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Wiederkäuer-Beifutter Die Erfindung betrifft ein Wiederkäuer-Beifutter
aus Nicht-Eiweiß-Stickstoffverbindungen (nachfolgend kurz mit NPN-Verbindungen bezeichnet)
wie Biuret und Ammoniumcarbamat, insbesondere jedoch Harnstoff mit einer Hüllschicht
um die NPN-Verbindungen.
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Es ist bekannt, daß Wiederkäuer mit ihrem differenziert gestalteten
Verdauangsapparat die Möglichkeit haben, NPN-Verbindungen, insbesondere Harnstoff,
aber auch andere Stickstoffverbindungen wie Biuret, Ammoniumcarbamat, Ammoniumphosphate,
z.B. Monoammoniumphosphat in Ammoniak umzuwandeln und daraus körpereigene Aminosäuren
und Eiweißverbindungen aufzubauen. Das erfolgt insbesondere im Pansen, der ersten
Abteilung des aus mehreren Abteilungen bestehenden Magens der Wiederkäuer. Die Pansenbakterien
und andere Mikroorganismen bewirken dabei die Bildung von Ammoniak und die Umwandlung
in Aminosäuren und Eiweißverbindungen.
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Auf diese Art und Weise ergibt sich die Möglichkeit, mit leicht zugänglichen
und in beliebigen Mengen zur Verfügung stehenden industriellen Stickstoffverbindungen
wie Harnstoff erheblich Mengen an knappen und kostspieligen natürlichen Eiweißverbindungen
zu ersetzen, bzw. den Wiederkäuern zusätzlich hochwertiges Eiweiß aus NPN-Verbindungen
zur Verfügung zu stellen.
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Von dieser Möglichkeit wird inzwischen auch in verstärktem Ausmaß
Gebrauch gemacht.
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Nachteilig ist jedoch, daß man diese NPN-Verbindungen - die Erfindung
wird nachfolgend der Einfachheit halber an der häufigst verwendeten, dem Harnstoff
weiter beschrieben - nur in verhältnismäßig geringen Mengen dem Tierfutter zusetzen
konnte, weil beim Verfüttern größerer Mengen von Harnstoff sehr schnell so große
Mengen Ammoniak im Pansen freigesetzt werden, daß die Pansen-Bakterien diesen Ammoniak
nicht aufnehmen können, der überschüssige Ammoniak ins Blut geht und über den Harn
unverdaut ausgeschieden wird und damit dem eigentlichen Verwendungszweck verloren
geht. Viel gravierender ist dabei, daß das plötzliche Freiwerden von Ammoniak und
der Ubergang ins Blut zu Vergiftungen führt, die sogar zum Tod des Tieres führen
können.
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Man hat deshalb schon eine Reihe von Vorschlägen gemacht, um das plötzlicheund
unkontrollierte Freiwerden von Ammoniak im Pansen des Wiederkäuers zu verhindern
und zu regulieren. Diese Vorschläge basieren dabei im wesentlichen auf zwei Grundprinzipien.
So hat man in der DDR-Patentschrift 55 896 den Vorschlag gemacht, Harnstoff durch
Acyl- oder Alkylgruppen zu substituieren, weil diese Substitutionsprodukte langsamer
zu freiem Ammoniak abgebaut werden als Harnstoff selbst. Auf demselben Grundprinzip
beruht der Vorschlag der deutschen Patentschrift 1 928 285, nach der Harnstoff mit
Isobutyraldehyd zu Isobutylidendiharnstoff umgesetzt wird, aus dem Ammoniak schwerer
freigesetzt wird. Es bedarf keiner besonderen Erwähnung, daß diese Vorschläge zusätzliche
chemische Stoffe erfordern und arbeits-und kostenaufwendig sind.
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Ein anderer Vorschlag, wie er in der DT-OS 2 257 108 enthalten ist,
versucht, das übermäßige, plötzliche Freiwerden von Ammoniak dadurch zu verhindern,
daß den NPN-Verbindungen von vornherein so viel Kohlenhydrate zugegeben werden,
daß für den freiwerdenden Ammoniak immer genug Kohlenhydrate zur Verfügung stehen
und
die Verdauung der Kohlenhydrate mit dem Freiwerden des Ammoniaks
einigermaßen abgestimmt ist.
