Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tierfutters ausgewogener Zusammensetzung.
Gegen die Flüssigfütterung wurden früher immer wieder Bedenken geäussert, Bedenken vor allem in bezug auf Haltbarkeit und Hygiene. In integrierten Betrieben ist dagegen der Wert der Flüssigfütterung schon vielfach bewiesen worden. In diesen grossen Tierproduktionsstätten wird das Futter in Form von Flüssigfutter oder Brei täglich aufbereitet.
Ein komplettes Flüssigfütterungssystem war schon sehr lange auch in den sogenannten Käserei-Mastbetrieben verwirklicht. Der Molke und der Magermilch werden alle gewünschten Komponenten beigemischt und in flüssiger Phase in den Futtertrog, beispielsweise von Schweinen, geleitet. Durch die tägliche Aufbereitung fallen vor allem die Probleme der Haltbarkeit weg.
Noch weiter verbreitet war ursprünglich die bäuerliche Schweinehaltung. Das Schweinefutter wurde täglich gekocht und warm verfüttert.
Obwohl sich die Flüssig- sowie die Trockenfütterung in verschiedensten Betriebsformen bewährt haben, zeigt sich mit sehr grosser Deutlichkeit, dass beide Fütterungsformen von einer genügenden Proteinversorgung abhängig sind. In den letzten Jahrzehnten ist weltweit eine immer stärkere Spezialisierung in der Erzeugung und Gewinnung der Grundnähr- und Futtermittel feststellbar, so dass die Versorgungslage heute sehr grossen Schwankungen unterworfen ist.
Das Protein nimmt deshalb eine Sonderstellung ein, weil es in den einzelnen Grundfuttermitteln in sehr unterschiedlichen Anteilen enthalten ist. Bezogen auf die Erfordernisse einer modernen, intensiven Tierzucht und Tiermast, stellt man in den meisten pflanzlichen Grundfuttern einen grossen Mangel an Protein fest. Die bedeutendsten Ausnahmen bilden Sojabohne und andere Leguminosen, die einen hohen Proteingehalt aufweisen. Ein Mangel an Sojabohne hat deshalb bei gleichzeitigen Versorgungslücken von Fischmehl den gegenwärtigen Proteinmangel ausgelöst.
Die starken Schwankungen in der Proteinversorgung werden mit grosser Wahrscheinlichkeit auch in nächster Zukunft anhalten. Diese starken Schwankungen könnten durch eine Diversifikation im Anbau der Grundfuttermittel ausgeglichen werden. Diesem Vorteil der Diversifikation stehen jedoch verschiedene bekannte Nachteile entgegen.
Es ist schon sehr lange bekannt, die Neben- oder Abfallprodukte von Brennereien und Brauereien, die sogenannte Schlempe, als relativ hochwertigen Proteinlieferant zu verwenden. Nachteilig wirkt sich vor allem das teilweise beschränkte und jahreszeitlich variierende Angebot dieser Schlemme aus.
So ist es auch seit einigen Jahren bekannt, auf der Basis von Erdöl, auf biologischem Wege, mittels Hefe oder anderen Mikroorganismen ein Eiweisskonzentrat zu gewinnen. Diese sogenannten Alkanhefen werden gegenwärtig auf ihre Verträglichkeit geprüft und sind deshalb erst in kleineren Mengen erhältlich. Da es sich bei der Alkanhefeherstellung um einen komplizierten Prozess handelt, sind nur einige Grossanlagen geplant.
In neuerer Zeit ist verschiedentlich vorgeschlagen worden, mit Kartoffeln, Kartoffelschalen usw. über die Verhefung ein Eiweissfuttermittel zu separieren. Durch diese Verfahren wird Nähr- bzw. Futterhefe aus stärkehaltigen Rohstoffen und Produkten hergestellt, indem man zur Verzuckerung der Stärke durch Kochen, Druckerhitzen oder mechanische Behandlung eine Maische herstellt und dann eine enzymatische Hydrolyse durchführt.
Die verzuckerte Maische wird durch Filtration und Nährsalzzusatz ohne Zwischenbehandlung der kontinuierlichen Verhefung zugeleitet, wobei für die Verdünnung des Nährsubstrats wiederum Filtrat verwendet werden kann. Als Organismus wird Hefe, z. B. Candida utilis, eingesetzt. Die anfallender eiweisshaltigen Rückstände (Pülpe) können getrocknet oder direkt der Tierfütterung zugeführt werden.
Mit diesem Verfahren kann wohl ein Proteinkonzentrat hergestellt werden. Man erhält aber durch die aufwendigen Verfahrensschritte ein sehr teures Futtermittel. So braucht insbesondere die Druckerhitzung resp. das Kochen der Rohstoffe eine grosse Wärmemenge. Die Separierung der Hefe von den übrigen Rückständen ist schwierig. Die Trocknung der separierten Hefe braucht wiederum Energie.
Dieses Verfahren ist deshalb nur mit einem an sich billigen Grundstoff wie Kartoffel resp. Kartoffelschalen sinnvoll, die einerseits relativ rasch verwertet werden müssen und anderseits hohe Aufwendungen für Trocknung und Separierung erfordern.
Alle genannten Verfahren sind deshalb nur sehr beschränkt verwendbar. Weder die Gewinnung der Hefe aus Futterrohstoffen noch die Verwendung der beschränkt anfallenden Schlempe vermag die gegenwärtige Mangelsituation auf dem Futtermittelmarkt zu beheben.
Die Erfindung ermöglicht nun die Nachteile der bekannten Verfahren zu beheben und schlägt ein Verfahren zur Herstellung eines Tierfutters ausgewogener Zusammensetzung, insbesondere bezogen auf Protein- und Kohlehydratgehalt, vor, das Engpässe in der Proteinversorgung zu beheben vermag und zudem eine wesentliche Rationalisierung der Fütterung erlaubt.
Die Möglichkeit, die Erfindung auch bei der Herstellung von Trockenfutter zu verwenden, ist ein sehr grosser Vorteil.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein stärkehaltiger Grundfutteranteil K in einer Flüssigkeit eingeweicht wird und dessen Stärkeanteil durch enzymatischen Abbau in Zucker umgewandelt und ein Nährsubstrat gebildet und durch Zugabe von Mineralsalzen und Impfung von Hefe oder anderen Mikroorganismen in das Nährsubstrat ein mit dem Mikroorganismus durchwachsenes Substrat, genannt Substrat, erzeugt wird.
Die Erfindung erlaubt auf überraschend einfache Weise ein Tierfutter ausgewogener Zusammensetzung herzustellen mit dem verblüffenden Vorteil, dass ein Teil der im Tierfutter selbst normalerweise vorhandenen Stärke in Protein umgewandelt wird und so z. B. mit ein und demselben Grundfutter eine ausgewogene Zusammensetzung von insbesondere Protein und Stärke erzeugt und als Ganzes verfüttert werden kann.
Die Verhefung eines Teils der Stärke im Grundfutteranteil K , der z. B. aus Getreide, Knollen- und Wurzelprodukten zusammengesetzt ist, kann nun mit Hilfe von Hefe und anderen Mikroorganismen mit dem gewohnten Grundfutter direkt in der Futteraufbereitung geschehen. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann ein Tierfutter hergestellt werden, das ideale Voraussetzungen für die Flüssigfütterung aufweist. Das Verfahren kann aber auch als wesentlicher Bestandteil in der Herstellung eines Pasten- oder Trockenfutters eingesetzt werden.
Durch die Verwendung von stärkehaltigen, allenfalls zukkerhaltigen Rohmaterialien, aus denen das Grundfutter besteht, kommt man nun in den meisten Anwendungsfällen ohne zusätzliche eiweissreiche Komponenten aus.
Durch eine Vermehrung der Hefe im kohlehydratreichen Grundfutteranteil K erreichen wir ein ausgewogenes Futter in bezug auf Energie und Protein. Eventuell fehlende Aminosäuren, Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente usw. werden wie bis anhin vorzugsweise dem übrigen Grundfutter F zugesetzt. Bei der erfindungsgemäss bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Verfütterung primär in Pasten- oder Flüssigform durchgeführt, um so weitere Verarbeitungskosten zu sparen.
Die Erzeugung von Protein mittels Verzuckerung und an schliessender Verhefung eines stärkehaltigen Produktes wird auf die an sich bekannte Weise durchgeführt.
Bei den bekannten Verfahren muss nach der Verhefung die Hefe mit relativ komplizierten Verfahren gewonnen werden. Ferner muss die gewonnene Hefe, z. B. durch Trocknung, in eine Form gebracht werden, die es erlaubt, die Hefe lagerund transportfähig zu machen.
Der Kern des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass das auf pflanzlicher Basis aufgebaute, hefedurchwachsene Substrat in Kombination mit dem übrigen Grundfutter F als Ganzes an die Tiere verfüttert wird.
Weder der Grundfutteranteil K noch das übrige Grundfutter F stellen einzeln oder als Mischung aus beiden vor der Verhefung vom Grundfutteranteil K ein ausgewogenes Tierfutter in bezug auf Protein und Stärke dar.
