AT267304B

AT267304B - Verfahren zur Herstellung eines proteinbildenden Futtermittels für Wiederkäuer

Info

Publication number: AT267304B
Application number: AT830566A
Authority: AT
Inventors: Clemens Dr Heller; Paul Reiners
Original assignee: Pfeifer & Langen
Priority date: 1966-09-01
Filing date: 1966-09-01
Publication date: 1968-12-27

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines proteinbildenden Futtermittels aus Zuckerrübenschnitzeln und einer wässerigen Harnstoff-Phosphat-Melasse-Lösung für Wiederkäuer.

Schon vor rund 75 Jahren haben O. Hagemann und N. Zuntz die Beobachtung gemacht, dass Wiederkäuer in der Lage sind, in ihrem Pansen aus nichtproteinartigen Stickstoffverbindungen Mikrobenprotein aufzubauen, das auf dem weiteren Verdauungswege als vollwertiges Protein ausgenutzt wird.

Später wurden die Vorgänge unter anderem von W. Völtz, W. Klein und von Nehring in Tierversuchen nachgeprüft und bestätigt. Klein hat die Umsetzung im Pansen unter dem Gesamtbegriff"Zymo- gene Symbiose" zusammengefasst (Vergleiche K. Nehring :"Lehrbuch der Tierernährung und Futtermittelkunde" [1963], S. 241).

Wirtschaftlich ausgenutzt wurden in Deutschland diese Erkenntnisse Ende der 1930er Jahre im Zuge der damaligen Autarkiebestrebungen. Man stellte sogenannte"Amidschnitzel"her. Sie bestanden aus melassierten Trockenschnitzeln von Zuckerrüben mit 15% Harnstoffzusatz. Diese"Amidschnitzel"waren die Grundlage für das"Amid-Mischfutter", das 6% Harnstoff enthielt und sich nur bedingt bewährte.

In den Nachkriegsjahren hatte die Harnstoff-Verfütterung in Deutschland wegen der besonders gelagerten Preisrelation zwischen Protein und Energieträgern keine Bedeutung mehr. Im Ausland, so in den osteuropäischen Staaten, in Südafrika und in den Vereinigten Staaten von Nordamerika nahm sie jedoch einen grossen Umfang an.

Die Harnstoff-Verfütterung erfolgt vorwiegend eingemischt an einen flüssigen Trägerstoff, z. B.

Melasse, oder mechanisch eingemischt in Trocken-Kraftfutter. 1 t Harnstoff entspricht im N-Gehalt rund 6 t Sojaschrot. Das würde bedeuten, dass durch die 142000 t Harnstoff, die 1963 inUSA in der Wiederkäuerfütterung eingesetzt waren, rund die sechsfache Menge, d. h. 852000 t Sojaschrot, ersetzt werden konnten.

Als Fütterungsregel gilt bisher, dass die Harnstoffmenge 10/0 der Trockensubstanzmenge der Tagesfutterration nicht überschreiten soll.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein proteinbildendes Harnstoff-Futtermittel zu schaffen, das einfach herzustellen, preiswert, auch in grösseren Mengen gut verträglich ist, allen Forderungen der modernen Tierernährungswissenschaft Rechnung trägt und damit auch hohe Sicherheit gegen Tierverluste und-schaden bietet.

Zu diesem Zweck besteht die Erfindung darin, dass noch feuchte (Trockensubstanzgehalt von 13 bis 25je, vorzugsweise 17%) und heisse (60 bis 700 C) gepresste Diffusionsschnitzel von Zuckerrüben mit einer aufgesprühten Harnstoff-Phosphat-Melasse-Lösung von 70 bis 800 C mit einem Trockensubstanzgehalt von 70 bis 80% imprägniert und nach vollständiger Durchdringung der Schnitzel mit der Lösung getrocknet

werden.

Aus der USA-Patentschrift Nr. 2,748, 001 ist zwar die Verwendung von wässerigen Lösungen von Phosphorsäure oder Phosphaten, Harnstoff und Melasse als proteinbildendes Beifutter bekannt. Vorzugsweise war hiebei aber daran gedacht, ein solches Beifutter den Wiederkäuern als Tränke zu verabfolgen, auch dann, wenn nach einem gleichzeitigen Vorschlage die Melasse-Harnstoff-Phosphat-Lösung zunächst auf feste Trägerstoffe, z. B. getrocknete Rübenschnitzel aufgetrocknet wurde. Dabei können aber die einzelnen Komponenten weder so in die Trägersubstanz eindringen, noch von ihr an das Tier abgegeben werden, wie es durch die Erfindung erzielt wird.