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Hier wird zur Regulierung der Harnstoff mit anderen Beimengungen vermischt,
nach besonderem Verfahren aufgearbeitet und es ist das wesentliche Merkmal der Lehre
dieser Patentschrift, daß diese Verlangsamung der Ammoniakfreigabe darauf beruht,
daß bis zu 15 Gew.-°/O Bentonit zugegeben sind. Der zugegebene Bentonit bindet das
Wasser, ist aber andererseits natürlich ein reiner Ballaststoff für das so hergestellte
Futtermittel. In ähnliche Richtung weist die DT-OS 2 154 134, die sich die Aufgabe
gestellt hat, den bitteren Geschmack und damit die Futterverweigerung durch das
Tier dadurch zu umgehen, daß die Harnstoffkörnchen mit einem dünnen Fett-, Gelatine-,
eiiii- oder Zuckersirupfilm umhüllt werden. Das oben aufgezeigte Problem des raschen
Freiwerdens von Ammoniak läßt sich damit nicht lösen. Außerdem haben die Zusätze
natürlicher Fette und Zucker den erheblichen Nachteil, daß ihres niedrigen Erstarrungspunktes
und klebrigen Charakters wegen diese Stoffe sehr leicht zum Verklumpen des Futters
führen und dieses sich sehr schwer verteilen und einrühren läßt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wiederkäuer-Beifutter
aus NPN-Verbindungen zu schaffen, das die NPN-Verbindungen hinreichend vor einem
schnellen Abbau und damit plötzlichem Freiwerden von Ammoniak schützt und die Stickstoffquelle
über einen möglichst langen Zeitraum verteilt fließen läßt, das außerdem möglichst
keine nutzlosen Ballaststoffe enthält und das schließlich auf einfache Art und Weise
in technischem Maßstabe herstellbar ist und gute Gebrauchseigenschaften bei der
Handhabung als Beifutter aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Wiederkäuer-Beifutter
aus Nicht-Eiweiß-Stickstoffverbindungen (NPN-Verbindungen
) wie
Biuret und Ammoniumcarbamat, insbesondere Harnstoff, mit einer Hüllschicht um die
NPN-Verbindungen dadurch gelöst, daß der wesentliche Bestandteil der Hüllschicht
aus Fettsäureestern mit einem Erstarrungspunkt von 450 bis 650 C und einem engen
Bereich zwischen Schmelzpunkt und Erstarrungspunkt besteht. Bevorzugt besteht der
wesentliche Bestandteil der Hüllschicht aus einem Fettsäureester mit einem Erstarrungspunkt
von annähernd 550 C und einem Bereich von annähernd 50 C zwischen Schmelzpunkt und
Erstarrungspunkt.
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Die erfindungswesentlichen Eigenschaften eines genügend hohen Erstarrungspunktes
und eines verhältnismäßig engen Bereiches zwischen Schmelzpunkt und Erstarrungspunkt
werden vorteilhaft von dem Veresterungsprodukt eines mehrwertigen Alkohols einer
Kettenlänge von 4 bis 6 C-Atomen mit mindestens einer gesättigten Fettsäure einer
Kettenlänge von 12 bis 18 C-Atomen erreicht.
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Als ganz besonders bevorzugt erwiesen hat sich eine Hüllschicht aus
einem Veresterungsprodukt von Sorbitan(Monoanhydrosorbit) mit Laurin-, Palmitin-
und Stearinsäure. Diese Sorbitan-Fettsäureester, insbesondere Sorbitan-mono-stearat
und Sorbitantri-stearat haben den Vorzug, daß sie in ihrem Erstarrungspunkt noch
genügend tief liegen, so daß der einzuhüllendeg Harnstoff nicht unnötig hoch erhitzt
werden muß und eine Schädigung des Harnstoffs und der anderen Beimengungen nicht
eintritt, und daß sie außerdem beim Abkühlen rasch und in einem engen Temperaturbereich
erstarren, so daß sich um den Harnstoff herum eine feste Hüllschicht ergibt, die
nicht zum Schmieren, Verkleben und Verklumpen neigt, sondern das Vermischen des
Beifutters mit anderen Futtermitteln und das Einrühren in Wasser ohne g Schwierigkeiten
ermöglicht.
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Hinsichtlich der Abstimmung der einzelnen Komponenten der Veresterungsprodukte,
aus denen die Hüllschicht gebildet wird, kommt es immer darauf an, daß diese so
gewählt werden, daß das Merkmal des Erstarrungspunktes zwischen 450 und 650 und
das Merkmal des engen Bereiches zwischen Schmelz- und Erstarrungspunkt
erfüllt
werden. Es können deshalb als mehrwertige Alkohole auch Polyoxymethylene eingesetzt
werden, wobei lediglich Voraussetzung ist, daß diese als Veresterungsprodukt mit
Fettsäuren einen Schmelzpunkt zwischen 450 und 650 C aufweisen und einen engen Erstarrungsbereich.