Aus betriebsbedingten Gründen ist es denkbar, dass in vielen Fällen anstelle einer Futtermischung nur eine einzelne oder mehrere bevorzugte Komponenten des Grundfutters als stärkehaltiger Grundfutteranteil K behandelt werden.
Das Grundfutter selbst kann grundsätzlich aus einer einzigen Futterkomponente bestehen, z. B. Gerste oder Mais usw.
Der stärkehaltige Grundfutteranteil sowie das übrige Grundfutter sind dann aus derselben stärkehaltigen Komponente.
Der grosse Fortschritt des erfindungsgemässen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass keine spezifische Bedingung an das Grundfutter gestellt wird, ausser der einen, dass der Grundfutteranteil K stärkehaltig oder zuckerhaltig sein muss. In der Grosszahl der gegenwärtig produzierten Futtermittel ist dies der Fall.
Die meisten erntereifen Futtermittel weisen in der Regel einen zu hohen Feuchtigkeitsgehalt auf, was eine längere Lagerung derselben erschwert. Das Futtermittel wird deshalb getrocknet. Anderseits ist bekannt, Futterrohstoffe in feuchtem Zustand zu lagern, z. B. in Form von Maissilage. Die Silage ist bei rationeller Durchführung billiger als die Trockenlagerung, weil die Trocknungskosten entfallen. Es ist nun gerade ein Vorzug des erfindungsgemässen Verfahrens, dass die Verarbeitung von feuchten bis flüssigen Rohmaterialien die Verbreitung für die enzymatische Behandlung und Verhefung abkürzt und damit das Verfahren verbilligt werden kann.
Somit muss für die Behandlung von Feuchtgetreide, Kartoffeln, Tapiokawurzeln usw. weder für die Lagerung des Rohmaterials noch für die Gewinnung des Proteins Trocknungsenergie aufgewendet werden.
Insbesondere die Verwertung der betriebseigenen Futtermittel erfährt durch das erfindungsgemässe Verfahren eine starke Aufwertung. Es erlaubt einem Betrieb, diejenigen Futterpflanzen anzubauen, die einen maximalen Futterertrag erzielen, und nachher das eigene Futter in einen für die Fütterung optimalen Zustand zu bringen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann nun noch auf verschiedene sehr vorteilhafte Weisen weiterausgebildet werden.
In der Regel wird praktisch alle Stärke des Grundfutteranteils K in Zucker umgewandelt. Es ist aber denkbar, dass in gewissen Fällen nur ein Teil der Stärke des Grundfutteranteils K in Zucker umgewandelt wird, indem z. B. ein Teil in einen zweiten Behälter gebracht wird. Es ist auch nicht in allen Fällen erforderlich, alle Zucker in Protein umzuwandeln.
Die Verhefung dauert normalerweise mehrere Stunden. Nach einer fixierten Zeit kann der Verhefungsvorgang z. B. durch Veränderung der Temperatur gestoppt werden. Dadurch entsteht ein Substrat mit einem gewünschten Zuckeranteil.
Für viele Produkte ist es sehr vorteilhaft, wenn das Grundfutter in grösseren Stücken eingeweicht wird, um es erst nach der Einweichung in die gewünschte Feinheit zu bringen. Es kann so gegenüber der Vermahlung in trockenem Zustand sehr viel Energie gespart werden.
Es hat sich in den meisten Fällen als genügend wirksam erwiesen, den Grundfutteranteil K mit Wasser in einer Temperatur von anfänglich etwa 95 C zu vermischen, um es anschliessend bei etwa 70 bis 80 C einzuweichen.
Einer der hauptsächlichsten Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens liegt in seiner universellen Anwendbarkeit.
Das gewonnene Substrat, das die Gesamtheit von Hefe und Rest des Nährsubstrates darstellt, kann eingedickt in eine pastöse Form gebracht werden. Allenfalls kann es sogar getrocknet, insbesondere aber in einem integrierten Tierproduktionsbetrieb in warmem Zustand den Tieren als Flüssigfutter verfüttert werden. Es ist ohne weiteres möglich, das eingedickte oder sogar getrocknete Substrat in das übrige Grundfutter F als Trockenfutter zu mischen und den Tieren zu verfüttern. Die bekannten Fütterungstechniken können ergänzt und verbessert werden.
Das Substrat kann, wenn erforderlich, zu jeder gewünschten Feinheit vermahlen werden.
Für jede Tierart wird eine eigene Zusammensetzung des Futters, insbesondere in bezug auf Protein und Stärke, ver langt. W eiter werden auch Alter der Tiere, ob es sich um Zucht oder Mast handelt, klimatische Einflüsse usw. berücksichtigt, um letztlich durch ein Minimum an Futtermitteln und Zeit eine optimale oder maximale Produktion von marktkonformem Fleisch und anderen Produkten zu erhalten.
Der Grundfutteranteil K soll deshalb jedem Bedarfsfall angepasst werden. Der Grundfutteranteil K kann zwischen 10 und 80% des Tierfutters betragen. In den meisten Fällen liegt er etwa zwischen 20 und 50%.
Es hat sich als ausserordentlich vorteilhaft erwiesen, die Menge des Grundfutteranteils K in bezug auf die Menge des Tierfutters derart zu bemessen, dass nach der Verhefung des Grundfutteranteils K und allfälliger Vermischung mit dem übrigen Grundfutter F sich eine für eine Tierart usw. spezifisch ausgewogene Zusammensetzung von Protein und Stärke ergibt und direkt der Verfütterung zugeführt werden kann.
Die Menge der Nährstoffe der einzelnen Grundfutter ist allgemein bekannt. Der Umsatz von Stärke in Hefebiomasse ist von der Art des Grundfutters abhängig. Die entsprechenden, aus der Fachliteratur entnehmbaren Werte bestimmen die Grundfuttermenge K sowie die Menge des übrigen Grundfutters F . Bei Grundfuttermischungen, wenig bekannten Grundfuttern usw. kann der genaue Anteil von K und F allenfalls in einem Laborversuch, durch Verhefung einer kleinen Menge des Grundfutters, ermittelt und das Verhältnis auf die benötigte Tierfuttermenge übertragen werden.
Für den Fachmann ist es somit leicht, die Menge des Grundfutteranteils K und des übrigen Grundfutters F zu ermitteln, indem er neben den von ihm bis anhin berücksichtigten Faktoren die in der Verhefung bekannten Werte für den Umsatz von Stärke in Hefebiomasse mit berücksichtigt.
Für gewisse Tiergruppen wäre es weiter denkbar, dass nur ein Teil der Stärke des Grundfutters verheft wird, so dass ohne Zumischung von weiterem Grundfutter eine ausgewogene Zusammensetzung in bezug auf Protein und Stärke entsteht und direkt der Verfütterung zugeführt werden kann.
Um die erforderliche Hefemenge für die Impfung zu reduzieren, kann zur Impfung des Nährsubstrates ein Teil des vorherigen mit Hefe durchwachsenen Substrates verwendet werden.
Bekanntlich braucht es für das Hefewachstum eine relativ grosse Nährsalzmenge sowie eine entsprechende Zusammensetzung.
Vorzugsweise soll nun dem Grundfutteranteil K eine optimale Nährsalzmenge zugegeben werden, so dass diese nach abgeschlossener Verhefung im wesentlichen aufgebraucht ist.
Dies hat vor allem den Vorteil, dass die vom Tier benötig ten Mineralsalze in der bisher gewohnten und bewährten Menge in das übrige Grundfutter gemischt werden können.
Von Fütterungsfachleuten allenfalls befürchtete Salzkonzentrationen können so verhindert werden, da die im Verhefungsteil benötigten Salze von der Hefe resorbiert werden.
In einem integrierten Betrieb wäre es weiter auch denkbar, die in Jauche gelösten Mineralsalze zusammen mit deren Flüssigkeit nach der Befreiung von Keimen direkt wieder als Mineralsalzlieferant für die Verhefung zu verwenden.
Infolge des natürlichen Hefewachstums ergibt sich bekanntlich eine Verdoppelung der Hefemenge nach gleichen Zeitabschnitten bis zur Erschöpfung der Nährsubstanzen. Es könnte dabei nun in gewissen Fällen als nachteilig empfunden werden, dass parallel mit der Verdoppelung der Hefemenge eine immer grössere Wärmemenge erzeugt wird. Das optimale Wachstum, insbesondere bei der Hefe, ist in einem sehr kleinen Temperaturbereich, so dass die Kühleinrichtung auf die letzte Phase der Verhefung ausgelegt werden muss.
Um diesen zeitlich beschränkten hohen Energieaufwand vermindern zu können, kann nun auf verschiedene Weise die Hefewachstumsgeschwindigkeit gesteuert werden.