Die österr. Patentschrift ?. 190785 beschreibt ein Futtermittel, bei welchem auf ein Grund- oder Beifuttermittel, z. B. Zuckerrübenschnitzel, als Eiweissaustauschstoff Saturationsschlamm und Harnstoff, gegebenenfalls auch Melasse und andere Zusätze, aufgebracht werden.

Der Kalkschlamm der Zuckerindustrie ist jedoch nicht geeignet, die Proteinsynthese aus Harnstoff im Pansen zu fördern. Die österr. Patentschrift beschränkt im übrigen die Harnstoffanwendung nicht auf den Wiederkäuer. Nur in dessen Vormägen kann aber die Proteinsynthese aus Harnstoff durch Mikroorganismen erfolgen. Darüber hinaus ergibt die Mischung eines Scheideschlammes mit den übrigen Bestandteilen-nach dem Beispiel in der rechten Spalte oben auf S. 2 der Patentschrift etwa 16 Gew.-Teile Scheidesaturationsschlamm, 30 Gew.-Teile Melasse und 15 Gew.-Teile Harnstoff-ein Gemisch von gelöstem Harnstoff in Melasse und Calciumkarbonatkristallen.

Nur die gelösten Stoffe dieser Mischung können aber in die nassen Schnitzel eindiffundieren.
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Teil des Harnstoffes bei den hohen Temperaturen im Trommeltrockner in NHS und C02 aufgespalten wird und dadurch für das Verfahren verlorengeht. Gleichzeitig bewirkt der hohe Kalkgehalt des Scheideschlammes ein Calcium-Phosphor-Verhältnis, das insbesondere bei Milchkühen zwangsläufig zu Erkrankungen führt (Skelettveränderung, Milchfieber, Sterilität usw.). Erkenntnisse oder Anregungen in Richtung der Erfindung konnten also auch hieraus nicht gewonnen werden.

Die Erfindung geht von der klaren Erkenntnis aus, dass der Harnstoff nur dann zum Aufbau von Proteinbausteinen dienen kann, wenn ausreichende Mengen Energie in Form von Kohlenhydraten vorhanden sind und der Harnstoff nicht stossartig dem Tier verabfolgt wird. Er muss vielmehr anteilig mit seinen Begleitstoffe allmählich im Pansen in Freiheit gesetzt werden. Eine plötzliche Überschwemmung des tierischen Organismus mit übergrossen Harnstoffdosen wird durch das neue Verfahrensprodukt zuverlässig vermieden. Hiedurch gestattet die Erfindung gefahrlos eine wesentliche Erhöhung der je Mahlzeit verabreichten Harnstoffmengen.

Da bei dem erfindungsgemässen Futtermittel auch die Mineralstoffe und Spurenelemente tief in das Zellgewebe der Diffusionsschnitzel eingelagert sind, werden diese ebenfalls langsam an die Mikroorganismen des Pansens abgegeben. Dadurch wird ein optimales Gärungsmilieu geschaffen, in dem der Zelluloseabbau sowie die Protein- und Vitaminsynthese kontinuierlich ablaufen.

Die Erfindung offenbart hiernach erstmalig einen Weg, die Harnstoffmenge im Futter und damit die Proteinsynthese im Pansen wesentlich heraufzusetzen, ohne dadurch die Gesundheit der Tiere oder die Beschaffenheit der tierischen Erzeugnisse zu gefährden. Hiezu liegen Untersuchungen des Institutes für Pharmakologie und Toxikologie der Tierärtzlichen Hochschule, Hannover, und der Bundesanstalt für Fleischforschung, Kulmbach, vor.

Im nachstehenden wird das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren im einzelnen beschrieben :
Die Imprägnierung wird hergestellt aus :
50-70% Melasse, vorzugsweise etwa 61 - 550/0,
15-30% Harnstoff, vorzugsweise etwa 21, 5% (bezogen auf reinen Harnstoff mit 46% N-Gehalt), 15 - 200/0 Natrium-Phosphat-Lösung, vorzugsweise etwa 17, 5 - 160/0.

