DE2444850A1

DE2444850A1 - Verfahren zur herstellung eines fuer wiederkaeuer geeigneten futtermittels

Info

Publication number: DE2444850A1
Application number: DE19742444850
Authority: DE
Inventors: Peter Bisgaard-Jespersen; Henning Bernstorff Schroeder; Claus Michael Valeur
Original assignee: Dansk Landbrugs Grovvareselskab AMBA
Current assignee: Dansk Landbrugs Grovvareselskab AMBA
Priority date: 1973-09-21
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1975-03-27
Also published as: SE7411844L; NL7412493A; AU7348774A; SE406692B; DK139862B; DK517473A; HU170549B; GB1444839A; FR2244410B1; FR2244410A1; DK139862C; US3982027A; CA1044507A

Description

Verfahren zur Herstellung eines für
Wiederkäuer geeigneten Futtermittels,

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für Wiederkäuer geeigneten Futtermittels durch Mischen von Harnstoff, einer Säure und Melasse mit einer stärkehaltigen Substanz .

Wiederkäuer nutzen im Gegensatz zu Tieren mit nur einem Magen
niedere Stickstoffverbindungen wie Harnstoff und Ammoniak. Diese Ausnutzung ist durch eine Symbiose des Wirttieres (des Wiederkäuers) mit der Mikroflora in den Vormägen des Tieres, insbesondere im Pansen bedingt.

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Die Mikroorganismen im Panaen cpalten den Harnstoff in Ammoniak, das assimiliert wird und an der Proteinsynthese der Mikroflora teilnimmt. Durch die ständige Neubildung und das ständige Absterben von Mikroflora wird das mikrobiell gebildete Eiweiss aus den Vormägen in nachfolgende Magen- und Darmabschnitte überführt. Das mikrobiell gebildete Protein nimmt in gleicher. Weise wie andere Prbteinquellen am Proteinstoffwechsel des Wirttieres Teil.

Es ist wirtschaftlich von grosser Bedeutung, den Proteinbedarf der Wiederkäuer in möglichst grossem Ausmass durch Harnstoff zu decken. Man kan jedoch nicht ohne weiteres Harnstoff in das Wiederkäuerfutters einführen, da ein solches Futter wegen des besonderen Geschmacks des Harnstoffs von Wiederkäuern nicht genommen wird. Ausserdem hat der Viehpansen eine verhältnismässig hohe Ureasekapazität, so dass bei der Verfütterung grösserer Harnstoffmengen zusammen mit dem Futter der Harnstoff sehr schnell abgebaut wird, wodurch die Ammoniakkonzentration stark ansteigt, da der Ammoniakverbrauch bei der mikrobiellen Assimilation und Proteinsynthese mit dem Ammoniakanfall nicht Schritt halten kann.

Um die Ausnutzung wesentlicher Harnstoffmengen als Bestandteil von Wiederkäuerfutter zu ermöglichen ist es. somit:erforderlich, teils den-speziellen Geschmack des Harnstoffs zu'entfernen oder zu überdecken, und teils die Geschwindigkeit der Ammoniakbildung herabzusetzen.

Man hat schon versucht, diese Probleme durch Vermischen von Harnstoff mit verschiedenen anderen Nahrungsstoffen oder Füllsubstanzen zu lösen. Aus der USA Patentschrift Nr. 2.748.001 ist beispielsweise die Herstellung eines Futtermittelzusatzes bekannt, der aus einer Lösung von Phosphorsäure, Harnstoff, Melasse und Wasser besteht. Eine Weiterentwichlung dieses Verfahrens ist· Gegenstand der dänischen Patentschrift Nr. 114.244, in der ein ijpeiLielles Vorfahren beschrieben ist, bei dem Zuckerrohrdiffusionsschnitzel bei erhöhter Temperatur mit einer Harnstoff-Phosphorsäure-Melasselösung bespritzt werden,wonach das Gemisoh getrocknet wird; Diese FuitorEU.-/atze werden dann traditionellem

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Futter, beispielsweise Mais oder Gerste zugegeben.

Die genannten bekannten Verfahren sind insofern nachteilig, als das Futtergemisch wesentliche Mengen überflüssige Phosphorsäure enthält. Ausserdem wird Wasser zugesetzt, das durch Trocknen wieder entfernt'werden muss. ' < ...

