DE2513221A1 - Verfahren zur herstellung eines tierfutters und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung eines Tierfutters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Priorität:

5. April 1974 / Schweiz Anmelde-Nr. 4817/74

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Protein für die Herstellung eines Tierfutters.

Damit ein Futter in der Tiermast und Tierzucht wirtschaftlich vorteilthaft ist und optimal verwertet wird, müssen die Verhältnisse von Futtermenge, Gesamtnährstoff und Protein in bestimmten Verhältnissen zueinander stehen.

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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. Fisch- und Tierkörpermehle sind nur beschränkt erhältlich.

Aussen den genannten Haupt-Proteinlieferanten werden neben vielen anderen Produkten Hefe in beschränktem Umfang als Ergänzung der Grundfutter verwendet.

So wird z.B. die sogenannte Schlempe als Nebenprodukt der Bierherstellung in der Tierernährung seit Jahrzehnten verfüttert, um die vorhandene Hefe bzw. das Protein verwerten zu können. Bei Fütterung grosser Mengen Schlempe können nachteilige Erscheinungen auftreten. Sowohl von der praktischen, wie auch von der tierphysiologischen Seite her ist nur ein beschränkter Einsatz möglich.

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Es sind viele Herstellungsverfahren für Futterhefe bekannt. Ein solches wird in der französischen Patentschrift 1 292 beschrieben. Bevorzugt werden Abfälle wie Kartoffelschalen, Konservenabfälle, Abfälle von Getreidemühlen usw. als Stärkelieferanten gewählt. Die Stärke wird verzuckert und verheft. In der genannten Druckschrift wird weiter vorgeschlagen, als einzigen, möglicherweise noch notwendigen Zusatz, eine ganz geringe Menge eines billigen Stickstofflieferanten in der Furm eines Sulfates oder eines Nitrates von Ammonium oder ein billiges Phosphat, wie Superphosphat oder Thomasmehl, zu verwenden. Die Verhefung des genannten Mediums erfolgt innert 24-30 Stunden. Die Hefe kann frei von allen Verunreinigungen abgetrennt getrocknet und den Verbrauchern zugeführt werden.

Es wird auf diese Weise wohl eine vorzügliche und hochwertige Hefe erzeugt, die jedoch durch grosse Aufwendungen besonders für die Trennung und Trocknung einen hohen Herstellungspreis erfordert. Diese Hefe kann deshalb nur beschränkt verwendet werden. In den wenigsten Fällen ist es wirtschaftlich'tragbar, die Proteinversorgung in den Mastbetrieben durch Futterhefe allein sicherzustellen.

Bei anderen Verfahren der Futterhefeerzeugung muss die Trennung und Reinigung der Hefe von den im Nährsubstrat verbleibenden Baiaststoffen, Nährsalzen und Verunreinigungen besonders sorgfältig durchgeführt werden. Dies gilt auch für die Fälle, bei ü-.jnsn physiologisch schlecht verträgliche Ausgangsmaterialien und grosse Salzmengen verwendet we 'an. rtf^*

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Von den meisten Fachleuten wird bestätigt, dass Hefe an sich einen günstigen Einfluss auf den Organismus hat. Diese Tatsache wird bei verschiedenen Futterzusätzen ausgenützt, wie nun am Beispiel der US-PS 2 906 622 gezeigt wird. Hierbei werden auf der Basis eines Hefe Substrates und durch Vermehrung anderer Mikroorganismen, Pilzen und nach allfälliger Zugabe besonderer Zusätze, Vitamine, Spurenelemente usw. stärkende, wachstumsfördernde und krankheitsvorbeugsnde Mittel in flüssiger oder trockener Form hergestellt, die jedoch in der eigentlichen Futtermittelherstellung keine wesentliche Bedeutung erlangt haben, da in der Regel hohe Preise für die genannten Substrate verlangt werden müssen. Obwohl auch hier mit der Biomasse ein Proteinlieferant zur Verfügung steht, können die geringen Dosen, die den Tieren verabreicht werden, das Kohlehydrat-Proteinverhältnis nur unbedeutend beeinflussen.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren CUS-PS 2 452 534] wird durch einen biochemischen Prozess bei einem Nahrungsoder Futtermittel der Nährwert, die Verdaulichkeit usw. erhöht. Das Produkt wird verzuckert und ein geringer Anteil der Zucker verheft, wobei ein Zuckergehalt von 25-55% der trockenen Substanzen in der Lösung angestrebt wird. Einer der Punkte des Verfahrens wird darin gesehen, dass die Veratmungsverluste der Nährsubstanzen, die bekanntlich 30 Prozent des TS betragen, reduziert werden können. Dies kann tatsächlich durch nur teilweise Umwandlung von Zucker in Hefe erreicht werden. Die Veratmungsverluste sind jedoch naturbedingte Gegebenheiten.

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Diese Verluste sind der Preis für die Veredlung eines Nahrungsmittels von Zucker in Hefe. Gemäss der genannten Druckschrift wird eine Zelldichte von 150'00O¹OOO im Endprodukt festgestellt.

Dies stellt an sich eine tiefe Proteinanreicherung dar. Dieses Endprodukt kann in den wenigsten Fällen die fehlende Proteinmenge zur Verfugung stellen.

Durch die Verhefung eines kohlehydrathaltigen Produktes kann grundsätzlich genügend Protein erzeugt werden, um ein Tierfutter von ausgewogener Zusammensetzung herzustellen. Dies ist in der Praxis jedoch an den sehr hohen Aufwendungen für die Proteingewinnung, bzw. an gesamthaft sehr aufwendigen Verfahren gescheitert.

Aufgabe der Erfindung war demgegenüber eine ökonomische Proteinerzeugung für die Herstellung eines in bezug auf Protein und Kohlehydrat ausgewogenen Tierfutters. Insbesondere soll ein unausgeglichenes Grundfutter in ein ausgewogenes Tierfutter veredelt werden, so dass zum Beispiel ein vollständig integrierter-Betrieb unberücksichtigt von Proteinlieferanten den Futteranbau auf die Pflanzen mit maximalen Flächenerträgen ausrichten kann, um dann das Gleichgewicht im Tierfutter in einer Veredlungsstufe zu erreichen.