Zum Beispiel ist es möglich, durch Steuern der Luftzufuhr, der Temperatur, der kontinuierlichen Zugabe von Nährsubstrat oder einer Kombination derselben das exponentielle Wachstum in der letzten Phase des Hefewachstums von einer exponentiellen Wachstumsrate in eine lineare Wachstumsrate zu bringen. Dies erlaubt, die Kühleinrichtungen kleiner zu dimensionieren.
Das Verfahren kann nun noch derart weiter ausgebildet werden, indem das mit Hefe verwachsene Substrat chargenweise erzeugt wird.
Weiter kann das mit Hefe verwachsene Substrat in einem quasi kontinuierlichen Verfahren erzeugt werden, indem nach Beendigung der Verhefung nur ein Teil, z. B. 1/, des Substrates, entnommen wird und in einem Vorratsbehälter aufbewahrt wird. Dieselbe Menge wird nach der Entnahme durch frisches Nährsubstrat ersetzt. Nach erfolgter Verhefung wird wieder l/5 des Substrates in den Vorratsbehälter gegeben usw.
Es ist aber auch möglich, das mit Hefe verwachsene Substrat in einem kontinuierlichen Verfahren zu erzeugen, indem dauernd eine gleiche Menge Nährsubstrat hinzugefügt und Nährsubstrat weggenommen wird.
Es wird nun an Hand eines vereinfachten Diagramms Fig. 1 der Verfahrensablauf gezeigt.
Für ein leichteres Verständnis werden die Produkte der einzelnen Verfahrensschritte wie folgt definiert: Grundfutter =
Gesamtheit von allem Futter, das als Ausgangsprodukt für das fertige Tierfutter allenfalls ohne spezielle Zusätze wie
Vitamine, Mineralsalze, Spurenelemente usw. verwendet wird.
Stärkehaltiger Grundfutteranteil K = der Anteil des Grundfutters, der enzymatisch behandelt und verheft wird.
übriges Grundfutter F = der Anteil des Grundfutters, der nicht oder allenfalls nicht vollständig verheft wird.
Maische =
Gesamtheit von Flüssigkeit und stärkehaltigem Grundfut ter nach dem Einweichen Nährsubstrat = teilweise oder vollständig enzymatisch behandelte Maische Substrat =
Gesamtheit des Nährsubstrates, vorzugsweise wenigstens mit einem Teil der Flüssigkeit nach der Verhefung fertiges Tierfutter =
Gesamtheit von Substrat und übrigem Grundfutter F mit den allfällig weiteren üblichen Zusätzen.
Der stärkehaltige Grundfutteranteil K wird in ganzen
Stücken, Körnern oder in Mehlform in den Einweicher ge bracht. Die erforderliche Flüssigkeit wird zugegeben.
Nach a. 1-2 Stunden Einweichzeit wird die Maische in den
Enzymbehandlungsteil gepumpt. Die Umwandlung von Stärke in Zucker durch zugesetzte Enzyme erfolgt sehr rasch, wobei der erste Schritt, die Umwandlung von Stärke in Dextrine, im
Einweichbehälter erfolgt und der für das Hefewachstum geeig nete Zucker vorzugsweise während der Verhefung durch
Enzymbeigabe erzeugt wird. Das nun nach an sich bekannten Schritten zubereitete Nährsubstrat wird in den Verhefungsbehälter gefördert.
Nach erfolgter Lösung aller für das Hefewachstum benötigten Mineralsalze werden Hefen oder allenfalls andere Mikro organismen in das Nährsubstrat geimpft. Je nachdem, welcher Mikroorganismus gewählt wird, ist nach einigen Stunden, allenfalls nach 10-50 Stunden, aller Zucker durch das Wachstum der Hefe aufgenommen und in Hefe-Biomasse umgewandelt worden.
Das nun gewonnene Substrat, also die Gesamtheit der Hefe + Flüssigkeit + übrige Feststoffanteil, ergibt nun zusammen mit dem übrigen Grundfutter F nach allfälliger Mischung das fertige Tierfutter und kann direkt verfüttert werden, wobei die bisher üblichen Zusätze von Vitaminen, Mineralsalzen usw. eventuell auch weitere eiweissreiche Komponenten mit dem übrigen Grundfutter F vermischt werden.
Je nach Fütterungsart wird das übrige Grundfutter benetzt oder trocken belassen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Einweicher, ein Enzymbehandlungsteil und ein Verhefungsbehälter diagrammatisch miteinander verbunden sind.
Je nach den spezifischen Eigenheiten der jeweiligen Vorrichtung resp. Anlage kann z. B. insbesondere bei kleinen Anlagen der Einweicher, der Enzymbehandlungsteil und/oder der Verhefungsbehälter in ein und demselben Behälter angeordnet und der Enzymbehandlungsteil in ein und demselben Behälter angeordnet sein.
In allen Fällen, in denen die Anlage nicht in einem geschlossenen Betrieb mit Flüssigfütterung steht, kann es besonders vorteilhaft sein, dem Verhefungsbehälter eine Eindickresp. Trockeneinrichtung, einen Mischer für trockenes, nasses oder für ein breiiges Produkt nachzuschalten. Auf diese Weise ist eine solche Anlage befähigt, erfindungsgemäss ein Tierfutter in den zur Zeit üblichen Zustandsformen herzustellen und sich so einer Vielzahl von spezifischen Kundenwünschen anzupassen.
Selbstverständlich erlaubt die neuartige Anlage verschiedene Verknüpfungen der einzelnen Elemente. Zum Beispiel kann der Einweicher und das Enzymbehandlungsteil direkt mit dem Mischer verbunden sein. Es kann so z. B. das gesamte Tierfutter eingeweicht und eine Teilmenge ohne enzymatische Behandlung und Verhefung direkt dem Mischer oder der Verfütterung zugeführt werden.
Einweicher, Enzymbehandlungsteil und Verhefungsbehälter werden vorzugsweise mit den üblichen Kontrolleinrichtungen wie Temperaturkontrolle, Pumpen, Durchflussmesser, Rührorgane, Isolation, Heizung usw. ausgerüstet, die für ein einwandfreies Funktionieren erforderlich sind.
Zum leichteren Verständnis wird ein Ausführungsbeispiel einer grösseren, integrierten Flüssigfutterbereitungs- und Verfütterungsanlage beschrieben.
Auf der linken Bildseite ist ein Einweicher 1, der gleichzeitig das Enzymbehandlungsteil 2 ist, ein Verhefungsbehälter 3, ein Mischer oder Flüssigfutterbottich 4 und ein Impfhefebehälter 5 dargestellt. Aus Komponentenzellen 6 wird das Grundfutter in gewünschter Zusammensetzung abgezogen, über eine Chargenwaage 7, einen Speiseapparat 8, einen Magnetapparat 9 und entweder über eine Schlagmühle 10 oder direkt in einen Abscheider 11 gefördert. Am Abscheider 11 wird nun ein stärkehaltiger Grundfutteranteil K über eine Verbindungsleitung 12 direkt in den Einweicher 1 gespiesen. Über eine weitere Verbindungsleitung 13 kann ein übriges Grundfutter F allenfalls zu einem späteren Zeitpunkt direkt in den Mischer oder Flüssigfutterbottich 4 gegeben werden.
Vom Einweicher 1 führt eine Verbindungsleitung 15 in eine Mühle oder Pastenmühle 16, welche die erzeugte Maische in einen Maischenzwischenbehälter 17 abgibt. Über Verbindungsleitung 18 wird die Maische zurück in das inzwischen leer gewordene Enzymbehandlungsteil 2, das vorher als Einweicher 1 eingesetzt war, gepumpt. Von einem Kaltwasseranschluss 19 kann kaltes Wasser direkt in den Einweicher 1 resp. in das Enzymbehandlungsteil 2 gepumpt werden. Das Wasser kann vorgängig in einem Boiler 20 aufgeheizt werden.
Werden wärmestabile Enzyme gebraucht, so können diese direkt aus der entsprechenden Komponentenzelle 6 zusammen mit dem stärkehaltigen Grundfutteranteil K abgezogen und mit ihm vermischt werden. Handelt es sich dagegen um nicht wärmestabile Enzyme, so werden sie als Enzymlösung im gewünschten Zeitpunkt von einem Enzymlösungsbehälter 21 direkt in das Enzymbehandlungsteil 2 gegeben.
Über eine Leitung 25 wird das im Enzymbehandlungsteil 2 gebildete Nährsubstrat in den Verhefungsbehälter 3 gepumpt.
Der Verhefungsbehälter 3 kann alle bekannten, hier nicht näher bezeichneten Einrichtungen von Speisegeräten für Säure, Lauge, Hefe, Antischaum, Heizelemente, Mischorgane, Belüftungseinrichtungen, verschiedene Sonden usw. aufweisen.
Ein wesentlicher Punkt liegt in der Möglichkeit, einen Impfhefebehälter zuzuschalten. Ein Teil des im Verhefungsbehälter 3 gebildeten Substrates wird in den Impfhefebehälter zurückgefördert, wo es als Impfmasse für die nächste Charge bereitsteht. Das Substrat wird über eingezeichnete Verbindungsleitungen gefördert. Das Substrat wird über einen Pasteurisator 50 in den Mischer resp. Flüssigfutterbottich 4 gefördert oder kann in einzelnen Bedarfsfällen direkt über einen Bypass 51 auf ein Mengendosiergerät 52 der einzelnen Tierboxen 53 des Mastbetriebes 54 gepumpt werden.