Es ist desweiteren bekannt, Futtermittel auf der Grundlage von stärkehaltigen Substanzen und Harnstoff oder anderen einfachen Stickstoffverbindungen herzustellen. Aus der dänischen Patentschrift Nr. 123.333 ist es beispielsweise bekannt, ein Gemisch aus Getreide oder einem anderen stärkehaltigen Material und Harnstoff in Gegenwart von Wasser und unter Einwirkung von Druck und Verschiebekräften zu behandeln, wobei die Stärke teilweise gelatiniert wird. Ein solches Verfahren ist jedoch ziemlich umständlich, da es eine Behandlung bei verhältnismässig hohen Temperaturen und in aufwendigen Spezialapparaten o"der Maschinen sowie Mühlen oder Extruder erfordert. Die zur Herbeiführung der Gelatinierung erforderlichen hohen Temperaturen können auch unerwünschte Nebenreaktionen, beispielsweise einen thermischen Abbau der Stärke verursachen.

In der USA Patentschrift Nr. 3.677.767 hat man vorgeschlagen, einen Futterzusatz durch Umsatz von Harnstoff und Melasse in Gegenwart einer starken Säure, beispielsweise Phosphorsäure oder Schwefelsäure herzustellen. Auch dieser Prozess findet unter Erwärmung, vorzugsweise bis auf Temperaturen über 65⁰C, beispielsweise 75⁰C statt. Die während der Reaktion katalytisch wirkende Säure soll dem Vorschlag iii der genannten Patentschrift zufolge neutralisiert werden, so dass das Produkt grosse Mengen unerwünschter Salze enthält, Ausserdem besteht die Gefahr, dass die Wärmebehandlung in Gegenwart einer Säure zur Karamellisierung der Melasse führt.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Futtermittels, dessen spezieller Geschmack für . Wiederkäuer zufriedenstellend ist. und das eine optimale Ausnutzung des Stickstofigehnlts des Eamctoifes ermöglicht und

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somit f£ir Wiederkäuer gut geeignet ist. Die Erfindung bezweckt desweiteren die Herstellung eines solchen Futtermittels durch einen vereinfachten Prozess ohne Verwendung von aufwendigen und untraditionellen Apparaten und Maschinen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Harnstoff in einem Gemisch aus 5-90 Gewichtsprozent konzentrierter Essigsäure, 95 - 10 Gewichtsprozent Melasse und 0-50 Gewichtsprozent Wasser gelöst oder suspensiert wird, und dass dann diese niederviskose Lösung mit einer fein zerkleinerten, beispielsweise vermahlenen, stärkehaltigen Substanz in einem solchen Verhältnis innig vermischt wird, dass der Gewichtsanteil der flüssigen Mischung am gesamten Gemisch höchstens 50 Prozent beträgt. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Futtergemisch kann in der vorliegenden Form benutzt werden. Erfindungsgemäss ist es jedoch zweckmässig, das Gemisch unter Druck und eventuell unter Wärme zu walzen, tablettieren oder pillettieren. Man erhält nämlich hierbei ein leichter transportierbares Produkt. Ausserdem bewirken der Druck und die Wärme beim Walzen oder Pillettieren, dass im Futtermittel chemische Umbildungen stattfinden, welche die Ausnutzung des Futters durch das Vieh verbessern.

Das beim Verfahren verwendete, mit der stärkehaltigen Substanz vermischte Flüssigkeitsgeraisch kann zweckmässig durch Vermischen von 1 Gewichtsteil Harnstoff, U, 2 -1,5 Gewichtteile Essigsäure und 3 - 0,25 Gewichtteile Melasse hergestellt werden. Das optimale Mischungsverhältnis ist 1* Gewichtteil Harnstoff, ca. 1 Gewichtteil Essigsäure in einer Konzentration von etwa 80 % und ca. 1 Gewichtteil Melasse.