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge kohlehydrathaltiges Grundfutter in einer Flüssigkeit eingeweicht, und daraus ein Nährsubstrat mit einem Grundfutteranteil "K" TS (Trocker Substanz) und mehreren Teilen Wasser gebildet wird und durch Impfung von Hefe oder "anderen Mikroorganismen in das Nährsubstrat ein mit Hefe usw. durchwachsenes, ernährungSDhysiologisch . zulässiges Substrat, genannt Substrat, erzeugt wird.

Das neue Verfahren weist gegenüber den bekannten Verfahren sehr grosse Vorteile auf. Insbesondere kann das Substrat in der im Tierfutter erforderlichen Menge verfüttert werden, da sowohl die ernährungsphysiologisch, wie wirtschaftlich bedingten Beschränkungen wegfallen.

Das Verfahren hat ganz besonders grosse Vorteile, wenn das kohlehydrathaltige Grundfutter in Wasser eingeweicht und ein Hefenährsubstrat mit einem eingeweichten Grundfutteranteil "K" TS und 3-15 Teilen Wasser gebildet wird und mindestens die für eine vollständige Umwandlung der Kohlehydrate in Hefe noch fehlende Mineralsalzmenge von 1,0-5% bezogen auf verhefbare Kohlehydrate TS des Grundfutteranteils "K", jedoch höchstens auf die im fertigen Tierfutter vorgesehene Mineralsalzmenge ergänzt wird und Impfhefe in das Hefenährsubstrat zugegeben wird, unter starker Belüftung und Durchmischung des Hefenährsubstrates ein mit Hefe durchwachsenes, ernährungsphysiologisch zulässiges Substrat, genannt Substrat, erzeugt wird zur Herstellung eines Tierfutters.

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Zur Ueberraschung der Fachleute erlaubt die Erfindung damit, erstmalig ein gegebenes Grundfutter mit einem Minimum an Aufwand den spezifischen Anforderungen einer Tierfütterung entsprechend zu veredeln, indem gezielt an einem bestimmten Anteil "K" des Grundfutters durch Verhefung die Kohlehydrate in Protein umgewandelt werden, und das so gewonnene Substrat für die Herstellung eines fertigen Tierfutters zur Verfügung steht.

Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es, das Substrat bestehend aus Wasser, Hefe, Rohfaser und Restmineralsalze ohne weitere Verarbeitung dem Tier zu verfüttern.

Hierin liegt einer der Kernpunkte der Erfindung, indem es gelungen ist, die Proteinversorgung und insbesondere ein Gleichgewicht zwischen Protein und Kohlehydrate auf ökonomische Art sicherzustellen, durch:

preisgünstige Herstellung von Protein, da auf eine Separierung, Reinigung und Trocknung der Hefe verzichtet werden kann;

Erzeugung einer maximalen Proteinmenge mit dem kleinstrnöglichen Grundfutteranteil "K", indem mindestens soviel Mineralsalze in das Hefenährsubstrat gegeben werden, wie für das vollständige Umwandeln der verhefbaren Kohlehydrate in Biomasse erforderlich ist. Es kann dadurch in kurzer Zeit das für ein bestimmtes Tierfutter erforderliche Protein■ erzeugt und in dem vorbestimmten Prozenzsatz als Substrat verwendet werden;

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- Bestimmung der Anteile im Hefenährsubstrat derart, dass nach der Vertiefung die Zusammensetzung von Flüssigkeitsmenge
Hefe

Restsalzmenge und
übrige Feststoffe

direkt als Proteinlieferant und FutterkomDonente geeignet ist und dadurch das Kohlehydrat-Protein-Gleichgewicht erreicht werden kann.

Das Grundfutter selbst kann grundsätzlich aus einer einzigen Futterkomponente, z.B. Gerste oder Mais, oder einer Mischung von mehreren bestehen.

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. Andererseits ist bekannt, Futterrohstoffe in

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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 bei Verarbeitung von feuchten bis flüssigen Rohmaterialien die enzymatische Behandlung und Verhefung abgekürzt und damit das Verfahren verbilligt werden kann.'

Somit müssen 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.

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.

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Die im Substrat noch vorhandenen Feststoffe können, wenn erforderlich, zu jeder gewünschten Feinheit vermählen werden.

Für jede Tierart wird eine eigene Zusammensetzung des Futters, insbesondere in bezug auf Protein und Stärke, verlangt. Weiter werden auch Alter der Tiere, ob es sich um Zucht oder Mast, klimatische Einflüsse usw. berücksichtigt, um letztlich durch ein Minimum an Futtermittel^ Energie 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%.

Vorzugsweise soll nun dem Grundfutteranteil "K" eine optimale Nährsalzmenge zugegeben werden, so dass diese nach abgeschlossener Verhefung im wesentlichen aufgebraucht ist.

Dies hat vorallem den Vorteil, dass die vom Tier benötigten Mineralsalze in der bisher gewohnten und bewährten Menge in das übrige Grundfutter gemischt werden können.

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Infolge des natürlichen Hefewachstums ergibt sich bekanntlich eine Verdoppelung der Hsfemenge 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 Kühleinreichung 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 mit Hefe durchwachsene Substrat kann chargenweise erzeugt werden.

Weiter kann das mit Hefe durchwachsene Substrat in einem semi nntinuierlichen Verfahren erzeugt werden, indem nach Be-

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endigung der Vertiefung nur ein Teil, z.B. 1/5 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 1/5 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.

Die Erfindung erlaubt für die meisten zur Zeit bekannten Futtermischungen das fehlende Protein in Form des Substrates zu verwenden.

In vielen Produktionsbetrieben kann es vorteilhaft sein, einen grösseren Anteil oder die gesamte Menge der dem Tierfutter hinzugefügten Mineralsalze in das Hefenährsubstrat zu geben. Man kann dabei von den für die einzelnen Tierfutte'r üblichen Mineralsalzmengen ausgehen. Eine zweite Möglichkeit liegt darin, die Mineralsalze, bzw. Asche-Gehalt jeder Futterkomponente zu bestimmen und den Differenzbetrag zum gewünschen Asche-Gehalt im fertigen Tierfutter als maximalen Wert für die Mineralsalzmenge für-das Hefenährsubstrat zu nehmen.