Das über die Verbindungsleitung 13 beförderte übrige Grundfutter F wird direkt in den Flüssigfutterbottich 4 gebracht, wo nun noch die erforderlichen Zusatzstoffe wie Vitamine, Spurenelemente, Mineralstoffe, Aminosäuren usw.
aus Zellen 60 über eine Waage 61 zugegeben werden und innig mit dem übrigen Grundfutter F , allenfalls auch mit dem Substrat, gemischt und als fertiges Tierfutter mit ausgewogener Zusammensetzung den Tierboxen 53, vorzugsweise in Rationen, zugeleitet werden.
Das Ziel der ganzen Anlage ist eindeutig eine Optimalisierung der Futteraufbereitung einerseits und anderseits der Tiermast selbst. Es ist deshalb naheliegend, dass eine solche Anlage sehr vorteilhaft mit einer eigentlichen Prozesssteuerung ausgerüstet wird. Auf der linken Bildseite ist symbolisch eine Prozesssteuerung 70 sowie ein Kontrollschreiber 71 dargestellt. Je nach Ausbaugrad der Anlage kann für die Fütterungsseite ebenfalls eine Prozesssteuerung 72 eingesetzt werden. Bei besonders grossen Anlagen könnten beide Prozesssteuerungen 70 und 72 als integrierte Prozesssteuerung ausgeführt sein.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Anlage, die eine sehr grosse Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten erlaubt. Es ist bereits erwähnt worden, dass das Grundfutter, das aus den Komponentenzellen entnommen wird, in stückigem oder mehligem Zustand ist, z. B. Gerste, Mais, Hafer, Weizen, Milo, Tapioka, Kleie usw., und als stärkehaltiges Grundfutter K resp. als übriges Grundfutter F verarbeitet sowie verfüttert wird.
Es ist nun auch möglich, die herkömmlichen Flüssigfutterkomponenten aus Lagerbehältern 80 wie Magermilch, Molke, Melasse, Schlempe, Pülpe usw. entweder ganz oder teilweise als stärkehaltiges Grundfutter K über Leitung 82 und oder als übriges Grundfutter über Leitung 83 zu verwenden.
Auf die gleiche Weise kann auch mit den vielen übrigen, normalerweise in stückiger, faseriger usw. Form vorhandenen Grundfutterkomponenten wie Biertreber, Klee, Luzerne, Rüben, Schnitzel, Kartoffel, Silage, Gras usw. erfindungsgemäss behandelt werden, wie dies mit Lagerplätzen 90 gezeigt ist.
Die wenig oder schlecht fiiessfähigen Güter werden über spezielle Förderer 91 geeigneten Zerkleinerungsmaschinen, wie Pastenmühlen 92, Quetscher 93 usw., zugeliefert und über Verbindungsleitung 94 resp. 95 in die Anlage gegeben.
Selbstverständlich wird jeder Bedarfsstelle Wasser über ein nur teilweise eingetragenes Wassersystem 100 zugeführt.
Die erfindungsgemässe Anlage erlaubt eine sehr grosse Anzahl von Kombinationsmöglichkeiten. Ein Teil ist nun beschrieben worden.
Sehr wesentlich ist jedoch, dass es sich in jedem Fall um eine Weiterausbildung des erfindungsgemässen Grundgedankens handelt.
Bei einer Kleinanlage, bei der z. B. der Einweicher, das Enzymbehandlungsteil und der Verhefungsbehälter ein und derselbe Behälter ist, bedarf es bei Verarbeitung einer kleinen Anzahl Komponenten oder eher im Ausnahmefall sogar nur einer einzigen Komponente, wie z. B. Mais, nur geringer apparativer, steuerungs- und regelungstechnischer Elemente. So könnte auch nach abgeschlossener Verhefung das übrige Grundfutter in den genannten Behälter gegeben und mit dem Substrat vermischt und direkt den Masttieren zugeführt werden.
In den Fällen, bei denen das Tierfutter einer grösseren Anzahl Mästereien zugeführt wird, können entsprechende Eindick-, Misch- und allenfalls Trockeneinrichtungen der Anlage nachgeschaltet werden. In diesen Fällen könnte es wünschenswert sein, dem Substrat resp. Tierfutter ein Konservierungsmittel zuzusetzen.
Es wird nun an Hand von vier Beispielen die erfindungsgemässe Futterbereitung gezeigt.
Es wird dabei von einem bestimmten, möglicherweise betriebseigenen Futter ausgegangen. Es müssen die Anteile der unterschiedlich teuren Komponenten bestimmt werden. Selbstverständlich können auch weitere Komponenten gesucht werden, die eventuell jahreszeitlich bedingt günstig sind und in grossen Mengen angeboten werden. Unterschiede im Ernteertrag der einzelnen Komponenten können mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und Anlagen auf sehr ökonomische Weise in ein Tierfutter ausgeglichener Zusammensetzung verwandelt werden.
Beispiel 1
Ein Bestand einer Tiergruppe soll nach ernährungsphysiologisch optimalen Gesichtspunkten bei Zugrundelegung einer Rationenzuteilung mit Flüssigfutter gefüttert werden. Die formelmässigen Angaben sind im wesentlichen aus der Schrift Flüssig-Fütterungstechnik , Verfasser Ernst A. Graf, Steinach entnommen worden.
Das Futter soll die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein a = 13% und einen Energiegehalt, ausgedrückt in Gesamtnährstoffen, von b = 700 GN aufweisen.
Unter Gesamtnährstoffen verstehen wir die Summe der verdaulichen Nährstoffe des Futters in g von einem kg eines Produktes = Verdauliches Eiweiss + verdauliche Rohfaser + verdauliche N-freie Extraktstoffe + 2,3 x verdauliches Fett. Als Grundfutter stehen z. B. eine Getreidemischung aus 80% Maisschrot, 10% Gerstenschrot und 10% Haferschrot zur Verfügung. Diese Mischung hat die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein g = 7,77% und einen Energiegehalt von h = 792 GN.
Wird ein Teil des Grundfutteranteils K der Verhefung zugeführt, so verändern sich infolge des Hefewachstums die wertbestimmenden Faktoren des Grundfutteranteils K in der Weise, dass die GN reduziert, d. h. für das Hefewachstum verbraucht wird und der Gehalt verdaulichen Proteins in Form von Hefeprotein steigt. Wird vorliegendes Grundfutter verarbeitet, so hat das hefedurchwachsene Substrat, bezogen auf die Menge des Grundfutteranteils K , die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein c = 35% und einen Energiegehalt von d = 480 GN.
Der Grundfutteranteil K wird in folgender Art verarbeitet: Der Grundfutteranteil K , mit einer thermostabilen Amylase vermischt, wird mit 3 Teilen kochendem Wasser im Einweicher vermischt und während einer Stunde auf einer Temperatur von ca. 78" C gehalten. Die Verkleisterung und die Hydrolyse sind in einer Stunde abgeschlossen. Es zeigt sich, dass die verwendete thermostabile Amylase im Stande ist, bei Temperaturen von 80-95" C verkleisterte Stärke innert 30 Sek. bis 5 Min. zu hydrolysieren. Nun wird die Maische mit kaltem Wasser verdünnt, so dass ein Verhältnis von einem Teil hydrolysierter Getreidemischung zu 6-8 Teilen Flüssigkeit entsteht. Während dieses Arbeitsprozesses fällt die Temperatur der Maische auf ca. 40-60" C und eine Amyloglukosidase kann beigefügt werden.
Nach ein bis zwei Stunden ist die abgebaute Getreidemischung für die Verhefung vorbereitet. Die Amyloglukosidase kann gegebenenfalls im Verhefungsbehälter zugeführt werden.
Die Maische wird in den Verhefungsbehälter gepumpt und mit weiteren 2-4 Teilen kalter Flüssigkeit vermischt und erreicht somit eine Temperatur von 26-32" C, die für die Verhefung günstig ist. Die erforderliche Nährsalzmischung, bestehend aus (NH4)2SO4, NH2H2Po4, KCI, MgS04 7H20 und CaC12 2H2O werden beigegeben und per pH, wenn nötig, mit Phosphorsäure oder anderen organischen Säuren atif 4,6-5,2 eingestellt. Die Maische wird nun mit einer Candidahefe geimpft und der Zucker in Form von Maltose und Glukose verheft.
Es wird ca. 0,5 Wo Hefe beigegeben, so dass nach entsprechender Verdoppelungszeit der Hefe die Verhefung nach ca. 10 Stunden abgeschlossen ist. Der Zyklus kann so gesteuert werden, dass das mit Hefe durchwachsene Substrat für die Zubereitung der Morgen- und Abendfütterung bereitsteht.