Als Melasse findet normale handelsübliche Melasse oder vorzugsweise sogenannte Quentin-Melasse Verwendung. Die Quentin-Melasse unterscheidet sich von der handelsüblichen Melasse dadurch, dass durch Ionen-Austausch ein Teil der in der Melasse befindlichen K- und Na-Ionen durch Mg-Ionen ersetzt worden sind. Die Melasse ist dadurch weiter entzuckert als die bisher übliche. Vor allem ist aber für die physiologischen Vorgänge im Wiederkäuermagen der höhere Anteil von Mg sehr wichtig. Die Melasse hat einen Trockensubstanzgehalt von 75 bis 85elm. Davon sind zirka 45 bis 50 % Saccharose, während der Rest der Trockensubstanz Nichtzuckerstoffe sind.

Ausser Mineralstoffen enthält Melasse noch Glutaminsäure bzw. Pyrrolidoncarbonsäure, Leucin.

Isoleucin, Asparaginsäure, Glykokoll, Valin und y-Aminobuttersäure.

Die Zugabe des Harnstoffes erfolgt entweder in kristalliner Form oder in einer wässerigen Lösung mit einem Harnstoffgehalt von zirka 50 bis 60lao, die zur Vermeidung einer Auskristallisation auf 60 bis 700 C erhitzt ist.
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gesetzt werden.

Die drei Komponenten Melasse, Harnstoff und Phosphate ergeben mit ihrem Wassergehalt eine Lösung, deren Trockensubstanzgehalt bei etwa 70 bis 801o liegt bei einem pH-Wert von rund 7.

Durch Aufheizen auf eine Temperatur von 70 bis 800 C wird dieses Gemisch in Lösung gebracht. In diese Lösung werden wahlweise als vierte Komponente Hefekulturen in fester oder flüssiger Form eingebracht. Flüssige Hefen mit einem Trockensubstanzgehalt bis zu 20% werden z. B. der Imprägnierlösung in Anteilen von 10 bis Solo zugesetzt, wodurch diese Lösung eine weitere Verdünnung erfährt.

Die Figur veranschaulicht schematisch, wie die gepressten Diffusionsschnitzel mit der Lösung behandelt werden. Die gepressten, feuchten und heissen Diffusionsschnitzel bestehen aus dem im wesentlichen unverletzten Zellgewebe der Zuckerrüben und haben einen Trockensubstanzgehalt von 13 bis 25%, vorzugsweise von 17%. Sie haben bei der Vermischung mit der Lösung eine Temperatur von 60 bis 700 C.

Die auf etwa 70 bis 800 C aufgeheizte Lösung wird im Verhältnis von 7 bis 10 kg, vorzugsweise etwa 8,3 kg, auf 100 kg gepresste Diffusionsschnitzel durch Aufsprühen fein verteilt zugesetzt.

Während und nach der innigen Vermischung der Imprägnierlösung mit den gepressten Diffusionsschnitzel tritt folgender Vorgang ein :
Zunächst dringt die konzentrierte Imprägnierlösung in das verletzte Zellgewebe der Diffusionsschnitzel ein, dann aber auf dem Wege der Dialyse bzw. Diffusion auch in die grösstenteils erhalten gebliebenen Kapillaren und das unverletzte Zellgewebe der Schnitzel. Die bewegende Kraft sind das Konzentrationsgefälle der konzentrierten gelösten Substanzen der Lösung zu dem wässerigen Zellinhalt und der dadurch bedingte erhebliche osmotische Druck. Auf diese Weise wird die erforderliche und erfindungsgemäss angestrebte völlig homogene Verteilung und Einlagerung der Komponenten der Im-
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in der zellulären und interzellulären, Schnitzelsubstanz erreicht. Eine spätere mechani -sche Entmischung ist ausgeschlossen.

Die einzelnen Komponenten der Imprägnierlösung können auchge- trennt oder in teilweiser Vormischung in entsprechender Menge angemischt werden.