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Für Mastrinder wird ein Gesamtasche-Gehalt im fertigen Tierfutter zwischen 5 und 8% und für Schweine von 2-5% empfohlen.

Je nach Anteil des Substrates, bezogen auf das fertige Tierfutter, können damit dem Nährsubstrat 1-20 und in besonderen Fällen, beispielsweise für ein Rinderfutter, bis zu 40%
Mineralsalze pro Kilogramm Stärke TS (Trocken Substanz) hinzugegeben werden.

Das kohlehydrathaltige Grundfutter "K" kann zusammen mit dem Wasser wenig unter dem Siedepunkt zwischen 80 und 100 C erhitzt und anschliessend eingeweicht werden. Dabei werden die pathogenen Keime unschädlich gemacht. Der Grundfutteranteil "K" mit dem Einweichwasser ergibt in der Regel einen Brei, welcher sich langsam abkühlt.

Bei Produkten mit extrem hohem Zuckergehalt, wie Datteln
oder Bananen, kann nach dem Einweichen direkt ein ideales
Hefenährsubstrat gebildet werden.

Bei den übrigen Produkten ist es vorteilhaft, die Stärke
in einer ersten Verfahrensstufe in Zucker umzuwandeln.

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Ein stärkehaltiger Grundfutteranteil "K" TS wird mit 3-15 Teilen Wasser eingeweicht, durch Zugabe von «C Amylase und Amyloglukosidase in die Einweichflüssigkeit die Stärke in Zucker umgewandelt, wobei in dem nun vorliegenden Hefenährsubstrat mindestens die für eine vollständige Umwandlung der Kohlehydrate in He'fe noch fehlende Mineralsalzmenge von 1,0-5% bezogen auf verhefbare Kohlehydrate TS des Grund- · ' futteranteils "K", jedoch -höchstens die entsprechend der im fertigen Tierfutter vorgesehenen Mineralsalzmenge ergänzt wird und Impfhefe in das Hefenährsubstrat zugegeben wird, unter starker Belüftung und Durchmischung des Hefenährsubstrates ein mit Hefe durchwachsenes, ernährungsphysiologisch zulässiges Substrat, genannt Substrat, erzeugt wird zur Herstellung eines Tierfutters.

In der Anfangsmast verwendet man oft ein Alleinfutter mit einem Gehalt von 700 g GN und 14,5% VP Cverdauliches Protein). Ein 22 kg schweres Ferkel erhält davon 1 kg je Tag. Wird ein Flüssig- oder Nassfütterungssystem angewendet, so muss 1 kg Futter mit 3,3 It Wasser angerührt werden. Das ergibt ein Endvolumen von 4 It. Das so erreichte Endvolumen entspricht gerade etwa dem maximalen Flüssigkeitsaufnahmevermögen der Tiere am Anfang der Mast.

Es ist deshalb ein wesentlicher Teil der Erfindung, die durch fütterungstechnische Umstände, wie vollständige Nassfütterung usw., und besonders die tierphysiologisch gegebene höchstmögliche Flüssigkeitsmenge als Grenzwert im Verfahren zu berücksichtigen .

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In der Regel kann für die Herstellung eines Futters für Schweine und Rinder das Hefenährsubstrat aus 1 Teil Kohlehydrat TS und 6-12 Teilen, vorzugsweise 7-10 Teilen Wasser gebildet werden. Bei der Einweichung können auf 1 Teil Kohlehydrat 3-6 Teile Wasser verwendet werden, das übrige Wasser nach der Einweichung bzw. bei der Verhefung zugegeben werden. Der Energiebedarf sowie die Steuerung des Verfahrensablaufes lassen sich im chargenweisen Betrieb durch mehrfache Wasserzugaben optimieren.

Für die Belüftung des Hefenährsubstrates haben sich durchschnittliche Luftmenge von 20 bis 150 Liter Luft pro 1 Liter Substrat und Stunde ergeben.

Aus der starken Belüftung resultiert eine starke Bewegung und Durchmischung des Hefenährsubstrates. Um das grösstmögliche Hefewachstum garantieren zu können, ist es bei der hohen Trockensubstanz-Konzentration im Nährsubstrat und dem beschränkten Salzangebot erforderlich, dass eine intensive Umwälzung und Durchmischung des Nährsubstrates erzwungen wird.

Es muss dafür gesorgt werden, dass die Versorgung jeder Hefezelle mit C-Quellen, Mineralsalzen und Luft nicht limitiert ist, so dass die Hefezellen bei einer Temperatur von vorzugweise 2Θ-37 C optimal wachsen und sich vermehrenkönnen. Das wachstumshemmende CO muss während der Verhefung sofort weggeschaft werden.

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Durch die Veratmungsverluste kann bis zu 30% der Trockensubstanz verloren gehen, so dass der Anteil der Trockensubstanz nach der Vertiefung kleiner wird.

Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenigstens bei grossen Einheiten, dem Hefenährsubstrat eine starke Strömung von oben nach unten und umgekehrt zu erzwingen.

In der Regel wird neben den im Grundfutter "K" schon enthaltenen Salzen für die Verhefung 1-5 Gewichtsprozente, *· bezogen auf verhefbare Kohlehydrate TS dem Nährsubstrat zu Beginn der Verhefung, oder dosiert im Verlaufe der Verhefung zugegeben. Während der Verhefung muss der pH-Wert auf den für das Hefewachstum optimalen Wert von 3,5-6, bevorzugt von 4,5-5 reguliert werden. Es hat sich nun gezeigt, dass eine dosierte Zugabe von NH OH (Ammoniakwasser) zur pH-Regulierung grosse Vorteile ergibt.

Alles Ammoniakwasser, das zur pH-Regulierung gebraucht wird, wird gleichzeitig als Stickstoff für den Stoffwechsel der Hefe verwendet. Nach der Verhefung finden wir deshalb nur noch geringe Spuren von anorganischem Stickstoff.