Damit ist die Verhefung des Grundfutteranteils K abgeschlossen und soll mit dem übrigen Grundfutter F vermischt werden.
Der Grundfutteranteil K und das übrige Grundfutter F werden dabei nach den algebraischen Formeln
F=Tx ad-bc wobei ad-bc dg-ch dg-ch mit U definiert ist und
K=Tx ah-bg wobei ah-bg ch-dg ch-dg mit X definiert ist, stellt T die Allein- und Fertigfutterration für die vorhandene Tiergruppe dar und wird mittels der Bestandesrationierung ermittelt.
Werden nun der Grundfutteranteil K und das übrige Grundfutter F gemischt, so entsteht ein Fertigfutter, das bezüglich der hier dargestellten wertbestimmenden Bestandteile genau dem Fertigfutter entspricht, welches eingangs dieses Beispiels erwähnt wurde.
In diesem Beispiel erhält man die errechneten Werte für U = 13 x 48 -700 x 35 =07595
480x7,66-35x792 undfürX= 13x792-700x766 =0,2052
35 x 792 - 180 x 766
Ergibt die Rationierung einer Tiergruppe eine Fertigfutterration von 1000 kg, so müssen folglich 205,2 kg Grundfutter über die Verhefung verarbeitet werden und danach dem Substrat 759 kg Grundfutter zugemischt werden.
Die Mischung wird mit Flüssigkeit derart versetzt, dass 4000 1 Flüssigfutter entstehen, welches gemäss der Rationierung an die Tiere verteilt wird.
Die Werte U + X ergeben in diesem Beispiel die Zahl 0,9647, besondere wirtschaftliche Vorteile bieten jene Grundfuttermischungen, bei denen das Wertpaar U + X kleiner als 1,1 ist.
Beispiel 2
Würde eine weitere Tiergruppe, z. B. Ferkel, mit einem Fertigfutter gefüttert, so müsste ein Futter verwendet werden, das die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein a = 16%
Energiegehalt b = 720 GN aufweist.
Als Grundfutter steht uns Tapiokamehl zur Verfügung.
Die Verhefung von Tapiokamehl nach der im Beispiel 1 beschriebenen Methode liefert ein mit Hefe durchwachsenes Substrat mit den wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein c = 43 %
Energiegehalt d = 600 GN aufweist.
Als Grundfutter, das dem Substrat zugemischt wird, soll ein Grundfutter verwendet werden, das eine Mischung aus 85 % Tapiokamehl und 15 % Reiskleie enthält.
Die Mischung hat die wertbestimmenden Faktoren am Ausgang verdauliches Protein g = 4,39 h = 764 GN.
In diesem Beispiel erhält man die errechneten Werte
U = 0,7069
X = 0,2999.
Ergibt die Rationierung einer Tiergruppe eine Fertigfutterration von 1000 kg, müssen folglich 299,9 kg Grundfutter verheft und 706 kg Ergänzungsfutter zugemischt werden. Die Mischung wird analog Beispiel 1 mit Flüssigkeit versetzt, so dass 4000 1 Flüssigfutter entstehen.
Die Werte von U+X ergeben in diesem Beispiel 1,0068
Beispiel 3
Ein Bestand einer dritten Tiergruppe, z. B. Rindvieh, soll nach ernährungsphysiologisch optimalen Gesichtspunkten bei Zugrundelegung einer Rationzuteilung mit Flüssigfutter gefüttert werden.
Das Futter soll die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein h = 12%
Energiegehalt b = 720 GN aufweisen.
Als Grundfutter, das verheft werden soll, wird Gerstenschrot gewählt. Die Verhefung von Gerstenschrot nach der im Beispiel 1 beschriebenen Methode liefert ein mit Hefe durchwachsenes Substrat, das, auf die Menge des Grundfutteranteils K zurückgerechnet die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein c = 40% d = 460 GN aufweist.
Als übriges Grundfutter F , das dem Substrat zugemischt wird, soll ein Grundfutter verwendet werden, das aus einer Mischung aus 94 % Gerstenschrot und 6 % Fett besteht.
Die Mischung hat die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein g = 7,52% h = 790 GN
In diesem Beispiel erhält man die errechneten Werte
U= 0,827
X = 0,145
Ergibt die Rationierung dieser Tiergruppe eine Fertigfutterration von 1000 kg, müssen folglich 145 kg Grundfutteranteil K verheft und 827 kg übriges Grundfutter F zugemischt werden. Die Mischung wird analog Beispiel 1 mit Flüssigkeit versetzt, so dass 2000 1 Flüssigfutter entstehen.
Die Werte U+X ergeben 0,972.
Beispiel 4
Ein Bestand einer vierten Tiergruppe, z. B. Schweine, soll nach ernährungsphysiologisch optimalen Gesichtspunkten bei Zugrundelegung einer Rationenzuteilung mit Flüssigfutter gefüttert werden.
Das Futter soll die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein h = 140/0 b = 720 GN aufweisen.
Als Grundfutter, das verheft werden soll, steht uns eine Getreidemischung aus 80 % Maisschrot, 10% Gerstenschrot und 10% Haferschrot zur Verfügung.
Die Verhefung der Getreidemischung nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode liefert ein mit Hefe durchwachsenes Substrat, das, auf die Menge Grundfutteranteil K zurückgerechnet, die wertbestimmenden Faktoren verdauliches Protein c = 35% d = 480 GN aufweist.
Im vorliegenden Falle steht ein Teil der Flüssigkeit, nämlich 2000 1, in Form von Molke zur Verfügung. Da die Molke ebenfalls einen Nährstoff darstellt, können wir mit folgenden wertbestimmenden Faktoren der Molke rechnen verdauliches Protein eS = 0,8% u5 = 5,7 GN/pro Liter
Die Molke bewirkt eine Erhöhung des übrigen Grundfutters F und eine Reduktion des Grundfutteranteils K .
Die Formel zur Berechnung des Anteils, um das das übrige Grundfutter F vermehrt wird, ist dargestellt mit V cXUs-dXes dg-ch wobei V = Molke bedeutet.
Die Formel für die Berechnung des Anteils, um den der stärkehaltige Grundfutteranteil K reduziert wird, ist dargestellt mit y gxu5-e5xh ch-dg wobei Y der Proteinträgerbedarf der Molke darstellt.
Der Wert für V beträgt demnach 0,008 und der Wert für Y 0,0245. Für das übrige Grundfutter F erhalten wir somit 784,6 und für den Grundfutteranteil K 182,8.
182,8 kg des Grundfutters werden der Verhefung zugeführt und das mit Hefe durchwachsene Substrat mit 784,6 kg übrigen Grundfutters vermischt und mit 2000 1 Molke versetzt.
Die fehlende Flüssigkeit wird mit Wasser auf 4000 1 ergänzt.
Die obigen Beispiele zeigen, dass beliebige Variationen in der Zusammenstellung von Grundfutter- oder Grundfuttermischungen gewählt werden können. In jedem Fall werden die üblichen Zusätze von eventuell fehlenden Aminosäuren, Vitaminen, Spurenelementen, Mineralstoffen und anderen Mikrokomponenten beigegeben.
Die Erfindung betrifft ferner ein Tierfutter ausgewogener Zusammensetzung, hergestellt nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Dieses Futter hat insbesondere den Vorteil, dass es aus dem an sich bekannten und gewohnten Futter hergestellt ist.
Es kann unabhängig von Engpässen in der Versorgung einzelner Komponenten, insbesondere bei Mangel an Protein, hergestellt und angeboten werden.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemässen Tierfutters und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verfütterung der ausgewogenen Zusammensetzung aus dem Verhefungsbehälter erfolgt. Diese Massnahme erlaubt, ähnlich der ursprünglich in der bäuerlichen Schweinehaltung üblichen Futtervorbereitung ein fertiges Futter zuzubereiten. Anstelle des ursprünglichen Kochgerätes wird ein Verhefungsbehälter verwendet, und die erforderlichen Enzyme und Hefen können periodisch neu beschafft werden. Der grosse Vorteil liegt darin, dass nun die Zusammensetzung entsprechend den jeweiligen Erfordernissen bestimmt und erzeugt werden kann.
The invention relates to a method for producing an animal feed with a balanced composition.
In the past, concerns were repeatedly expressed against liquid feeding, especially concerns with regard to shelf life and hygiene. In integrated farms, however, the value of liquid feeding has already been proven many times. In these large animal production facilities, the feed is prepared daily in the form of liquid feed or porridge.
A complete liquid feeding system had also been implemented in the so-called cheese dairy fattening operations for a very long time. All the desired components are added to the whey and skimmed milk and fed into the feed trough, for example of pigs, in the liquid phase. Daily reprocessing primarily eliminates the problems of shelf life.
Pig farming was originally even more widespread. The pig feed was boiled daily and fed warm.
Although liquid and dry feeding have proven themselves in a wide variety of operating forms, it is very clear that both forms of feeding depend on an adequate protein supply. In the last few decades there has been an increasing specialization worldwide in the production and extraction of basic foodstuffs and feed, so that the supply situation today is subject to very large fluctuations.
