 часов. Это может означать, что доступное органическое вещество, присутствующее в сухом веществе силоса, утилизируется более быстро, т.е. корм переваривается быстрее. Чем быстрее переваривается корм, тем больше обычно животное ест, что, в свою очередь, приводит к повышению потребления энергии и продуктивности. Это экономически важно, например, с точки зрения продуктивности жвачных.

Пример 6
Вкусовые качества и стимуляция аппетита
Траву косят и хранят в холодном месте (+4^oC) в течение ночи. На следующий день позволяют температуре травы повыситься до комнатной температуры (+18^oC), добавляют 8 л/т биокислоты и смесь перемешивают. Затем ее предлагают десяти случайно выбранным (дойным) коровам, которые имеют свободный доступ к свежей только что скошенной траве. Неожиданно, все десять коров немедленно начинают поедать обработанную биокислотой траву однодневной выдержки. Это совершенно экстраординарно, так как обычно 2 или 3 коровы из 10 не любят или отказываются поедать новый корм, особенно, когда доступна свежая трава. Следовательно, биокислота имеет заметный улучшающий вкус эффект.

Пример 7
Силос вводят в систему стимуляции рубца in vitro либо как таковой, либо обогащенный биокислотой. Буферное вещество рубца модифицируют на основе методики van Soest (Forage fiber analysis, Agricultural Handbook No. 379, Agricultural Research Service, United States Dept. of Agricultura, 1975) удвоением количества фосфатного буфера. Анаэробный буферный раствор добавляют в бутылки с анаэробной содержащей силос сывороткой, используя 33 мл буферного раствора на 1 г сухого вещества силоса. Закупоренные бутылки инкубируют при +38^oC, после чего 7 мл гомогенизированного содержимого рубца добавляют на 1 г сухого вещества силоса. Культуры осторожно перемешивают в течение 15 минут каждые 2 часа. При испытании измеряют такие параметры, как образование газа, содержание ЛЖК, т.е. количество летучих жирных кислот, и биомасса на основе микроорганизмов. Биомасса на основе микроорганизмов является главным источником белка для жвачных, в котором ЛЖК являются главным источником энергии.

Образование газа анализируют путем измерения шприцем количества газа, образующегося за 24 часа. Количество летучих жирных кислот (ЛЖК) измеряют после 48 часов капиллярным электрофорезом культурального фильтрата.

Биомассу анализируют пуриновым методом следующим образом. Культуры рубца, содержащие 0,9 г силоса тимофеевки или 0,7 г силоса райграсса в расчете на сухое вещество, центрифугируют для концентрирования получаемой биомассы, лепешку промывают водой и высушивают в токе воздуха при 40^o C. К высушенному остатку добавляют 5 мл 70%-ной перхлорной кислоты и стеклянные шарики, все это взбалтывают при 37^oC в течение 60 минут и инкубируют при 95^oC в течение 60 минут. Лепешки разрушают, добавляют 35 мл 0,0285 М NH₄H₂PO₄, бутылки встряхивают и снова продолжают инкубирование при 95^oC в течение 15 минут. Экстракты фильтруют через фильтр Whatman 41, а фильтрат центрифугируют при скорости вращения 10000 об./мин (ротор ss-34) в течение 30 мин. Пятьдесят (50) мкл фильтрата смешивают с 500 мкл 0,4 М AgNO₃ и 9 мл 0, 2 М NH₄Н₂РO₄ в стеклянной пробирке центрифуги. Получают пуриновый осадок, выдерживают его в течение ночи при температуре выше +4^oC. Смеси затем центрифугируют в течение 40 минут при скорости 10000 об./мин (ротор ss-34). Отделенные слои жидкости удаляют, а лепешки промывают 10 мл разбавленной H₂SO₄, pH 2. Осадки затем растворяют в 10 мл 0,5 н. HCl путем инкубирования при 95^oC в течение 30 минут. При этих условиях пурин растворяется и осаждается AgCl. Оптическую плотность осветленной отделенной жидкости измеряют при 260 нм. Чистые бактериальные культуры анализируют на пурин подобным образом, а на азот - методом Kjeldahl, чтобы получить коэффициент превращения пурина в микробный азот и сухое вещество.

Полученные результаты показаны в таблицах 10, 11 и 12.

Наиболее важно то, что обработанный биокислотой силос дает до 10% больше ЛЖК, чем силос, обработанный муравьиной кислотой. Это является следствием значительного стимулирующего влияния, которое биокислота оказывает на микробиологическую ферментацию, а также уменьшения образования газа при ферментации в рубце. Положительный эффект является еще более ценным, если принять во внимание то, что в расчете на сухое вещество с биокислотой образуется больше силоса на 1 кг свежего фуража, чем с известными добавками к силосу. При всех испытанных концентрациях биокислота также повышает выход биомассы на основе микроогранизмов.

Реферат

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве для консервирования фуража и улучшения утилизации фуража фракцией, полученной из барды и мелассы. Фракция может быть использована в смеси с фуражом или использована вместе с микроорганизмом, который стоек к кислотности фракции и продуцирует кислоту. Фракция имеет рН ниже приблизительно 5,0, содержит органические кислоты в количестве около 18-45 вес.% по сухому веществу и калий в количестве около 3-5,5 вес.%. Использование фракции из мелассы и барды для консервирования фуража оказывает стимулирующее действие на рост микроорганизмов, что увеличивает переваримость корма, усиливает его потребление животными. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 12 табл.

Формула