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Analysen einer grossen Anzahl von Versuchen haben die interessante Tatsache ergeben, dass bei dem neuen Verfahren unter den erwähnten Bedingungen die Stickstoffbilanz nicht ausgeglichen ist. Stickstoffausbeuten von mehr als 100% berechtigen daher die Schlussfolgerung, dass ein Teil des Stickstoffes aus der Belüftungsluft entnommen wird.

Das Substrat darf einen geringen Zuckergehalt von bis zu 10 in besonderen Fällen bis zu 20% bezogen auf die Gesamt-Trockensubstanz im Substrat aufweisen.

Die Verhefung kann gestoppt werden, nachdem 80-96, bevorzugt 90-96% der Kohlehydrate in Hefe umgewandelt sind. Die kleinen nicht umgewandelten Zuckermengen werden von den Tieren gerne aufgenommen und der etwas geringeren Hefeausbeute steht ein relativ grosser Zeitgewinn gegenüber. Die Verhefung wird damit auf die exponentielle Wachstumsphase beschränkt.

Als Impfhefe lassen sich sowohl in ernähungsphysiologischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht eine grosse Anzahl Hefestämme verwenden, Candida- und Hansenula-Hefe haben sich sehr gut bewährt, die alle auf aerobes Wachstum eingestellt sind, und bei einer Temperatur von 2B-37 C ein gutes Wachstum zeigen.

Für ein spezifisches Grundfutter kann ein entsprechend geeigneter Hefestamm ausgewählt werden, wie mit folgenden Beispielen gezeigt wird:

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Die Candida utilis zeigt aerobes Wachstum auf D-Glucose und Maltose.

•Die Candida tropicalis kann zusätzlich D-Galactose und Stärke in Hefebiomasse umwandeln.

Die Candida tsukubaensis ist befähigt auf D-Glucose, Maltose, Cellobiose, Lactose und Stärke zu wachsen und braucht zudem für ihr Wachstum keine Vitamine.

Die Hansenula anomala kann Stärke, D-Glucose, Maltose und Cellobiose in Biomasse umwandeln.

Da das Grundfutter aus verschiedenen Stoffen zusammengesetzt sein kann, ist es von sehr grossem Vorteil, eine Mischung von 2 oder mehr der genannten oder anderen Hefe-Stämmen als Impfstoffe auszuwählen, damit in kürzester Zeit mit geringstem Aufwand ein Maximum an Proteinausbeute geleistet werden kann.

Die Erfindung betrifft ferner die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung eines fertigen Tierfutters und ist dadurch gekennzeichnet, dass das fertige Tierfutter aus einem Grundfutteranteil "K" und einem übrigen Grundfutter "F" besteht,

und die Menge des Grundfutteranteils "K" derart bestimmt wird, dass die im Grundfutter "F" fehlende Proteinmenge im Grundfutteranteil "K" gebildet und dass der Grundfutteranteil "K" zusammen mit dem übrigen Grundfutter "F" ein ausgewogendes Protein- und Kohlehydratverhältnis aufweist.

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Das Verfahren bietet ferner ganz besonders grosse Vorteile, wenn es als Teil der Flüssigfutteraufbereitung angewendet wird, da hier di.e Vertiefung täglich 1-2 mal durchgeführt und das Substrat mit dem übrigen Grundfutter frisch verfüttert werden kann.

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-fiastbetrieben 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.

Das neue Verfahren stellt gerade in der Flüssigfütterung, die -n sich grosse wirtschaftliche Vorteile bietet, einen idealen Baustein, eine besonders gute Ergänzung zu den bereits vor-

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handenen Nassfutteraufbereitungsverfahren dar.

Durch die Verwendung von stärkehaltigen, allenfalls zuckerhaltigen 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 Anwendung des Verfahrens wird die Verfütterung primär in Pasten- oder Flüssigform durchgeführt, um so weitere Verarbeitungskosten zu sparen'.

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 lager- und transportfähig zu machen.

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 in besonderen Fällen eingedickt in eine pastöse Form gebracht werden und z.B. entsprechend der

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Verwendung von Melasse zur Herstellung von Futterwürfeln verwendet 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.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm für die Anwendung des Verfahrens.

Fig. 2 zeigt ein Anlagediagramm
Fig. 3 zeigt den Temperaturverlauf und andere Werte während der Verhefung des Beispiels 1.

Für ein leichteres Verständnis werden die Produkte der einzelnen Verfahrensschritte wie folgt definiert:

Grundfutter - Kohlehydrathaltige pflanzliche Rohstoffe,

die als Ausgangsprodukt für das fertige Tierfutter allenfalls ohne spezielle Zusätze wie Vitamine, Mineralsalze, Spurenelemente usw. verwendet werden.

Kohlehydrathaltiger

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.

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Nährsubstrat = Gesamtheit von Flüssigkeit und

zur Verhefung aufbereitete Kohlehydrate und Mineralstoffe.

Substrat = . Gesamtheit des Nährsubstrates,

nach der Verhefung.

fertiges

Tierfutter = Gesamtheit von Substrat und übrigem

Grundfutter "F" mit den allfällig weiteren üblichen Zusätzen.

Es wird nun anhand eines vereinfachten Diagramms Fig. 1 der Verfahrensablauf gezeigt.

Der stärkehaltige Grundfutteranteil "K" wird in ganzen Stücken, Körnern oder in Mehlform in den Einweicher gebracht. Die erforderliche Flüssigkeit wird zugegeben.

Nach ca. 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 die für das Hefewachstum geeignete Zucker vorzugsweise während der Verhefung durch Enzymbeigabe erzeugt wird. Das nun nach an sich bekannten Schritten zubereitete Nährsubstrat wird in den Verhefungsbehalter gefördert.

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Nach erfolgter Lösung aller für das Hefewachstum benötigten Mineralsalze werden Hefen oder allenfalls ander Mikroorganismen in das Nährsubstrat geimpft. Je nachdem, welcher Mikroorganismus gewählt wird, ist nach einigen, bevorzugt nach 6-15 Stunden, in besonderen Fällen 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 Feststoffanteile 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

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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 Eindick- resp. 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. Z.B. 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, Druchflussmesser, Rührorgane, Isolation, Heizung usw. ausgerüstet, die für ein einwandfreies Funktionieren erforderlich sind.