The protein has a special position because it is contained in the individual basic feed in very different proportions. In relation to the requirements of modern, intensive animal breeding and fattening, a large deficiency of protein can be found in most vegetable basic feeds. The most significant exceptions are soybeans and other legumes, which are high in protein. A shortage of soybeans and a shortage of fishmeal have therefore triggered the current protein deficiency.
The strong fluctuations in protein supply are very likely to continue in the near future. These strong fluctuations could be balanced out by diversifying the cultivation of basic feed. However, this advantage of diversification is offset by various known disadvantages.
It has long been known that the by-products or waste products of distilleries and breweries, the so-called stillage, are used as a relatively high-quality protein supplier. Above all, the partially limited and seasonally varying offer of this feast has a disadvantage.
It has also been known for a number of years that a protein concentrate can be obtained on the basis of petroleum, biologically, using yeast or other microorganisms. These so-called alkane yeasts are currently being tested for their compatibility and are therefore only available in smaller quantities. Since alkane yeast production is a complicated process, only a few large-scale plants are planned.
In recent times, various proposals have been made to separate a protein feed with potatoes, potato peels, etc. via the yeast. This process produces nutritional yeast or fodder yeast from raw materials and products that contain starch by producing a mash to saccharify the starch by boiling, pressure heating or mechanical treatment and then performing enzymatic hydrolysis.
The saccharified mash is passed through filtration and the addition of nutrient salt without intermediate treatment to the continuous yeast, whereby filtrate can in turn be used to dilute the nutrient substrate. As an organism, yeast, e.g. B. Candida utilis used. The resulting protein-containing residues (pulp) can be dried or fed directly to the animal feed.
A protein concentrate can be produced with this process. However, the complex process steps result in a very expensive feed. In particular, the printer needs heating, respectively. cooking the raw materials generates a large amount of heat. It is difficult to separate the yeast from the remaining residues. The drying of the separated yeast in turn requires energy.
This method is therefore only with a cheap raw material such as potatoes or. Potato peels make sense, which on the one hand have to be used relatively quickly and on the other hand require high expenditure for drying and separation.
All the methods mentioned can therefore only be used to a very limited extent. Neither the extraction of yeast from feed raw materials nor the use of the limited stillage can remedy the current shortage on the feed market.
The invention now enables the disadvantages of the known methods to be remedied and proposes a method for producing an animal feed with a balanced composition, in particular based on protein and carbohydrate content, which is able to eliminate bottlenecks in the protein supply and also allows a substantial rationalization of feeding.
The possibility of using the invention in the production of dry fodder is a very great advantage.
The method according to the invention is characterized in that a starch-containing basic forage portion K is soaked in a liquid and its starch portion is converted into sugar by enzymatic degradation and a nutrient substrate is formed, and by adding mineral salts and inoculating yeast or other microorganisms into the nutrient substrate, an intergrown with the microorganism Substrate, called substrate, is generated.
The invention allows an animal feed with a balanced composition to be produced in a surprisingly simple manner with the amazing advantage that part of the starch normally present in the animal feed itself is converted into protein and B. with one and the same basic forage a balanced composition of protein and starch in particular can be produced and fed as a whole.
The confinement of part of the starch in the basic forage portion K, the z. B. composed of grain, tuber and root products, can now be done with the help of yeast and other microorganisms with the usual basic forage directly in the feed processing. With the method according to the invention, an animal feed can be produced which has ideal conditions for liquid feeding. However, the process can also be used as an essential component in the production of paste or dry feed.
By using starch-containing, possibly sugar-containing raw materials from which the basic forage is made, in most cases it is possible to manage without additional protein-rich components.
By increasing the yeast in the carbohydrate-rich basic feed component K, we achieve a balanced feed in terms of energy and protein. Any missing amino acids, vitamins, minerals, trace elements etc. are preferably added to the rest of the basic forage F as before. In the preferred embodiment of the method according to the invention, feeding is primarily carried out in paste or liquid form in order to save further processing costs.
The production of protein by means of saccharification and subsequent fermentation of a starchy product is carried out in the manner known per se.
In the known processes, the yeast has to be obtained with relatively complicated processes after fermentation. Furthermore, the yeast obtained, e.g. B. by drying, brought into a form that allows the yeast to be stored and transported.
The essence of the method according to the invention is that the vegetable-based, yeast-grown substrate in combination with the remaining basic feed F is fed to the animals as a whole.
Neither the basic forage portion K nor the rest of the basic forage F, individually or as a mixture of the two prior to the haying of the basic forage portion K, represent a balanced animal feed in terms of protein and starch.
For operational reasons, it is conceivable that in many cases, instead of a feed mixture, only one or more preferred components of the basic feed are treated as the starch-containing basic feed component K.
The basic feed itself can in principle consist of a single feed component, e.g. B. barley or corn etc.
The starchy basic feed and the rest of the basic feed are then made from the same starchy component.
The great advance of the method according to the invention lies in the fact that no specific condition is placed on the basic forage, apart from the fact that the basic forage portion K must contain starch or sugar. This is the case in the majority of animal feed currently produced.
Most of the ready-to-harvest feed usually has too high a moisture content, which makes it difficult to store them for a long time. The feed is therefore dried. On the other hand, it is known to store raw feed materials in a moist state, e.g. B. in the form of corn silage. If carried out efficiently, silage is cheaper than dry storage because there are no drying costs. It is precisely an advantage of the process according to the invention that the processing of moist to liquid raw materials shortens the spread for enzymatic treatment and fermentation and thus the process can be made cheaper.
Thus, for the treatment of moist grain, potatoes, tapioca roots etc. neither the storage of the raw material nor the extraction of the protein requires drying energy.
In particular, the utilization of the company's own feed is greatly enhanced by the method according to the invention. It allows a company to grow those forage plants that achieve the maximum forage yield and then to bring their own forage into an optimal condition for feeding.
The method according to the invention can now be further developed in various very advantageous ways.
As a rule, practically all of the starch in the basic forage component K is converted into sugar. It is conceivable, however, that in certain cases only part of the starch of the basic forage component K is converted into sugar by z. B. a part is placed in a second container. Nor is it necessary in all cases to convert all sugars to protein.
The beating usually lasts for several hours. After a fixed time, the bonding process can e.g. B. be stopped by changing the temperature. This creates a substrate with the desired sugar content.
For many products it is very advantageous if the basic forage is soaked in larger pieces so that it is only brought to the desired fineness after the soaking. In this way, a lot of energy can be saved compared to grinding in a dry state.
In most cases, it has been found to be sufficiently effective to mix the basic forage component K with water at a temperature of initially around 95 C and then soak it at around 70 to 80 C.
One of the main advantages of the method according to the invention lies in its universal applicability.
The substrate obtained, which represents the totality of yeast and the rest of the nutrient substrate, can be thickened and brought into a pasty form. At most it can even be dried, but especially fed to the animals as liquid feed in an integrated animal production facility in a warm state. It is easily possible to mix the thickened or even dried substrate into the rest of the basic feed F as dry feed and feed it to the animals. The known feeding techniques can be supplemented and improved.
If necessary, the substrate can be ground to any desired fineness.
A separate composition of the feed, in particular with regard to protein and starch, is required for each animal species. The age of the animals, whether it is breeding or fattening, climatic influences, etc. are also taken into account in order to ultimately achieve an optimal or maximum production of market-compliant meat and other products through a minimum of feed and time.
The basic forage portion K should therefore be adapted to every need. The basic feed proportion K can be between 10 and 80% of the animal feed. In most cases it is between 20 and 50%.
It has proven to be extremely advantageous to measure the amount of basic forage component K in relation to the amount of animal feed in such a way that after the hogging of the basic forage component K and any mixing with the rest of the basic forage F, a composition of specifically balanced for a species etc. Provides protein and starch and can be fed directly to the animal.
The amount of nutrients in each basic forage is well known. The conversion of starch into yeast biomass depends on the type of basic feed. The corresponding values, which can be taken from the specialist literature, determine the amount of basic forage K and the amount of the remaining basic forage F. In the case of basic fodder mixtures, little known basic fodder etc., the exact proportion of K and F can at best be determined in a laboratory test by adding a small amount of the basic fodder and the ratio can be transferred to the required amount of animal feed.
It is therefore easy for a person skilled in the art to determine the amount of basic feed K and the rest of the basic feed F by taking into account the values for the conversion of starch into yeast biomass known in the yeast in addition to the factors he has taken into account up to now.
For certain groups of animals, it would also be conceivable that only part of the starch of the basic forage is hacked, so that a balanced composition in terms of protein and starch is created without the addition of further basic forage and can be fed directly to the feed.
In order to reduce the amount of yeast required for inoculation, part of the previous yeast streaked substrate can be used to inoculate the nutrient substrate.
It is well known that yeast growth requires a relatively large amount of nutrient salt and an appropriate composition.