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Die erfindungsgemäße Will schicht um die NPN-Verbindungen muß nicht
ausschließlich aus den beanspruchten Fettsäureestern bestehen, sondern sie kann
die üblichen Beimengungen enthalten, die beispielsweise geschmaksverbessernd sind
wie Süßstoffe oder die zusätzlich die Pansen-Bakterien fördern, wie das von Schwefelbeimengungen
in kleiner Menge bekannt ist, deSh zum Aufbau schwefelhaltiger Aminosäuren große
Bedeutung zukommt. Diese Beimengungen sollen aber 20 Gew.-% nicht übersteigen, so
daß die Hüllschicht zweckmäßig zu mindestens 80 Gew.-% aus einem Fettsäureester
mit einem Erstarrungspunkt zwischen 450 und 650 C und engem Erstarrungsbereich besteht.
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Ganz wesentlich ist, daß die Hüllschicht stark genug ist, um die NPN-Verbindungen
vor dem zu schnellen Zugriff der Pansen-Bakterien zu bewahren und die Freisetzung
des Ammoniaks auf lange Zeit zu verteilen. Die Hüllschicht macht deshalb vorzugsweise
3o bis 45 Gew.-% der umhüllten NPN-Verbindungen aus, um das sicherzustellen. Die
Hüllschicht mit einem Erstarrungspunkt oberhalb 450 C hat den besonderen Vorteil,
daß kein Aufschmelzen im Körper erfolgt, das die Schutzfunktion der Hüllschicht
hinfällig machen würde.
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Von ganz besonderem Vorteil ist, daß die fur die Hüllschicht verwendeten
Fettsäureester keinen Ballststoff darstellen, sondern dem Tier ebenfalls voll als
Nahrungsquelle zur Verfügung stehen und leicht verdaut werden können und daß sie
in der vorliegenden Menge ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen Stick-- - - -
stffverbinunen , A stoliverbinaungen unG
Dringen, wie es rur den optimalen Aufbau bakterieller Eiweißverbindungen im Pansen
erforderlich ist.
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Da das Produkt im Sinne der Erfindung im allgemeinen nicht allein
verfüttert wird, sondern als Beifutter zusammen mit anderen Futterbestandteilen,
ist es vorteilhaft gekörnt und hat eine mittlere Korngröße von o,2 bis o,6 mm. Dieser
Korngroßenbereich hat sich bei Fütterungsversuchen als optimal geeignet erwiesen,
um die Langzeitwirkung einer langsam fließenden Stickstoffquelle zu garantieren.
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Ganz wesentlicher Bestandteil der Erfindung und des erzielbaren technischen
Fortschrittes ist das Verfahren zur Herstellung der NPN-Verbindungen, das darin
besteht, daß diese mit einer Schmelze der Fettsäureester umhüllt werden. Dieser
Umhüllung aus der Schmelze kommt deshalb besondere Bedeutung zu, weil sich einmal
damit besonders einfach und wirksam die erforderliche Hüllschicht um die NPN-Verbindungen
herstellen läßt und zum anderen der ganz wesentliche Vorteil damit verbunden ist,
daß nicht wie bei den meisten vorbekannten Verfahren erhebliche Wassermengen, die
bisher zum Aufbereiten erforderlich waren, wieder abgedampft werden müssen. Die
erfindungsgemäß als Hüllschicht verwendeten Fettsäureestern mit ihrem engen Erstarrungsbereich
ermöglichen außerdem ein ganz bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der mit der
Hüllschicht versehenen NPN-Verbindungen, das darin besteht, daß die NPN-Verbindungen
unter Rühren in die auf 70 bis looO 0 erhitzte Schmelze aus Fettsäureestern eingetragen
und im Anschluß daran sprühgehärtet werden, eine Verfahrensweise, die dem nur bei
engen Erstarrungsbereich der verwendeten Fettsäureester im Sinne der Erfindung möglich
ist.
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Die mit Fettsäureester umhüllten NPN-Verbindungen lassen sich jedoch
auch dadurch gewinnen, daß die Masse aus dem Mischbehälter in einen gekühlten Raum
oder Behälter abgelassen und die erstarrte Masse anschließend in einem Mahlwerk,
vorzugsweise einer Hammermühle vermahlen wird.
