DE2648647A1 - Verfahren zum herstellen von gaerfutter und zusatzzubereitung fuer die herstellung von gaerfutter - Google Patents

Description

Dr. Michael Harm 3

Patentanwalt

Ludwigstraße 67

6300 Gießen/Lahn H/He (960)

Food Technology Products, Cook County_t 111., U.S.A.

Verfahren zum Herstellen von Gärfutter und Zusatzzubereitung für die Herstellung von Gärfutter

Soo

Priorität: 6. November 1975, USA Serial Nr. 629 b&$

19. Februar 1976, USA Serial Nr. 659 211

Die Herstellung von Gärfutter, die auch als Silierung bekannt ist, erfolgt durch Ernten von mehrjährigen Pflanzen, wie Alfalfa, Klee, Luzerne und Gras und von einjährigen Pflanzen, wie Sudangras, Getreidegras, Timothy, Bluestem und Mais. Die Ernte erfolgt in dem idealen Reifezustand der einzelnen Pflanze. Der beste Feuchtigkeitsgehalt für die Herstellung von Gärfutter liegt bei etwa 65 bis 75 Gew.% für die Silierung von Mais, 50 bis 60 Gew.% für Hülsenfrüchte und die Grassilierung in großen Silos bei feiner Zerkleinerung und 60 bis 70 Gew.96 für kleinere Silos und Behälter.

Für die Silierung werden die Pflanzen zu Teilchen mit einer Länge von etwa 1,25 cm oder weniger, aber nicht kleiner als 0,6 cm zerkleinert. Üblicherweise werden Silos aus Beton für die Herstellung des Gärfutters verwendet. Einige dieser Silos besitzen im Inneren einen Glasüberzug.

Nach dem Einbringen der zerkleinerten Pflanzen werden in den Silos Zuckerbestandteile dieser Pflanzen durch Hefen zum Teil Kohlendioxid und Wasser umgewandelt, wobei gleichzeitig Wärme entwickelt wird. Wegen der begrenzten Sauerstoffzufuhr wird ein Teil der Zucker in Äthylalkohol verwandelt, der dann seinerseits zu Essigsäure durch Bakterien weiter umgewandelt wird.

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Die Bildung von Essigsäure schreitet solange voran bis die Konzentration so hoch ist, daß das Wachstum der Bakterien durch die Essigsäure beeinträchtigt wird. Dadurch nimmt die Anzahl der Bakterien ab und die Bildung von Essigsäure kommt zum Stillstand.

Gleichzeitig mit der Bildung von Essigsäure entsteht durch Einwirkung von anderen Bakterien Milchsäure aus den Zuckerbestandteilen der Pflanzen.

Der gesamte Gärungsvorgang benötigt in der Regel etwa 20 Tage. Wenn die Gärung richtig verlaufen ist, ist der gesamte Sauerstoff in dem Silo oder einem entsprechenden anderen Behälter verbraucht. Außerdem enthält das entstände Gärfutter in dem Silo relativ große Mengen an Essigsäure und an Milchsäure. Diese Kombination von Bedingungen und Stoffen verhindert das Wachstum von Pilzen, da das Pilzwachstum durch das saure Medium inhibiert wird und auch die an Sauerstoff arme Atmosphäre im allgemeinen das Pilzwachstum verhindert, da Pilze aerobe Organismen sind.

Wenn die Gärung nicht richtig verlaufen ist, hat sich in der Regel eine nicht ausreichende Menge an Milchsäure gebildet, wodurch es zur Bildung von Buttersäure kommt. Außerdem hat das Fehlen einer ausreichenden Menge an Milchsäure eine Herabsetzung des Proteingenaltes und von anderen Nährstoffen in dem Gärfutter zur Folge, wodurch der Nährwert des Futters allgemein absinkt.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Gärfutter.

Eine weitere Aufgabe ist eine Zusatzzubereitung für die Herstellung von Gärfutter, die die Bildung von Buttersäure und die Herabsetzung des Eiweißgehaltes des Silofutters verhindert.

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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst.