An optimal amount of nutrient salt should now preferably be added to the basic forage portion K so that it is essentially used up after the fermentation is complete.
The main advantage of this is that the mineral salts required by the animal can be mixed into the rest of the basic forage in the usual and proven amount.
In this way, any salt concentrations feared by feeding experts can be prevented, since the salts required in the yeast part are absorbed by the yeast.
In an integrated operation, it would also be conceivable to use the mineral salts dissolved in liquid manure, together with their liquid, directly as a mineral salt supplier for the fermentation after the germs have been freed.
As a result of the natural yeast growth, it is known that the amount of yeast doubles after equal periods of time until the nutrients are exhausted. In certain cases it could be perceived as disadvantageous that, in parallel with the doubling of the amount of yeast, an increasing amount of heat is generated. The optimal growth, especially with yeast, is in a very small temperature range, so that the cooling device must be designed for the last phase of fermentation.
In order to be able to reduce this time-limited high expenditure of energy, the yeast growth rate can now be controlled in various ways.
For example, by controlling the air supply, the temperature, the continuous addition of nutrient substrate, or a combination thereof, it is possible to bring the exponential growth in the final phase of yeast growth from an exponential growth rate to a linear growth rate. This allows the cooling devices to be made smaller.
The method can now be further developed in that the substrate that has grown together with yeast is produced in batches.
Furthermore, the substrate that has grown together with yeast can be produced in a quasi-continuous process by only part, e.g. B. 1 /, of the substrate, is removed and stored in a storage container. The same amount is replaced by fresh nutrient substrate after removal. After the fermentation has taken place, 1/5 of the substrate is returned to the storage container, etc.
However, it is also possible to produce the substrate that has grown together with yeast in a continuous process by constantly adding an equal amount of nutrient substrate and removing nutrient substrate.
The process sequence is now shown on the basis of a simplified diagram in FIG.
For easier understanding, the products of the individual process steps are defined as follows: Basic forage =
The entirety of all feed that is used as the starting product for the finished animal feed, if necessary without special additives such as
Vitamins, mineral salts, trace elements, etc. is used.
Starch-containing basic forage K = the percentage of basic forage that is enzymatically treated and tacked.
Remaining basic forage F = the portion of basic forage that is not or at most not completely tacked on.
Mash =
The totality of liquid and starchy basic forage after soaking. Nutrient substrate = partially or completely enzymatically treated mash substrate =
The entirety of the nutrient substrate, preferably at least part of the liquid after fermentation = animal feed
Totality of substrate and remaining basic forage F with any other customary additives.
The starchy basic feed component K is in whole
Pieces, grains or in flour form brought into the soaking machine. The required liquid is added.
According to a. The mash is left to soak for 1-2 hours
Enzyme treatment part pumped. The conversion of starch into sugar by added enzymes takes place very quickly, with the first step, the conversion of starch into dextrins, in the
Soaking container takes place and the sugar suitable for yeast growth is preferably carried out during the fermentation
Enzyme addition is generated. The nutrient substrate, which is now prepared according to known steps, is conveyed into the fermentation container.
After all the mineral salts required for yeast growth have been dissolved, yeasts or possibly other microorganisms are inoculated into the nutrient substrate. Depending on which microorganism is selected, after a few hours, at most after 10-50 hours, all sugar has been absorbed by the growth of the yeast and converted into yeast biomass.
The substrate that has now been obtained, i.e. the totality of the yeast + liquid + remaining solids content, together with the rest of the basic feed F after any mixing, results in the finished animal feed and can be fed directly, with the previously usual additions of vitamins, mineral salts, etc. possibly also further Protein-rich components are mixed with the rest of the basic forage F.
Depending on the type of feeding, the rest of the basic forage is wetted or left dry.
The invention further relates to a device for carrying out the method, which is characterized in that a soaking device, an enzyme treatment part and a fermentation container are connected diagrammatically to one another.
Depending on the specific characteristics of the respective device, respectively. Plant can e.g. B. especially in small plants the soaker, the enzyme treatment part and / or the fermentation container can be arranged in one and the same container and the enzyme treatment part can be arranged in one and the same container.
In all cases in which the system is not in a closed operation with liquid feeding, it can be particularly advantageous to add a thickening tank to the fermentation tank. Downstream drying device, a mixer for dry, wet or for a pulpy product. In this way, such a system is capable of producing animal feed according to the invention in the currently usual forms and thus adapting to a large number of specific customer requirements.
Of course, the new system allows various links between the individual elements. For example, the soaker and the enzyme treatment part can be connected directly to the mixer. It can be B. the entire animal feed is soaked and a portion can be fed directly to the mixer or feeding system without enzymatic treatment and fermentation.
Soaking, enzyme treatment part and fermentation container are preferably equipped with the usual control devices such as temperature control, pumps, flow meters, stirrers, insulation, heating, etc., which are necessary for proper functioning.
To facilitate understanding, an embodiment of a larger, integrated liquid feed preparation and feeding system is described.
On the left side of the picture a soaking device 1, which is at the same time the enzyme treatment part 2, a fermentation container 3, a mixer or liquid feed tub 4 and an inoculation yeast container 5 is shown. The basic feed in the desired composition is drawn off from component cells 6, conveyed via a batch scale 7, a feeding apparatus 8, a magnetic apparatus 9 and either via a hammer mill 10 or directly into a separator 11. At the separator 11, a starchy basic forage portion K is fed directly into the soaker 1 via a connecting line 12. Any remaining basic feed F can be added directly to the mixer or liquid feed tub 4 at a later point in time via a further connection line 13.
A connecting line 15 leads from the soaking device 1 into a mill or paste mill 16, which delivers the mash produced into an intermediate mash container 17. Via connecting line 18, the mash is pumped back into the enzyme treatment part 2, which has now become empty and which was previously used as a soaking agent 1. From a cold water connection 19, cold water can be fed directly into the soaker 1, respectively. be pumped into the enzyme treatment part 2. The water can be heated beforehand in a boiler 20.
If heat-stable enzymes are needed, they can be drawn off directly from the corresponding component cell 6 together with the starch-containing basic feed component K and mixed with it. If, on the other hand, the enzymes involved are not heat-stable, they are added as an enzyme solution at the desired point in time from an enzyme solution container 21 directly into the enzyme treatment part 2.
The nutrient substrate formed in the enzyme treatment part 2 is pumped into the fermentation container 3 via a line 25.
The fermentation container 3 can have all known devices of feed devices for acid, lye, yeast, antifoam, heating elements, mixing devices, ventilation devices, various probes, etc., which are not specified here.
A key point is the ability to switch on a yeast container. Part of the substrate formed in the yeast container 3 is returned to the yeast container, where it is available as inoculum for the next batch. The substrate is conveyed via the connection lines drawn. The substrate is via a pasteurizer 50 in the mixer, respectively. Liquid feed tub 4 can be conveyed or, in individual cases, can be pumped directly via a bypass 51 to a quantity metering device 52 of the individual animal boxes 53 of the fattening farm 54.
The remaining basic feed F conveyed via the connecting line 13 is brought directly into the liquid feed tub 4, where the necessary additives such as vitamins, trace elements, minerals, amino acids, etc.
from cells 60 are added via a balance 61 and intimately mixed with the rest of the basic forage F, possibly also with the substrate, and fed to the animal boxes 53 as finished animal feed with a balanced composition, preferably in rations.
The aim of the whole system is clearly to optimize the feed preparation on the one hand and the animal fattening itself on the other hand. It is therefore obvious that such a system should be equipped very advantageously with an actual process control. A process control 70 and a control recorder 71 are shown symbolically on the left side of the picture. Depending on the degree of expansion of the system, a process control 72 can also be used for the feeding side. In the case of particularly large systems, both process controls 70 and 72 could be designed as integrated process controls.
The embodiment shown in FIG. 2 is a system that allows a very large number of possible combinations. It has already been mentioned that the forage that is removed from the component cells is in a lumpy or floury state, e.g. B. barley, corn, oats, wheat, Milo, tapioca, bran, etc., and as starchy basic feed K respectively. as other basic feed F is processed and fed.
It is now also possible to use the conventional liquid feed components from storage containers 80 such as skimmed milk, whey, molasses, stillage, pulp, etc. either in whole or in part as starchy basic feed K via line 82 and / or as remaining basic feed via line 83.
In the same way, the many other basic forage components, normally in lumpy, fibrous, etc. form, such as spent grains, clover, alfalfa, beets, schnitzel, potatoes, silage, grass, etc., can be treated according to the invention, as shown with storage bins 90 .
The poorly or poorly flowable goods are supplied via special conveyors 91 to suitable comminution machines, such as paste mills 92, squeezers 93, etc., and via connecting line 94, respectively. 95 given into the plant.
Of course, water is supplied to each point of demand via a water system 100 that is only partially entered.
The system according to the invention allows a very large number of possible combinations. A part has now been described.
However, it is very important that in each case it is a further development of the basic idea according to the invention.