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Bei dem bevorzugten Verfahren des Eintragens des zu schützenden Harnstoffs
in die Schmelze der Fettsäureester unter Rühren
wird der Harnstoff
annähernd in der Form und Größe zugesetzt, die für das fertig umhüllte Produkt angestrebt
wird. Bevorzugt kommt Harnstoff dabei in Form von Prills zum Einsatz, weil sich
dadurch nahezu ideale Kugeln mit einer Hüllschicht ergeben.
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Aber selbst wenn man den Harnstoff in seiner ursprünglichen scharfkantigen
Kristallform einsetzt, entstehen nach dem Einrühren in die Schmelze aus Fettsäureestern
und anschließendem Sprühhärten weitgehend abgerundete Körner.
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Dem Verfahren der Sprühhärtung ist abor bei weitem der Vorzug zu geben
und das sprühgehärtete Material ist von besserer Qualität.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Wiederkäuer-Beifutters liegen darin,
daß es in Mengen bis zu 25 % den verschiedenartigsten Mischfuttern beigefügt werden
kann und daß durch die Umfüllung die NPN-Verbindungen dem ureolytischen Abbau langsam
verfügbar gemacht werden. Das ist insbesondere bedingt in dem hydrophoben Charakter
der Umhüllung, durch den das Eindringen von Bakterien in die Matrix erschwert, aber
nicht verhindert wird. Bedeutungsvoll ist weiter, daß die Fettsäureester im Sinne
der Erfindung im Ph-Millieu der Vormägen von etwa 6,8 eine genügende Stabilität
aufweisen und daß sie gänzlich untoxisch sind, so daß die Fermentationsvorgänge
in den Vormägen nicht gehemmt werden. Andererseits wird die Hüllschicht durch das
Einwirken bakterieller Esterasen langsam hydrolisiert und die Spaltprodukte wie
Sorbit und Fettsäuren werden vollkommen in den Energiestoffwechsel eingeschleust
und stehen als Energielieferant optimal zur Verfügung.
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Im allgemeinen wird man zusätzlich zu den NPN-Verbindungen im Sinne
der Erfindung
noch übliche Eiweißstoffe zugeben. Da es aber durch die Umhüllung mit Fettsäureestern
mit einem Erstarrungspunkt oberhalb 450 C möglich wird, hohe Tagesrationen an Harnstoff
dem Futter zuzugeben, ohne daß die Gefahr der Toxizität gegeben ist, läßt sich erforderlichenfalls
mit
den erfindungsgemäß umhüllten NPN-Verbindungen ein konzentriertes Bei futter herstellen
und verfüttern, daß keinerlei sonstige zusätzliche Eiweißverbindungen enthält und
daß trotzdemdas Tier ausreichend mit dem erforderlichen Stickstoff beliefert, indem
durch die langsam fließende Stickstoffquelle die Pansenbakterien genügend bakterielle
Eiweißverbindungen aufbauen und darüber den Eiweißbedarf des Tieres decken. Dieser
Möglichkeit kann dann ganz erhebliche Bedeutung zukommen, wenn aus irgendwelchen
Gründen pflanzliche und tierische Eiweißträger nicht mehr in ausreichender Menge
zur Verfügung stehen.
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Es wird so erstmals möglich, erforderlichenfalls allein mit NPN-Verbindungen
den Kampf gegen die Eiweißlücke und damit gegen Hunger und Katastrophen aufzunehmen.
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Nachfolgend wird die Herstellung des Wiederkäuer-Beifutters an einem
Beispiel beschr-e ben und in einem 2. Beispiel die Zusammensetzung eines Beifutters
mit umhüllten Harnstoffkörnern als einziger Stickstoffquelle. Im Anschluß daran
ist an Hand üblicher Testmethoden der erzielte Erfolg nachgewiesen.
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Beispiel 1: In einem heizbaren Mischbehälter mit Rührwerk werden 37
Gewichtsteile Sorbitan-mono-stearat auf 80° C erwärmt und dazu 60 Gewichtsteile
Futterharnstoff mit 46 % Stickstoff entsprechend einem Harnstoffäquivalent von 2,8
bis 2,9 Gramm Rohprotein eingerührt, geringe Mengen Süßstoff und Kohlenhydrate hinzugefügt
und dann die Masse bei der angegebenen Temperatur 3 Min. verrührt. Im Anschluß daran
wird die heiße Masse über Dellersprühanlagen gegen einen kalten Luftstrom versprüht
und so die Hüllschicht um die Harnstoffkörner gehärtet.