Das Verfahren nach der Erfindung richtet sich auf das Herstellen von Gärfutter und ist dadurch gekennzeichnet, daß man den zur Gärfutterherstellung verwendeten zerkleinerten feuchtigkeitshaltigen Pflanzen Natriumdiacetat und dehydratisierte Molke in synergistischen Mengen zusetzt, wobei die Mengen des Natriumdiacetats und der dehydratisierten Molke ausreichend sind, um eine Herabsetzung des Proteingehalts des Gärfutters zu verhindern.

Die erfindungsgemäße Zusatzzubereitung für die Herstellung von Gärfutter enthält 40 bis 75 Gew.% Natriumdiacetat, mindestens 15 Gew.% dehydratisierte Molke und gegebenenfalls weitere für die Herstellung von Gärfutter inerte Bestandteile.

Im übrigen wird bei der Herstellung des Gärfutters in üblicher Weise vorgegangen. Die für die Silierung herangezogenen Pflanzen werden in grünem Zustand zerkleinert, bevor eine wesentliche Trocknung eingetreten ist. Dann werden diese zerkleinerten Pflanzen mit der erfindungsgemäßen Zusatzzubereitung innig gemischt und anschließend in einem Silo oder in einem anderen geeigneten Behälter vergoren. Das erhaltene Gärfutter eignet sich zum Füttern von Mastrindern, Milchkühlen, Schafen und anderen wiederkäuenden Tieren.

Das Natriumdiacetat ist für Menschen und Tiere verträglich und setzt sich beim Stoffwechsel direkt zu Kohlendioxid und Wasser um, ohne daß ein Rückstand in den Geweben zurückbleibt. Es wirkt auf die zur Herstellung von Gärfutter verwendeten Ausrüstungen nicht korrodierend ein und ist leicht handhabbar.

Eine wesentliche Eigenschaft des Natriumdiacetats besteht d&r±n₉ d&S ©s das Wachstum von Pilzen verhindert, ohne das

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Wachstum von Bakterien und Hefen zu beeinträchtigen. Außerdem ist vorteilhaft, daß das Natriumdiacetat durch Hydrolyse zusätzliche Essigsäure zur Verfügung stellt und dadurch den Anteil dieser erwünschten Verbindung im Gärfutter erhöht. In diesem Zusammenhang ist von Interesse, daß das Essigsäuremolekül für die Bildung von Butterfett durch biochemische Vorgänge in den Milchdrüsen der Kühe von Bedeutung ist.

Dehydratisierte Molke erhält man durch Trocknung der flüssigen Molke. Die flüssige Molke ist das wichtigste Nebenprodukt bei der Käseherstellung und man erhält sie nach der Entfernung von Kasein und Fett aus der Milch bei der Käseherstellung. Die verbleibende Flüssigkeit, die Käse, Lactose und Lactoalbumin und geringere Mengen an Fett und mineralischen Bestandteilen enthält, hat in der Regel einen Wassergehalt von höher als 90%. Für die Trocknung verwendet man in der Regel die Sprühtrocknung, doch können auch andere Trocknungsverfahren benutzt werden. Eine typische Analyse von dehydratisierter Molke ist nachstehend angegeben:

Feuchtigkeit 4,5%

Protein* 12,9$

Fett ^; 1,196

Gesamt-Kohlenhydrat** 73,5%

Asche (Calcium, Phosphor, Eisen) 8,0%

* 50% Lactoalbumin

** Das Kohlenhydrat besteht nahezu vollständig aus Lactose und nur ein Bruchteil eines Prozents ist Dextrose.

In der Regel enthalten die zur Gärfutterherstellung herangezogenen Pflanzen mindestens 40% Wasser«

Wie bereits festgestellt wurde, kann dlrfutter aus einer großen Anzahl von grünen Pflanzen vor ihrer natürlichen Trocknung hergestellt werden. Die geernteter, Pflanzen wer den in kleine Stückchen zerkleinert und in einen Silo oder

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einen anderen Behälter eingeführt, wo die Gärung in der bereits geschilderten Weise stattfindet.