Das Flüssigkoitsgemisch und die stärkehaltige Substanz können erfindungsgemäss zweckinässig in einem solchen Verhältnis mit einander vermischt werden, dass die Flüssigkeit 15 - 30 Gewichtsprozent und die stärkehaltige Substanz 85 - 70 Gewichtsprozent des Gemischs ausmachen. Innerhalb dieses Bereichs erhält man ein leicht transportierbares trockenes Produkt, das Stickstoffverbindungen und Stärke in einem tut Ernährung von Vieh passenden Verhältnis enthält. Die Essigcäurc wird vom Vieh wegen ihres guten Geschmacks angenommen rii.-l gibt dem Gemisch einen pH-Wert, bei

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dem die Ureaseaktivität auf den gewünschten Wert herabgesetzt ist. Ausserdem ist Essigsäure eine aus ge zeichnete Energiequelle für Vieh. Andere brauchbare organische Säuren sind Ameisensäure und Milschsäure.

Als stärkehaltige Substanz kann jede beliebige der üblichen stärkehaltigen Futterstoffe für Vieh, beispielsweise Gerste, Hafer, Mais, Kartoffeln, Tapioca, Roggen, Weizen, MiIo und Reis verwendet werden. Gute Ergebnisse wurden mit vermahlener Gerste als stärkehaltige Substanz erzielt. Diese Getreideart ist in vielen Ländern leicht verfügbar.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird zunächst ein flüssiges Gemisch hergestellt, das trotz seines verhältnismässig niedrigen Was sergehalts und seines hohen Gehalts an Harnstoff eine überraschend niedrige Viskosität aufweist. Dies ermöglicht wiederum ein homogenes Vermischen mit der stärkehaltigen Komponente ohne Erwärmung der Flüssigkeitsmischung. Hierdurch ist es möglich, ohne Trocknung.ein trockenes Endprodukt zu erzielen. Das flüssige Gemisch hat vorzugsweise eine solche Zusammensetzung, dass der Harnstoff in völlig gelöstem Zustand vorhanden ist, was die Bildung eines homogenen Endprodukts ermöglicht.

Die im flüssigen Gemisch enthaltene Essigsäure reagiert mit der Stärke des Futtergemischs und vermutlich such mit dem in den meisten stärkehaltigen Futterstoffen enthaltenen Protein. Bei dieser Reaktion, die durch die Pillettierurag des Produkts unter Wärmeeinwirkung gefördert wird, werden die Stärke und das Protein der stärkehaltigen Komponente jeweils teilweise hydrolysiert und teilweise koaguliert. Hierdurch erzielt man allein bei der homogenen Vermischung eine erhöhte Verk3eisterung der Stärke, so dass diese von den Mikroorganismen schneller umgesetzt und ausgenutzt wird. Dabei wird die in der Melasse vorhandene Saccharose im Wesentlichen zu den Monosacchariden Glucose und Fructose hydrolisiert, die direkt in den Kohlenstoff Umsatz der Mikroorganismen aufnehmbar sind. Die Stärke der stärkehaltigen Substanz wird teilweise zu Maltose und Dextrinen mit verschiedenen Kettenlängen hydrolysiert. Spaltprodukte dieser Art werden mit variierender Geschwindigkeit schneller umgesetzt ale die ursprüngliche Stärke»

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Schliesslich verbleibt im Gemisch eine gewisse Menge nichthydrolysferte Stärke. Wegen seines Gehalts an Kohlehydraten verschiedener Art und verschiedenen Molekülgewichts gewährleistet das hergestellte Futtermittel eine kontinuierliche und ausreichende Energieversorgung für das mikrobielle Wachstum und somit für die Proteinsynthese. Die koagulierten Proteinhäutchen hemmen die Bildung freien Ammoniaks für das Mikrobenwachstum im Pansen. Wegen des Gehalts an Essigsäure hat der pH des Gemischs einen solchen Wert, vorzugsweise zwischen 4 und 5, dass die Ureasetätigkeit etwas herabgesetzt ist, so dass der Harnstoff mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit gespalten wird, mit welcher der Kohlehydratumsatz erfolgt.

Der Gehalt an Essigsäure hat ausserdem eine günstige Einwirkung auf den Geschmack des Futtermittels, so dass der unangenehme Geschmack des Harnstoffs im fertigen Gemisch praktisch verschwunden ist. Die Tiere sind an essigsäurehaltige Futtermittel gewöhnt und schätzen diese.

Urease hat eine optimale Aktivität bei einem pH-Wert von 7· Durch Einstellung des pH-Werts des Endprodukts auf 4-5 wird eine zufriedenstellende Reduktion der Ureaseaktivität und damit eine Reduktion £er Ammoniakkonzentration im Futtermittel im Pansen des Tiers erzielt.