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Zum leichteren Verständnis wird ein Ausführungsbeispiel einer grösseren, integrierten Flüssigfutterbereitungs- und Verfütterungsahlage beschrieben. (Fig. 2)

Auf der linken Bildseite ist ein Einweicher 1, der gleichzeitig das Enzymbehandlungsteil 2 ist, ein Verhefungsbehälter 3_S 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. Vom Abscheider 11 wird nun ein stärkehaltiger Grundfutteranteil "K¹¹ über eine Verbindungsleitung 12 direkt in den Einweicher 1 gespiesen. Ueber 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 führt eine Verbindungsleitung 15 in eine Mühle oder Pastenmühle 16, welche die erzeugte Maische in einen Maischenzwischenbehälter 17 abgibt. Ueber Verbindungsleitung 18 wird die Maische zurück in das inzwischen leer gewordene Enzymbehandlungsteil 2, der vorher als Einweicher 1 eingesetzt war, gepumpt. VQn 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,

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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 Enzymbehandl'ungsteil 2 gegeben.

Ueber 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 Speisegeräte 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. Plüssigfutterbottich 4 gefördert oder kann in einzelnen Bedarfsfällen direkt über einen Bypass 51 auf ein Mengendosiergerät 52 den einzelnen Tierboxen 53 des Mastbetriebes 5^ gepumpt werden.

Das über die Verbindungsleitung 13 geförderte übrige Grundfutter "F" wird direkt in den Flüssigfutterbottich ^l gebracht, wo nun noch die erforderlichen Zusatzstoffe wie Vitamine₉

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Spurenelemente, Mineralstoffe, Aminosäuren usw. aus Zellen über eine-Waage 6l zugegeben werden und innig mit dem
übrigen Grundfutter "F",allenfalls auch mit dem Substrat,
gemischt und als fertiges Tierfutter mit ausgewogener
Zusammensetzung den Tierboxen 53j vorzugsweise in Rationen, zugeleitet wird.

Das Ziel der ganzen Anlage ist eindeutig eine Optimalisierung" der Putteraufberextung einerseits und andererseits 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, MiIo, Tapioka, Kleie usw. und
als stärkehaltiges Grundfutter "K" resp. als übriges Grundfutter "F" verarbeitet sowie verfüttert wird.

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Es ist nun auch möglich, die herkömmlichen Flüssigfutterkomponenten aus Lagerbehältern 80 wie Magermilch, Molke, Melasse, Schlempe, Pulpe 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 fliessfähigen Güter werden über spezielle Förderer 91, geeigneten Zerkleinerungsmaschine, wie Pastenmühlen 92, Quetscher 93 usw. zugeliefert und über Verbindungsleitung 9¹J 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.

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Eine 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 drei 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 Komponente gesucht, die eventuell jahreszeitglich 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.

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Es gelten folgende Abkürzungen:

Norg: organischer Stickstoff

TS: Trocken Substanz

HTS: Hefe-Trockensubstanz (Biomasse)

GN: Gesamt-Nährstoff - Gesamtheit von verdaulichen Anteilen der N-freien Extraktstoffe, Proteine sowie Rohfette

VP: verdauliches Protein

T: Gewicht eines Tieres multipliziert mit Wert einer Norm-Alleinfutter-Ration/kg

Die weiteren formelmässigen Angaben sind im wesentlichen aus der Schrift "Flüssigfütterungstechnik" Verfasser Ernst A. Graf, Steinach/Schweiz, entnommen.

Es sollen 22 kg schwere Mastschweine mit Substrat-Futter gefüttert werden.

Als Grundfutteranteil "F" und "K" steht Gerste mit folgendem Gehalt zur Verfügung:

g = 114 g VP/kg

h = 712 g GN/kg '

Stärke = 55% in der TS

Es wurden 4,48 kg Gerste-TS enthaltend 2,465 kg Stärke, verheft.

Anfangskonzentration 112 g TS/lt.

Die Gerste wurde in 25 It Wasser auf 95 C erwärmt und anschliessenc unter langsamer Abkühlung während 2 Stunden eingeweicht.

Für die Verzuckerung wurde 5 It Flüssigkeit zugegeben und die Temperatur auf rund 60^wC gesenkt. Nach Zugabe von 30 ml (Flililiter", H_PO. ergab sich ein pH-Wert von 5.

Es wurden 4,2 ml «3C Amy läse und 5,7 ml Amyloglukosidase zugegeben und nach 15 Minuten war irr; wesentlichen alle Stärke in Zucker jn^av-ndeli. EQS842/080Ö

Für die Zubereitung des Hefe-Nährsubstrates wurde der verzuckerten Lösung 120 gr Nährsalz/kg Stärke zugegeben, das aus folgenden Einzelsalzen zusammengesetzt war:

(NH₄)₂ SO₄, (NH₄)₂ HPO₄,KH₂ PO₄, KCL, Mg SO₄ · 7 H₃O, CaCl„ m-Inosit.

Es wurden 3,6$ Impfhefe, bezogen auf HTS im Substrat am Ende, zugegeben. Als Impfhefe wurde eine Candida utilis gewählt. Der pH-Wert wurde während der Verhefung durch dosierte Zugabe von insgesamt 686 ml NH₄OH auf 5 gehalten. Es wurde ca. 18'500 It Frischluft in das Hefenährsubstrat eingeblasen und mit einem Rührwerk für eine starke Bewegung und gute Durchmischung des Nährsubstrates gesorgt. Da es sich um einen Versuch einer Testserie handelte, wurde die Verhefung bis zur vollständigen Umwandlung aller Zucker in Hefe durchgeführt.

Während der Verhefung wurde die Nährsubstrat-Temperatur zwischen 28 und 32 C durch eine Mantelkühlung gehalten.