Im Anschluss daran wandern die so behandelten Schnitzel in handelsübliche Trockentrommeln und werden dort bis auf einen Trockensubstanzgehalt von 87 bis 95je, vorzugsweise 90%, getrocknet. Dabei erwärmen sich die Schnitzel bis auf eine Temperatur von etwa 1000 C, wodurch etwa noch unvollständige Diffusions- und Absorptionsvorgänge weiter beschleunigt und beendet werden. Im Anschluss an die
Trocknung erfolgt die Vermahlung und Zumischung eines aus stabilisierten Vitaminen bestehenden Kon- zentrates. Ein etwa gewünschter Zusatz von Hefe kann gleichzeitig auch an dieser Stelle erfolgen, z. B. in Form von 2 bis 6% trockener pulverförmiger Hefe, z. B. Bierhefe. Abschliessend erfolgt eine leichte Melassierung zur Staubbindung und Erhöhung der Schmackhaftigkeit, sowie gewünschtenfalls eine Pelletierung.

Ein entscheidender Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Mikroorganismen des Pansens die für ihr maximales Wachstum erforderlichen Nähr-, Mineral- und Wirkstoffe, darunter Harnstoff, Kohlenhydrate, Mineralien und Spurenelemente, kontinuierlich zur Verfügung haben. Diese gleichmässige Bereitstellung schafft beste Vorraussetzungen für das Wachstum der Mikroorganismen in einem optimalen Nähr- und Wirkstoffmilieu und damit für den Aufbau essentieller Aminosäuren.

Allgemein gesprochen, ermöglicht die Erfindung, etwa 1/3 bis 1/2 des gesamten Bedarfs an Rohprotein in der Wiederkäuerfütterung durch Harnstoff zu ersetzen. Das ist wesentlich mehr, als nach der bisherigen Fütterungsregel als zulässig galt. Erreicht wird dieses Ziel ohne Beeinträchtigung der Leistungen an Milch und Fleisch, dessen Qualität sogar verbessert wird.

Bei der Verfütterung der neuen Harnstoffschnitzel können die in den Pansen gelangten Futterschnitzel den bei der Trocknung kristallisierten Inhalt ihres Zellgewebes, die Imprägnierlösung, nicht stossweise, sondern nur ganz allmählich unter der Einwirkung fermentativer Vorgänge freigeben. Das bedeutet, dass eine plötzliche Überschüttung mit Harnstoff, wie sie bei nur lose anhaftendem Harnstoff erfolgen kann, nicht mehr möglich ist. Die nachteiligen Folgen einer stossartigen Freigabe von Harnstoff, durch den die Verdauungsvorgänge empfindlich gestört werden, werden damit völlig ausgeschaltet.

Die Erfindung verbessert auch die Rohfaserausnutzung des normalen Futters. Dadurch können an der Menge der üblichen Futtermittel Einsparungen erzielt werden.

An hunderten von Tieren, insbesondere Jungbullen, systematisch durchgeführte Fütterungen mit dem neuen Verfahrenserzeugnis ergaben tägliche Gewichtszunahmen von 1300 bis 1400, maximal bis etwa 1500 g. Die Tiere wurden dabei etwa vom vierten Lebensmonat ab an das erfindungsgemässe Futter zunächst gewöhnt und erhielten dann mit seiner Hilfe tägliche Harnstoffgaben von 120 bis 180 g über 8 Monate und länger.

Die nach der Erfindung hergestellten Schnitzel stellen daher einen bedeutenden Fortschritt dar. Die besondere Art der technischen Herstellung sowie die spezifische ernährungsphysiologische Wirkungsweise sichert die"Zymogene Symbiose"im Wiederkäuerpansen. Damit wird ein völligneuerWegbeschrit- ten.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines proteinbildenden Futtermittels für Wiederkäuer aus Zuckerrüben-
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presste Diffusionsschnitzel von Zuckerrüben mit aufgesprühter Harnstoff-Phosphat-Melasse-Lösung von 70 bis 800 C mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 70 bis 80% imprägniert und nach vollständiger Durchdringung der Schnitzel mit der Lösung getrocknet werden.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieHarnstoff-Phosphat-Me- lasse-Lösung aus Harnstoff, einer durch Erwärmung einer Salzmischung aus zwei Teilen Na2HP04x 12 H20 und einem Teil Na H2 PO x 2 Hp hergestellten Phosphatlösung und Melasse mit einem Trockensubstanzgehalt von 75 bis ho besteht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Harnstoff-Phosphat-Melasse-Lösung einen pH-Wert von etwa 7 aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Quentin-Melasse Verwendung findet.