Natriumdiacetat in Kombination mit dehydratisierter Molke stellt eine ideale Kombination für die Unterstützung der Gärung dar und fördert die Bildung der wichtigen Essigsäure und Milchsäure in der ersten Stufe der Gärung und verhindert andererseits die Bildung der unerwünschten Buttersäure. Es gibt gewisse Anhaltspunkte dafür, daß Natriumdiacetat mit der Lactose der Molke reagiert, wobei zusätzliche Milchsäure gebildet wird.

Eine typische Zusatzzubereitung für die Herstellung von Gärfutter gemäß der Erfindung ist nachstehend angeführt:

Tabelle I Bestandteile Gewichtsteile

Natriumdiacetat 50,0%

sprühgetrocknete Molke 35,3%

Calciumcarbonat 8,2%

Bentonit (eine Silicatverbindung) 5,0%

Mineralöl oder Kokosnußöl 1,0%

Natriumaluminiumsilicat-

Antibackmittel (Zeolex) 0,50%

100,00%

In dieser Zusammensetzung sind nur Natriumdiacetat und Molke die wirksamen Komponenten. Calciumcarbonat und Bentonit sind Anti-Anfeuchter für Natriumdiacetat und die Molke. Sie ermöglichen das freie Fließen der Zubereitung und ihre leichte Verteilung. Das Kokosnußöl oder das Mineralöl sind Anti-Staubmittel. Es können auch andere Anti-Anfeuchter und andere Anti-Staubmittel verwendet werden, soweit diese unter den vorliegenden Bedingungen chemisch inert, verträglich und nicht giftig sind. Im allgemeinen liegt das Gewichts-

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verhältnis des Natriumdiacetats zur dehydratisierten Molke im Bereich von 7,5:1 bis 1:4. Der Anteil der gegebenenfalls vorhandenen inerten Bestandteile sollte in der Zubereitung bevorzugt 15 Gew.% nicht übersteigen.

Wie H. Crowley in der 1972 Ausgabe von "Dairy Feeding Handbook" festgestellt hat, hängt die Ausnutzbarkeit der verschiedenen Nährstoffe von pflanzlichen Materialien nicht nur von dem Anteil dieser Materialien in den Pflanzenzellen, sondern auch von ihrer Ausnutzbarkeit ab. Van Soest vom U.S. Department of Agriculture hat eine analytische Methode "Acid Detergent Analysis of Feeds" zur Verfügung gestellt, aus der sich ergibt, daß eine enge Beziehung der Ausnutzbarkeit des Proteins und dem durch diese Methode bestimmten Protein besteht. Bei dieser Methode wird das ausnutzbare Protein auf Basis der üblichen Feuchtigkeit von 10% berechnet. Dies ist bei der Eiweißbestimmung des Gärfutters zu berücksichtigen, da hier der Feuchtigkeitsgehalt häufig schwankt.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen noch näher erläutert. Alle Mengenangaben sind Gewichtsangaben, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt einen Vergleichsversuch aus Gärfutter ohne den erfindungsgemäßen Zusatz und Gärfutter, dem gemäß der Erfindung vor der Gärung 1,5 kg der in der Beschreibung angeführten Zusatzzubereitung von Natriumdiacetet und dehydratisierter Molke und den genannten Zusatzstoffen auf 1 t der zerkleinerten Pflanzen zugesetzt wurde.

In der folgenden Tabelle II werden die wichtigen Daten des Vergleichsversuchs und von zwei Versuchen gemäß der Erfindung zusammengestellt. Unter "Bewertung des verfügbaren

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Proteins" ist zu verstehen, daß durch die bei der Silierung entwickelte Wärme das Protein fester an die Fasern gebunden wird, wodurch die Ausnutzbarkeit des Proteins reduziert wird. Wie die Tabelle zeigt, bewirken der Zusatz von Natriumdiacetat und Molke eine wesentliche Erhöhung des Gehalts an verfügbarem Protein.