Der Temperaturverlauf, die Aenderung der 0_?- Löslichkeit im Substrat und der NH₄ OH-Verbrauch sind in der Graphik "Verhefung von Gerste" festgehalten. Diese Kurven charakterisieren den Verlauf der Verhefung,, wie Figur 3 zeigt:

Kurve A zeigt den prozentualen NH₄OH Verbrauch (Gesamt 686 ml) während der Verhefung.

Die Kurve zeigt eine Anlaufphase von 0-3 h. Exponentiell Phase 3-6 3/4 h. Hier ist der Hauptteil des Nährsubstrates aufgebraucht. Es zeigt sich eine Diauxie, da sich nach kurzer Zeit die Hefen nochmals vermehren.

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Kurve B zeigt den Verlauf der (^Löslichkeit in mmHg. Die Menge des gelösten Sauerstoffes im Substrat sinkt entsprechend des Biomassenzuwachses. Sie steigt sofort an sobald das Wachstum aufhört.

Kurve C zeigt den Temperaturverlaufj auch hier zeigt sich deutlich die Diauxie ab.

Am Ende der Verhefung wies das Substrat folgende Werte und Gehalte auf:

Endvolumen	40 It
total TS	4,111 kg
TS-Konzentration	103 g/lt
Morg anorg Rohprotein	6,2$ in der TS 0,7 % in der TS 38,75$ in der TS
HTS	84,7$ in der TS
VP	36,7 g VP/lt
GN	80 g GN/lt
der Futteration /

Zur Ausrechnung'(genaue Erklärung siehe Beispiel 2) gelten folgende Zahlenwerte.

a = 145 g UP/kg b = 700 g GN/kg c = 36,7g UP/lt d = 80 g GN/lt g = 114 g VP h = 712 g GN

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145 . 80 - 700 . 36,7 11600 - 25690 -14090

u = = = = 0,828

80 . 114 - 36,7 . 712 9120 - 26130 -17010

145 . 712 - 700 . 114 103240 - 79800 23440

χ =

=1,378

36,7 . 712 - 80 .114 26130 - 9120 17010

22 kg schwere Tiere erhalt en 45 g Alleinfutter/kg Lebegewicht. Das ergibt eine Ration von 1 kg je Tier und Tag. Die gesuchten Rationenanteile berechnen sich wie folgt:

Grundfutter = Tu = 1 χ 0,828 = 0,828 kg Grundfutter ) je Tier

) und Substrat = Tx= 1 χ 1,378 = 1,378 It Substrat ) Tag

Dazu kommt noch eine üblicherweise verwendete Vitamin- und Spurenelementemischung.

Grundfutter plus Substrat ergab ein Volumen von ca 2 It. (1 kg Futter ergibt 0,7 It.) Dazu wurden 2 It Wasser gegeben, um die vom Flüssigkeitssystem verlangte Verdünnung zu erreichen (1 kg Alleinfutter in 4 It Endvolumen).

Beispiel 2

Es ist die Futterration für ca. 40-50 kg schwere Schweine aufzubereiten.

Als Grundfutteranteil "F" steht eine Getreidemischung mit folgendem Gehalt zur Verfügung:

g = 90 g VP/kg
h _ 791g GN/kg

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Als Grundfutteranteil "K" standen Datteln zur Verfugung. Es wurden 5,25 kg Dattel-TS eingesetzt, diese Menge enthielt 3,36 kg Zucker. Die Datteln wurden zu einer Paste verarbeitet, Diese diente direkt als Nährsubstrat für die Hefen. Die Anfangskonzentration betrug 131 g TS/lt im Fermenter

Als Nährsalze wurden 44g/kg Zucker eingesetzt, insgesamt also 149 g, die sich wie folgt zusammensetzen:

(NH4)2	HPO	4 ·	82	CuO
KcI			36	g
Mg SO4	•7	H2O	19	CuO
GaCl2			12	fcuO j

Total 149

Für die erstmalige pH Einstellung auf pH5 wurden 67 ml H₃PO₄ verbraucht. Es wurden 187 g Impfhefe-TS dazu gegeben, was 7,7$ der End-Hefen-Trockensubstanz (HTS) entspricht.

Während der 8 Stunden dauernden Vertiefung wurden zur pH-Korrektur 716 ml NH₄OH (24-#ig) verbraucht und 1 000 4 000 It Luft / Std. durchgeblasen.

Am Ende der Verhefung wies das Substrat folgende Werte und Gehalte auf:

Endvolumen	40 It	' It	TS
total TS	3,17 kg	der
TS-Konzentration	80 g TS /
1W	5,6 % in

509343/080

N 0,27 % in der TS

anorg ^Ί

Rohprotein (5,6 χ 6,25) 35 % in der TS

HTS 76,5 # in der TS

VP (35 χ 0,8 χ 0,92) 25,8 g VP / It

GN 60 g GN / It

Anteil Hefesubstrat (aus Grundfutteranteil "K" entstanden) und Grundfutteranteil "F" für die Fütterung können mit folgenden Formeln bestimmt werden. Für Beispiel 2 gelten folgende Zahlenwerte :

a = 130 g VP (im Alleinfutter)

b = 700 g GN (im Alleinfutter)

c = 25,8 g VP/lt (imSubstrat

d = 60 g GN/lt (im Substrat)

g = 90 g VP / kg (im Grundfutteranteil "F")

h = 791 g GN/ kg (im Grundfutteranteil ¹¹F")

_xim Grundfutteranteil "K x = Anteil ir^ltTIdTl

u = Anteil Grundfutter fin kg (in der Ration)

_ a . d - b.c

u -

d. g c.h a . h - b.g

c.h- d.g 130.60 - 700.25,8 78000 - 18060 - 10260

60.90 - 25,8.791 5400 - 20408 - 15008 '

130-791 - 700.90,0 102830 - 63000 39830

x = = = = 2,654

25,8.791 60.90 20408 - 5400 15008

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2 Schweine mit einem mittleren Gewicht von 48,7 kg erhalten 40 g Alleinfutter je kg Körpergewicht. Die Tagesration T für 2 Schweine beträgt 2 . 0,04 . 48,7 = 3,896 kg Alleinfutter.