Der Harnstoffgehalt des Flüssigkeitsgemistdis kann innerhalb weiter Grenzen schwanker..Selbst eine sehr kleine Menge Harnstoff ist von Vorteil. Das Rindvieh kann in der angegebenen Kombination verhältnismässig grosse Harnstoffmengen ausnutzen. Bevorzugt benutzt man jedoch diejenige Menge Harnstoff, welche in der Mischung aus Melasse und Essigsäure lösbar ist. Gewünschtemfalls kann jedoch eine kleinere Menge verwendet werden, oder aber man verwendet mehr als die maximal lösbare Menge, wobei der Hanastoff überschuss im Gemisch in Suspension vorliegt.

Bezüglich der Lösbarkeit von Harnstoff in verschiedene Mengenanteile Essigsäure enthaltender Melasse liegen Untersuchen vor. Durch Änderung der Konzentration von Essigsäure, berechnet als 80-prcrcntige Lösung, in einer Melassemischung mib von 20 bis 80% Essig-

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säure steigt die .Löslichkeit von Harnstoff von etwa 25 % bis 45 %. Bie Viskosität von Essigsäure-Melasse-Gemischen fällt stark "bei steigendem Essigsäuregehalt. Bereits ein Gehalt von 5 % Essigsäure führt zu einer wesentlichen Herabsetzung der Viskosität. Der pH-Wert des Gemischs schwankt zwischen etwa 5 und etwa 3,5 in Abhängigkeit des Säuregehalts. .

Das benutzte Flüssigkeitsgemisch kann wie bereits erwähnt schwankende Mengen Harnstoff enthalten, der in· einer Mischung aus 5-90 Gewichtsprozent Essigsäure und 95 - 10 Prozent Melasse gelöst oder auf geschlämmt ist. Eine solche Mischung hat eine angemessene Viskosität, die durch Beimischung von etwas Wasser gewünschtenfalls-noch weiter herabgesetzt werden kann, was insbesondere bei niedrigem Essigsäuregehalt die Homogenisierung mit der stärkehaltigen Substanz erleichtert. Das bevorzugte Mengenverhältnis ist wie erwähnt gleiche Gewichstsanteile Harnstoff, Essigsäure und Melasse. Diese Zusammensetzung gewährleistet eine effektive und homogene Vermischung mit der stärkehaltigen Substanz, wenn letztere 85 - 70 Gewichtsprozent des gesamten Gemischs ausmacht. Ausserdem enthält das Futtermittel Stickstoffverbindungen und Kohlehydrate in dem für das Vieh optimalen Mischungsverhältnis .

Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend mit Hilfe einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

BEISPIEL 1

In einem Gemisch aus 1 Gewichtteil Melasse und 1 Gewichtteil 80 %ige Essigsäure wird 1 Gewichtteil technischer Harnstoff gelöst, der oine kleine Menge Magnesiumverbindungen enthält. 15 Teilen der gebildeten Lösung werden 85 Teile Gerste zugesetzt, die in einer Hammermühle vermählen ist. Dieses Gemisch wird in einen Chargenmischer des Typs Nauta-Mischer eingeführt. Diese Mischmaschine besteht aus einem konischen Behälter mit einer umlaufenden Schnecke. Nach sorgfältigem Mischen wird das Gemisch mit Hilfe einer Ringmatrizenpresse zur Herstellung fester 3 mm Pillen pillettiert. Bei

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diesem Pressen wird Wärme entwickelt, so dass die Pillen eine Temperatur von 30 - 40⁰C aufweisen. Die Pillen werden in einem mit atmosphärischer Luft durch "blasenen Schachtkühler gekühlt. Das so entstandene Produkt ist trocken, fest und zusammenhängend und hat eine zur.Verwendung als Futtermittel geeignete Konsistenz.

Dieses Verfahren wurde zur Herstellung von 500 Kg Fertigprodukt verwendet, das in Säcke von je 50 Kg abgefüllt wurde. Aus 3 zufälligen Säcken wurde jeweils eine Stichprobe von 0,5 Kg für Analysen entnommen. Ausserdem wurde während der Herstellung vor dem Pressen zu Pillen aus der Partie eine Durchschnittsprobe entnommen, die zu Mehl vermählen wurde.