Tabelle II

Ausgansstoff

Zusatz

% Feuchtigkeit

verfügbares
Rohprotein
berechnet
für 10%
Feuchtigkeit

Bewertung des

verfügbaren

Proteins

frisch ge	kein
mähtes
Gras
frisch	Natriumdi-
gemähtes	acetat -
Gras	dehydrati-
	sierte Molke
	Zusatz 1,5
	kg pro t
frisch	Natriumdi-
gemähtes	acetat -
Gras	dehydrati-
	sierte Molke
	Zusatz 1,5
	kg pro t

53,9

52,6

44,8

15,8

17,9

15,9

80

91

87

Die Ergebnisse in der Tabelle II zeigen, daß durch die Zugabe des Natriumdiacetats - dehydratisierte Molke - Zusatzes die Bewertung des verfügbaren Proteins um bis zu 11% erhöht wird. Anders ausgedrückt bedeutet das, daß durch die Anwesenheit dieses Zusatzes die Erniedrigung des zur Verfügung stehenden Proteins bei der Gärung um 11% vermindert wurde.

Beispiel 2

Es wurde eine groß® Anzahl von Feldversuchen durchgeführt. Dabei zeigten etwa 30 unbehandelte und unvergorene Futter-

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pflanzen eine mittlere Bewertung des verfügbaren Proteins von 81%* Nach der Gärung in dem Silo in üblicher Weise sank die Bewertung des verfügbaren Proteins im Mittel auf 72^. Bei einer ähnlichen Anzahl von Silierungsversuchen wurde die erfindungsgemäße Natriumdiacetat-Molke-Zubereitung in einer Menge von 1,5 kg pro Tonne zugesetzt. Die Bewertung des verfügbaren Proteins lag im Mittel bei 79#. Es zeigen infolgedessen auch diese Versuche eine starke Verhinderung des Rückgangs der Verfügbarkeit des Proteins.

Unter Zugrundelegung dieser Versuche ergeben sich folgende wirtschaftlichen Vorteile:

Tabelle III

Futtermittel Wert des Futter- Futtermittel

mittels nach wert pro Tonne Silierung

unbehandelt - 6O?6 Feuchtigkeit, vergorenes Futtermittel mit 16% Protein 89% 73,60

Natriumdiacetat-Molkezusatz

- 65% Feuchtigkeit,

2.6J6 Protein 98% 81,00

Eine Milchkuh, die die beiden Gärfutter für gleichlange Zeiträume fressen würde, würde täglich 1,8 bis 2,3 kg mehr Milch geben, wenn sie mit dem Futtermittel mit dem erfindungsgemäßen Zusatz gefüttert würde« Dies stützt sich auf die Tatsache, daß das Gärfutter nach der Erfindung 1,77 kg verfügbares Rohprotein pro 13,6 kg der Futter (trockne Basis) haben würde, im Gegensatz zu nur I₁,59 kg verfügbares Protein in der gleichen Menge des unbehandelten -Särfutters „

Die Beeinflussung der Milchproduktios pro. kg Futtermittel pro Kuh pro Tag durch die Menge des zu des Silofutter zuge-

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gebenen Natriumdiacetats sollte im Bereich von 0,25 bis 10 kg Natriumdiacetat pro Tonne des Gärfutters liegen. 2 kg Natriumdiacetat pro Tonne würde 0,5 kg Natriumdiacetat pro 217 kg Futter entsprechen.

Beispiel 3

Die in Tabelle I charakterisierte Zubereitung wurde für die Silierung -von Heu verwendet in einer Menge von 0,5 kg der Zubereitung pro Tonne Heu. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse von 32 Laboratoriumsbestimmungen nach der erwähnten "acid detergent analysis of feeds" zusammengestellt.