Die Ration mit Substrat berechnet sich wie folgt:

Anteil Grundfutter = T . u = 3,896 . 0,684 = 2,665 kg

Grundfutter

Anteil Substrat = T . χ =3,896 . 2,654 = 10,34 It

Substrat

Dazu kommt noch eine überlicherweise verwendete Vitamin- und Spurenelementmischung.

Grundfutter plus Substrat ergab ein Volumen von ca. 12,2 It. Es wurden 3,4 It Wasser dazu gegeben, um die verlangte Verdünnung (3,9 . 4 = 15,6) zu erreichen.

Beispiel 3

Es sollen 80 kg schwere Mastschweine mit Substrat-Futter gefüttert werden. Als Grundfutteranteil "F" steht eine Mais-Gersten-Mischung mit folgenden Gehalten zur Verfügung:

g = 77 g VP / kg h = 750g GN / kg

Als Grundfutteranteil "K" steht Mais zur Verfügung. Es wurden 65,25 kg Mais-TS mit 47,11 kg Stärke verheft. Anfangskonzentration 170 g TS / It.

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Als Nährsalze wurden 70 g / kg Stärke eingesetzt, insgesamt also 3,3 kg. Zur pH-JRegulation wurden verwendet:

I¹IOO ml H₃PO₄

8'330 ml NH₄OH

Es wurden 534 g Impfhefe-TS dazu gegeben, was 1,4 It % der End-HTS entspricht.

Am Ende der Verhefung wies das Substrat folgende Werte und Gehalte auf:

Endvolumen	400 It
total TS	50,440 kg
TS-Konzentrat	126 g / It
Norg	5,5 % in der TS
anorg	0,9 % in der TS
Rohprotein	34,4 % in der TS
HTS	75,1 % in der TS
VP	39,9 VP / It
GN	94,5 g GN / It

Für Beispiel 3 gelten folgende Zahlenwerte:

a = 126 g VP / kg

b = 700 g GN / kg

c = 39,9 g VP/ It

d = 94,5 g GN / It

g = 77 g VP / kg

h = 750 g GN / kg

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Alleinfutterration : 33 g / kg Lebendgewicht

80 χ 0,033 = 2,64 kg = T

126 . 945 - 700 . 39,9 11 907 - 27 930 - 16 023 ^{U =} 94,5 . 77 - 39,9 .750 ⁼ 7 276,5 - 29 925 ⁼- 22 648,5

= 0,707

126 . 750 - 700 . 77 _ 94 500 - 53 900 _ 40 600 39,9 .750 - 94,5.77 29 925 - 7276,5 22 648,5

= 1.793

Die Ration je Tier und Tag berechnet sich wie folgt:

Grundfutter = T . u= 2,64 . 0,707 = 1,866 kg Grundfutter Substrat = T . χ = 2,64 . 1,793 = 4,733 It Substrat

Dazu kommt noch eine üblicherweise verwendete Vitamin- und Spurenelementmischung.

Grundfutter plus Substrat ergab ein Volum, en von ca. 6 It. Dazu wurden 1,4 It Wasser gegeben, um die vom Flüssigfütterungssystem verlangte Verdünnung zu erreichen.

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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, insbesondere in bezug auf Protein und Stärke hergestellt nach dem erfindungsgemässen Verfahren und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke wenigstens einer Teilmenge des Tierfutters gemäss dem Verfahren verzuckert und verheft worden ist und als Gesamtheit nach allfälliger Mischung mit der übrigen Teilmenge als Fertigfutter bereitet ist,

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

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der ursprünglich in der bäuerlichen Schweinehaltung üblichen Puttervorbereitung 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 können.

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Claims (32)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Erzeugung von Protein für die Herstellung eines Tierfutters ausgewogener Zusammensetzung, insbesondere in bezug auf Protein und Kohlehydratverhältnis, dadurch gekenn z-eichnet, daß eine Menge kohlehydrathaltiges Grundfutter in einer Flüssigkeit eingeweicht und daraus ein Nährsubstrat mit einem Grundfutteranteil "κ" Tb ('.Trockensubstanz) und mehreren Teilen Wasser gebildet wird und durch Impfung von Hefe oder anderen Mikroorganismen in das Nährsubstrat ein mit Hefe usw. durchwachsenes, ernährungsphysiologisch zulässiges Substrat, genannt Substrat, erzeugt wird.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundfutteranteil "K" in größeren Teilen oder als Mahlgut eingeweicht wird.
3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Grundfutter nach dem Einweichen vermählen wird.
4. 4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundfutteranteil "K" eine für das Hefewachstum optimale Nährsalzmenge zugegeben wird und diese nach abgeschlossener Verhefung im wesentlichen aufgebraucht ist.

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5. 5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Nährsubstrat auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6, vorzugsweise ca. 4,5 bis 5_f gehalten wird un daß zur Impfung des Nährsubstrates ein Teil des vorherigen mit Hefe durchwachsenen Substrates verwendet wird.
6. 6) Verfahren nach anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat chargerweise, semi-kontinuierlich oder kontinuierlich erzeugt wird. -
7. 7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eingedickt bzw. in eine pastöse Form gebracht wird.
8. 8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7_f dadurch gekennzeichnet, daß ein kohlehydrathaltiges Grundfutter eingeweicht und eine Hefenährs\ibstanz mit einem eingeweichten Grundfutter an teil "K" TS (Trockensubstanz) und 3 bis 15 Teilen Wasser gebildet wird, daß mindestens die für eine vollständige Umwandlung der Kohlehydrate ±n Hefe noch fehlende Mineralsalzmenge von 1,0 bis 5 %, bezogen auf verhefbare Kohlehydrate TS- des Grundfutteranteils "K", jedoch höchstens auf die im fertigen Tierfutter vorgesehene Mineralsalzmenge ergänzt wird, daß die Impfhefe in das Hefenährsubstrat zugegeben wird, und daß unter starker Belüftung und.Durchmischung des Hefenährsubstrates ein mit Hefe durchwachsenes, ernährungsphysiologisch zulä- ~es Substrat erzeugt wird.