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Beispiel 2: Für ein stickstoffreiches Bei futter mit umhülltem Harnstoff
gemäß Beispiel 1 werden folgende Bestandteile vermischt (die Zahlen in den Klammern
geben die Variationsbreite an, in der die einzelnen Anteile variieren können).
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200 kg Weizenvollmehi (20-50 %) 160 kg Weizen ( 5-80 %) 320 kg Harnstoffpräparation
(20-50 %) best. aus: 60 Gew.-% Harnstoff 37 " " Sorbitan-mono-stearat 2 " " Schwefel
1 " " Süßstoff 80 kg Melasse ( frei ) 9o kg Dicalciumphosphat 50 ( 4-lo %) 50 kg
Na-Bicarbonat ( 2- 5 0%) 60 kg kohls. Kalk ( 2- 6 %) 40 kg Mineralstoff-Spurenelement
u. Vitaminvormischung ( 2- 6 %) Aus der nachfolgenden Tabelle I ergibt sich die
protrahierte Freisetzung von Ammoniak bei dem Bei futter nach der Erfindung sowohl
bei alleiniger Verwendung (3) als auch einem Mischfutter zugemischt (4) im Vergleich
mit reinem Harnstoff (1) bzw. Harnstoffphosphat (2) im Test auf Pansensaft bei einer
Temperatur von 380 C.
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Tabelle I Produkt Harn- Ein- Hst. i. Pan- Zeit Hst. % Zer- Relat.
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stoff waage Einw. sen- in zer- setzg. ZerfalI flüs- Std. setzt d.ein-
bez.auf sig- ges. Hst. pa keit Hst.
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g g mg ml mg 1. Harnstoff 100 0,50 500 100 5 401,8 80,4 100 p.a.
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2. Harnstoff- 34,3 1,00 343 100 5 320,6 93,5 116,3 phosphat 3. Harnstoff-
41,6 1,00 416 100 5 149,5 35,9 44,7 präparation gem.
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Patent an meldung 4. Rinder- 10,44 20,0 2090 180 15 780,7 37,4 46,5
mastfutter m.H.
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Stoffpräp.
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gern. Pat.-Anm.
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In der Tabelle II wird die Freisetzung des Harnstoffs durch Urease
aufgezeigt, wobei der Ureasetest bei ph 6,9 und einer Temperatur von 380 C durchgeführt
wird.
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Testmethode: (Freisetzung des Harnstoffs durch Urease) Zur Herstellung
der Ureaselösung werden 250 mg Urease (5U/mg) durch mindestens 4-stündiges Rühren
in 1 1 Phosphatpuffer (o,o5 m) bei ph 6,9 gelöst.
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Eine 25 mg harnstoff-äquivalente Einwaage wird in Schliffreagenzgläser
mit 10 ml Ureaselösung gemischt und 2 Stunden verschlossen ins Wasserba-d von 380
C gegeben. Nach Abkühlen werden lo ml o,l n Salzsäure zugegeben und dann mit o,l
n Natronlauge bis ph 6,9 titriert.
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Zur Bestimmung des Blindwertes wird eine 25 mg harnstoffäquivalente
Einwaage in Schliffreagenzgläser mit lo ml o,l n Salzsäure und lo ml Ureaselösung
gemischt und 2 Stunden in ein Eisbad gegeben und dann mit o,l n Natronlauge bis
ph 6,9 titriert.
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Berechnung: (Blindwert - Hauptwert) x 3 x loo = freigesetzter Harnstoff
= % freigesetzter Harnstoff looo x Einwaage (g) Tabelle II Produkt Harn- Ein- Hst.i.
Zeit Hst. Hst. Zerfall st. waage Einw. zer- v.Ein- gemessetzt satz sen am Hst.p.a.
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mg mg mg Std. % % %% Harnstoff 100 23,9 23,9 2 76,57 76,57 100 p.a.
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Decan. 98,5 28,5 28,07 2 70,53 71,60 93,5 Harnstoff Harnst. 48,6 51,4
25,o 2 22,1 45,5 59,4 Präp.gem.
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Pat.-Anm.
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Rindermastfutter mit Harnst. 5,o3 495,4 24,9 2 2,42 48,1 62,8 Techn.
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Rindermastfutter mit Harnst. 10,44 253,8 26,5 2 1,65 15,8 20,6 Präp.gem.
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Pat.-Anm.