BEISPIEL 2

Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wird mit der Änderung wiederholt, dass statt 15 Gewichtteile der genannten Harnstoff-Melasse-Essigsäure-Lösung 30 % dieser Lösung und 70 % vermähl ene Gerste verwendet werden. Das Produkt wird in der gleichen Weise behandelt, indem jedoch 8 mm Pillen pillettiert werden. Dieses Produkt ist weicher als das gemäss Beispiel 1 hergestellte. Die Pillen sind zäh.

Aus 500 Kg Produkt wurde wie in Beispiel 1 angegebenen eine . Durchschnittsprobe entnommen.

Zur Kontrolle'werden Pillen mit einem Gehalt an Harnstoff und vermahlener Gerste, jedoch ohne Melasse und organische Säure hergestellt. Eine Durchschnittsprobe dienet*.Erzeugnisses und die in den Beispielen 1 und 2 genannten Stichproben wurden analysiert, die Stichproben jede für sich auf ihren Stickstoffgehalt. Ausserdem wurden der Verkleisterungsgrad und der pH-Wert der KontrolL-probe und der beiden nach den Beispielen hergestellten Erzeugnisse bestimmt, indem Sammelproben der Stichproben analysiert wurden. Diese Ergebnisse sind den nachfolgenden beiden Tabellen zu entnehmen, von denen Tabelle 1 den Stickstoffgehalt der einzelnen Stichproben zeigt, während Tabelle 2 den Verkleisterungsgrad und den pH-Wert der genannten Durchschnittsproben zeigt. Aus Tabelle 1 geht hervor, dass die Schwankungen des Stickstoffgehalts äusserst

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klein sind, was auf einen hohen Homogenitätsgrad hinweist. Tabelle 2 zeigt, dass die Essigsäure eine Herabsetzung des pH-Werts von 7,0 auf jeweils 5,2, 5,1 und 4,,5 bewirkt. Ausserdem ist ersichtlich, dass der Verkleisterungsgrad der essigsäurehaltigen Produkte wesentlich höher liegt als beim Kontrollprodukt. Dieser Verkleisterungsgrad ist beim pillettierten Material besonders hoch, woraus zu entnehmen ist, dass auch beim Pillettieren wie obenerwähnt chemische Reaktionen stattfinden.

TABELLE 1

	Probe Nr.	Stickstoffgehalt in % in der Trockensub stanz
Produkt ,-gemäss, Beispiel 1	1 2 3	4,81 4,79 4,72
Produkt gemäss Beispiel 2	1 2 3	7,95 8,02 7,99

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TABELLE 2

	Verkleisterungsgrad. der Stärke %	pH-Wert
Kontrolle (vermählen und pillettiert)	27	7,0
Produkt gemäss Beispiel 1 l) vermählen zu Mehl 2) pillettiert	54 69	5,1 5,2
Produkt gemäss Beispiel 2 1) vermählen zu Mehl 2) pillettiert	64 73	4,5 4,5

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines für Wiederkäuer geeigneten Futtermittels durch Mischen von Harnstoff, einer Säure und Melasse mit einer stärkehaltigen Substanz, dadurch gekennzeichnet, dass der Harnstoff in einem Gemisch aus 5-90 Gewichtsprozent konzentrierter Essigsäure, 95 - 10 Gewichtsprozent Melasse und 0-50 Gewichtsprozent Wasser gelöst oder suspensiert wird, und dass dann, diese Niederviskose-Lösung mit einer fein zerkleinerten, beispielsweise vermahlenen, stärkehaltigen Substanz in einem solchen Verhältnis innig vermischt wird, dass der Gewichtanteil der flüssigen, Mischung am gesamten Gemisch höchstens 50 % beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch unter Druck und eventuell unter Wärme gewalzt, tablettiert oder pellettiert wird,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch durch Vermischen von 1 Gewichtsteil Harnstoff, ca. 1 Gewichtsteil Essigsäure in einer Konzentration von ca. 80 %, und etwa 1 Gewichtsteil Melasse hergestellt wird.

4. ' Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch und die stärkehaltige Substanz in einem solchen Verhältnis mit einander vermischt werden, dass die Flüssigkeit 15 - 30 Gewichtsprozent und die stärkehaltige Substanz 85 - 70 Gewichtsprozent des Gemischs ausmachen.

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ORIGINAL INSPECTED