Tabelle IV

Heu Feuch- verfüg- Gesamt- für Ver- erhal- erhalte-

Gärf utter tig- bares rohpro- dauung tener ner Wert

keit Rohpro- tein* verfüg- Wert des Fut-

tein* bares des ge- ters pro t

Rohpro- ernteten tein Futters

frisch, unvergoren bei Zerkleinerung 61,4% 13,2% 16,2% 81%

ohne Zu-

liert 57,5% 11,7% 16,5% 69%

Silierung mit Natrium-

88

85% $ 75

-Molke 61,9% 12,9% 17,1% 75%

Erhöhung durch Natrium-

93%

-Molke - 10,2% 3,6% 8,7% 9,4% $ 7,05

* auf Basis eines Feuchtigkeitsgehaltes von 10% ** auf Basis eines Heus von ausgezeichneter Qualität

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Bei diesen Beispielen kann die Menge der Natriumdiacetat-Molke-Zubereitung variiert werden. Bei den meisten Silierungen (Mais, Gras, Hülsenfrüchte, Hafer) werden befriedigende Ergebnisse bei 0,5 kg der Natriumdiacetat-Molke-Zubereitung pro Tonne Futtermittel erhalten, was einem Anteil von etwa 0,05% der Zubereitung entspricht. Im allgemeinen ist die Menge des zugegebenen Diacetats im Bereich von 0,25 bis 10 kg pro Tonne Futtermittel, entsprechend einem Prozentgehalt von 0,025 bis 1 Gew.%.

Die Natriumdiacetat-Molke-Zubereitung kann mit Hilfe einer mechanischen Einrichtung eingeblasen oder der Zerkleinerungsvorrichtung in anderer Weise zugeführt werden. Die zerkleinerten Pflanzen werden nach der Zerkleinerung und der Zugabe der Natriumdiacetat-Molke-Zubereitung möglichst bald in den Silo eingebracht. Die Natriumdiacetat-Molke-Zubereitung sollte möglichst gleichförmig in den zerkleinerten Pflanzen verteilt werden. Die zuletzt eingebrachten zerkleinerten Pflanzen sollten bevorzugt einen höheren Feuchtigkeitsgehalt haben. Die Silofüllung kann mit einer Kunststoffolie oder in anderer Weise bedeckt werden.

Die so hergestellten Gärfutter eignen sich für grasfressende Tiere, insbesondere wiederkäuende Tiere, wie Rinder, Ziegen, Schafe und Kamele.

Das bei dieser Erfindung verwendete Natriumdiacetat ist ein Komplexsalz der Essigsäure, das kombinierte, aber undissoziierte Essigsäure enthält, und unter anderem im "Condens Chemical Dictionary", 8. Ausgabe, van Nostrand, auf den Seiten 798 - 799 beschrieben ist und im Handel erhältlich ist.

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Claims (8)

1. Patentansprüche t

   (1< Verfahren zum Herstellen von Gärfutter, dadurch gekennzeichnet , daß man den zur Gärfutterherstellung verwendeten zerkleinerten feuchtigkeitshaltigen Pflanzen Natriumdiacetat und dehydratisierte Molke in synergistischen Mengen zusetzt, wobei die Mengen des Natriumdiacetats und der dehydratisierten Molke ausreichend sind, um eine Herabsetzung des Proteingehalts des Gärfutters zu verhindern.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Gärfutterherstellung Alfalfa, Klee, Luzerne, Sudangras, Getreidegras oder Futtermais verwendet wird·
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Feuchtigkeitsgehalt der zur Gärfutterherstellung verwendeten Pflanzen bei mindestens 40 Gew.% liegt.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man den zur Gärfutterherstellung verwendeten Pflanzen 0,25 bis 10 kg Natriumdiacetat pro Tonne zusetzt und daß der Zusatz dieser beiden Stoffe mindestens 15 Gew.% dehydratisierte Molke enthält.
5. 5· Zusatzzubereitung für die Herstellung von Gärfutter, dadurch gekennzeichnet , daß sie 40 bis 75 Gew.% Natriumdiacetat, mindestens 15 Gew.% dehydratisierte Molke und gegebenenfalls weitere für die Herstellung von Gärfutter inerte Bestandteile enthält.
6. 6. Zubereitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die inerten Bestandteile ein oder mehrere Anti-Anfeuchter enthalten.

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   INSPECTED
7. 7. Zubereitung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet , daß die inerten Bestandteile ein Anti-Staubmittel enthalten.
8. 8. Verwendung der bei den Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 erhaltenen Gärfutter zum Füttern von grasfressenden Tieren, insbesondere von Rindern.

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