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9. 9) Verfahren nach anspruch 1 bis 8-dadurch gekennzeichnet, daß ein stärkehaltiger Grundfutteranteil "K" TS (Trockensubstanz) mit 3 bis 15 Teilen Wasser eingeweicht, daß durch Zugabe von

   c£-Amylase und Amyloglucosidase in die Einweichflüssigkeit die Stärke in Zucker umgewandelt wird, wobei in das nun vorliegende Substrat mindestens die für eine vollständige Umwandlung der Kohlehydrate in Hefe noch fehlende Mineralsalzmenge von 1,O bis 5 %,bezogen auf verhefbare Kohlehydrate TS des Grundfutteranteils "K", jedoch höchstens die im fertigen Tierfutter vorgesehene Mineralsalzmenge ergänzt wird, daß Impfhefe in das Hefenährsubstrat zugegeben wird und unter starker Belüftung und Durchmischung des Hefenährsubstrates ein mit Hefe durchwachsenes, ernährungsphysiologisch zulässiges Substrat erzeugt wird.
10. 10)Verfahren nach Anspruch 1 bis 9,dadurch gekennzeichnet, daß der

    kohlehydrathaltige Grundfutteranteil "K" zusammen mit dem Wasser auf 80 bis 100 C erhitzt und anschließend gegebenenfalls ohne Wärmezufuhr eingeweicht wird.
11. 11)Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Stärke des Grundfutteranteils "K" verzuckert oder soweit enzymatisch verzuckert wird, daß zur Bildung eines erforderlichen Proteingehaltes genügend verhefbare Kohlehydrate vorhanden sind.
12. 12)Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß

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    das zuckerhaltige Hefenährsubstrat aus 1 Teil Kohlehydrat TS und 3 bis 12, vorzugsweise 5 bis 9 Teilen Wasser gebildet ist,
13. 13) Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einweichen des kohlehydrathaltigen Grundfutteranteils "K" auf 1 Teil Kohlehydrat TS 3 bis 6 Teile Wasser und das übrige Wasser nach der Einweichung bzw. bei der Verhefung zugegeben wird.
14. 14) Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß

    1 bis 40 %, vorzugsweise 1 bis 20 % Mineralsalze,, bezogen auf das Kohlehydrat TS im Grundfutteranteil "K", in das Hefenährsubstrat gegeben werden.
15. 15) Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der kohlehydrathaltige Grundfutteranteil "K" auf eine Temperatur wenig unter dem Siedepunkt mit dem Wasser erwärmt und während mindestens einer Stunde unter langsamer Abkühlung eingeweicht, das Wasser mit dem eingeweichten Grundfutter auf etwa 60°C abgekühlt und nach Zugabe der Amylase und Amyloglucosidase während ca. 1 bis 3 Stunden mindestens der größte Anteil an Stärke in Zucker umgewandelt und anschließend die Verhefung des Zuckers bei einer Temperatur von 28 bis 37 C während ca. 6 bis 15 Stunden durchgeführt wird.
16. 16) Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Hefenährsubstrates während da- Verhefung durch dosiertes Hinzufügen von NH₄OH auf 3,5 bis 6, vorzugsweise auf 4,5 gehalten und dadurch der noch fehlende Stick-

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    4* -

    stoff für die Verhefung geliefert wird.
17. 17) Verfahren nach anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Candida- oder eine Hansenula-Hefe als Impfstoff verwendet wird.
18. 18) Verfahren nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von zwei oder mehreren Hefestämmen verwendet wird.
19. 19) Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhefung nach einer Umwandlung von 80 bis 96 %, bevorzugt 90 bis 96 % der Kohlehydrate des Grundfutteranteils "K" in Protein gestoppt wird.
20. 20) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einweicher (1), ein Enzymbehandlungsteil (2) und ein Verhefungsbehälter (3) diagrammatisch miteinander verbunden sind.
21. 21) Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verhefungsbehälter (3) eine Eindick- resp. Trockeneinrichtung nachgeschaltet ist.
22. 22) Vorrichtung nach Anspruch 20 und 2I₇ dadurch gekennzeichnet, daß der Eindick- resp» Trockeneinrichtung ein Mischer (4) nachgeschaltet ist.

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23. 23) Vorrichtung nach Anspruch.20 bis 22,dadurch gekennzeichnet, daß dem Verhefungsbehälter (3) ein Trocken- oder Flüssigmischer (4) nachgeschaltet ist.
24. 24) Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Einweicher (1) , der Enzyiabehandlungsteil K2) und der Verhefungsbehälter (3) in ein und demselben Behälter angeordnet· sind.
25. 25) Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Einweicher (1) und der Enzymbehandlungsteil (2) in ein und demselben Behälter angeordnet sind.
26. 26) Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 19 zur Herstellung ■- eines fertigen Tierfutters, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Tierfutter aus einem Grundfutteranteil "K" und einem übrigen Grundfutter "F" besteht, und daß die Menge des Grundfutter an te ils "K" derart bestimmt wird, daß die im Grundfutter "F^H fehlende Proteinmenge im Grundfutteranteil "K" gebildet wird (Substrat) und daß der Grundfutteranteil "K" zusammen mit dem übrigen Grundfutter ein ausgewogenes Protein-Kohlehydratverhältnis aufweist.
27. 27) Ausführungsform nach Anspruch 26,dadurch gekennzeichnet, daß der Grundfutteranteil "K" 10 bis 80 %, vorzugsweise 20 bis 50 % des Tierfutters beträgt.

    S09843/0600
28. 28) Ausführungsform nach Anspruch 26 und 27, dadurch/gekennzeichnet, daß das Substrat mit dem übrigen Grundfutter "F" gegebenenfalls vermischt und als Flüssigfutter aufbereitet wird.
29. 29) Ausführungsform nach Anspruch 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit dem übrigen trockenen Grundfutter "F" gemischt und der Verfütterung zugeführt wird.
30. 30) .Verwendung des Verfahrensproduktes der Ansprüche 1 bis 19 ohne weitere Verarbeitung als Tierfutter·»
31. 31) Ausführungsform nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfütterung der ausgewogenen Zusammensetzung aus dem Verhefungsbehälter erfolgt.
32. 32) Verwendung des Tierfutters nach Anspruch 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewogene Zusammensetzung rationiert an die Tiere verfüttert wird.

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