In a small system where z. B. the soaker, the enzyme treatment part and the fermentation container is one and the same container, it requires processing a small number of components or rather in exceptional cases even only a single component, such. B. corn, only a small amount of equipment, control and regulation elements. In this way, the remaining basic forage could also be put into the said container after the haying is complete, mixed with the substrate and fed directly to the fattening animals.
In those cases in which the animal feed is fed to a larger number of fattening plants, appropriate thickening, mixing and, if necessary, drying devices can be connected downstream of the system. In these cases it might be desirable to give the substrate respectively. Add a preservative to animal feed.
The feed preparation according to the invention will now be shown using four examples.
A certain, possibly in-house feed is assumed. The proportions of the differently expensive components must be determined. Of course, you can also look for other components that may be cheap depending on the season and that are offered in large quantities. Differences in the crop yield of the individual components can be converted into an animal feed of balanced composition in a very economical way with the aid of the method and systems according to the invention.
example 1
A herd of a group of animals should be fed with liquid feed according to nutritionally optimal criteria based on an allocation of rations. The formula-based information has essentially been taken from the document Liquid feeding technology, author Ernst A. Graf, Steinach.
The feed should have the value-determining factors of digestible protein a = 13% and an energy content, expressed in total nutrients, of b = 700 GN.
By total nutrients we mean the sum of the digestible nutrients in the feed in g of one kg of a product = digestible protein + digestible crude fiber + digestible N-free extracts + 2.3 x digestible fat. As forage z. B. a grain mixture of 80% corn meal, 10% barley meal and 10% oat meal available. This mixture has the value-determining factors of digestible protein g = 7.77% and an energy content of h = 792 GN.
If part of the basic fodder portion K is added to the hog, the factors determining the value of the basic fodder portion K change as a result of the yeast growth in such a way that the GN is reduced, i.e. H. is consumed for yeast growth and the level of digestible protein in the form of yeast protein increases. If the present basic feed is processed, the yeast through-grown substrate, based on the amount of basic feed component K, has the value-determining factors digestible protein c = 35% and an energy content of d = 480 GN.
The basic forage portion K is processed in the following way: The basic forage portion K, mixed with a thermostable amylase, is mixed with 3 parts of boiling water in the soaking agent and kept at a temperature of approx. 78 ° C for one hour. The gelatinization and hydrolysis are in It is shown that the thermostable amylase used is capable of hydrolyzing starch gelatinized at temperatures of 80-95 ° C. within 30 seconds to 5 minutes. Now the mash is diluted with cold water, so that a ratio of one part of hydrolyzed grain mixture to 6-8 parts of liquid is created. During this work process, the temperature of the mash drops to approx. 40-60 "C and an amyloglucosidase can be added.
After one to two hours, the broken down grain mixture is ready for fermentation. The amyloglucosidase can optionally be added in the fermentation container.
The mash is pumped into the fermentation container and mixed with another 2-4 parts of cold liquid and thus reaches a temperature of 26-32 "C, which is favorable for the fermentation. The necessary nutrient salt mixture, consisting of (NH4) 2SO4, NH2H2Po4, KCI , MgS04 7H20 and CaC12 2H2O are added and, if necessary, the pH is adjusted with phosphoric acid or other organic acids at 4.6-5.2 The mash is now inoculated with a Candida yeast and the sugar in the form of maltose and glucose.
Approx. 0.5 wk of yeast is added so that after the yeast has doubled in time, the yeast fermentation is complete after approx. 10 hours. The cycle can be controlled so that the yeast-streaked substrate is ready for the preparation of morning and evening feeding.
This completes the agglomeration of the basic forage portion K and is to be mixed with the remaining basic forage F.
The basic forage portion K and the rest of the basic forage F are calculated according to the algebraic formulas
F = Tx ad-bc where ad-bc dg-ch dg-ch is defined with U and
K = Tx ah-bg where ah-bg ch-dg ch-dg is defined with X, T represents the complete and finished feed ration for the existing group of animals and is determined by means of the herd rationing.
If the basic feed component K and the rest of the basic feed F are mixed, a finished feed is produced which, with regard to the value-determining components shown here, corresponds exactly to the finished feed mentioned at the beginning of this example.
In this example you get the calculated values for U = 13 x 48 -700 x 35 = 07595
480x7.66-35x792 and for X = 13x792-700x766 = 0.2052
35 x 792 - 180 x 766
If the rationing of a group of animals results in a finished feed ration of 1000 kg, then 205.2 kg of basic feed must be processed via the lees and then 759 kg of basic feed must be added to the substrate.
The mixture is mixed with liquid in such a way that 4000 l of liquid feed is produced, which is distributed to the animals according to the rationing.
In this example, the values U + X result in the number 0.9647, special economic advantages are offered by those basic feed mixtures where the value pair U + X is less than 1.1.
Example 2
Would another group of animals, e.g. B. piglets fed with a ready-made feed, a feed would have to be used that contains the value-determining factors digestible protein a = 16%
Energy content b = 720 GN.
Tapioca flour is available as basic feed.
The fermentation of tapioca flour according to the method described in Example 1 yields a substrate mixed with yeast with the value-determining factors digestible protein c = 43%
Energy content d = 600 GN.
A basic feed containing a mixture of 85% tapioca flour and 15% rice bran should be used as the basic feed that is mixed with the substrate.
The mixture has the value-determining factors at the output digestible protein g = 4.39 h = 764 GN.
In this example you get the calculated values
U = 0.7069
X = 0.2999.
If the rationing of a group of animals results in a finished feed ration of 1000 kg, 299.9 kg of basic feed must be added and 706 kg of supplementary feed added. The mixture is mixed with liquid analogously to Example 1, so that 4000 l of liquid feed are produced.
The values of U + X in this example are 1.0068
Example 3
A stock of a third group of animals, e.g. B. cattle, should be fed with liquid feed according to nutritionally optimal criteria based on a ration allocation.
The feed should contain the value-determining factors digestible protein h = 12%
Energy content b = 720 GN.
Barley meal is chosen as the basic forage to be tied. The fermentation of barley meal according to the method described in Example 1 yields a substrate mixed with yeast, which, calculated back to the amount of basic forage K, has digestible protein c = 40% d = 460 GN.
The remaining basic forage F, which is mixed with the substrate, should be a basic forage that consists of a mixture of 94% barley meal and 6% fat.
The mixture has the value-determining factors of digestible protein g = 7.52% h = 790 GN
In this example you get the calculated values
U = 0.827
X = 0.145
If the rationing of this group of animals results in a finished feed ration of 1000 kg, 145 kg of basic feed K must be added and 827 kg of remaining basic feed F must be added. The mixture is mixed with liquid analogously to Example 1, so that 2000 l of liquid feed are produced.
The values U + X result in 0.972.
Example 4
A stock of a fourth group of animals, e.g. B. pigs should be fed with liquid feed according to nutritionally optimal criteria based on a ration allocation.
The feed should have the value-determining factors of digestible protein h = 140/0 b = 720 GN.
We have a grain mix of 80% corn meal, 10% barley meal and 10% oat meal available as basic forage to be tied.
The fermentation of the grain mixture according to the method described in Example 1 yields a substrate interspersed with yeast which, calculated back to the amount of forage content K, has the digestible protein value-determining factors c = 35% d = 480 GN.
In the present case, part of the liquid, namely 2000 l, is available in the form of whey. Since whey is also a nutrient, we can count on the following factors that determine the value of whey: digestible protein eS = 0.8% u5 = 5.7 GN / per liter
The whey causes an increase in the remaining basic forage F and a reduction in the basic forage proportion K.
The formula for calculating the proportion by which the rest of the basic forage F is increased is shown with V cXUs-dXes dg-ch where V = whey.
The formula for calculating the proportion by which the starchy forage proportion K is reduced is represented by y gxu5-e5xh ch-dg where Y represents the protein carrier requirement of the whey.
The value for V is therefore 0.008 and the value for Y 0.0245. For the rest of the basic forage F, we get 784.6 and for the basic forage portion K 182.8.
182.8 kg of the basic forage are fed to the yeast and the yeast-streaked substrate is mixed with 784.6 kg of other basic forage and 2000 liters of whey are added.
The missing liquid is made up to 4000 l with water.
The above examples show that any number of variations in the composition of basic forage or basic forage mixtures can be selected. In any case, the usual additives of possibly missing amino acids, vitamins, trace elements, minerals and other micro-components are added.
The invention also relates to an animal feed with a balanced composition produced by the method according to the invention.
This feed has the particular advantage that it is made from the feed that is known and used per se.
It can be manufactured and offered regardless of bottlenecks in the supply of individual components, especially if there is a lack of protein.
The invention also relates to the use of the animal feed according to the invention and is characterized in that the balanced composition is fed from the fermentation container. This measure makes it possible to prepare a ready-made feed similar to the feed preparation that was originally customary in pork farming. A fermentation tank is used in place of the original cooking utensil and the necessary enzymes and yeasts can be re-procured periodically. The great advantage is that the composition can now be determined and produced according to the respective requirements.