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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Viehfutter,
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besondere zum Züchten von Kälbern, das in Pulverform fabriziert werden
kann und das in Wasser gebracht eine Flüssigkeit liefert, die mehrere Tage in mikrobiologischer
und in physikalischer Hinsicht stabil ist. Die mikrobiologische Stabilität wird
durch die konservierende Wirkung von Ameisensäure bei niedrigen pH erhalten.
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Die fortwährende Bestrebung nach der Anwendung arbeitsersparender
Verfahren auf dem Bauernhof hat auch zu der Vereinfachung der Füttermethoden für
das Vieh geführt. So wird schon seit längerer Zeit für das Füttern von Züchtkälbern
die Abbindungsmethode verwendet, bei der es nicht länger nötig ist, zweimal pro
tag zu Füttern, aber bei der eine Menge Kunstmilch angefertigt wird, die für einen
oder mehrere Tage genügt. Eine Bedingung ist jedoch, dass das Futter nicht verderblich
ist.
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Bekannt ist das Konservieren von Kunstmilch mit organischen Säuren,
wobei man vorzugsweise die billige und wirksame Ameisensäure anwendet (siehe z.B.
Meyer, A.B. und Tj.Boxem Bedrijfsontwikkeling 4 (1973) 231). Das Zugeben von Ameisensäure
zu dem Kälbermilch auf dem Bauernhof stösst jedoch auf Schwierigkeiten wegen der
Aggressivität konzentrierter Ameisensäure.
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Weil für die Herstellung von Ktjnstkälbermilch in sehr vielen Fällen
Kunstmilchpulver angewendet wird, liegt des nahe, die Ameisensäure bei der Herstellung
des Kunstmilchpulvers zuzugeben. Dies ist jedoch nur in sehr beschränktem Masse
moglich. Bei durchgeführten Versuchen zeigte es sich, dass die Bindung der Ameisensäure
an die Bestandteile des Kunstmilchpulvers schwach ist. Dies hat zur Folge, dass
bei dem Trocknungsverfahren, bei dem das Pulver hergestellt wird, ein grosser Teil
der zugegebenen Ameisensäure verdampft. Dies ist sowohl aus wirt schaftlichen wie
aus umwelt-technischen Gründen unerwünscht.
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Einer Flüssigkeit der nachstehenden Zusammensetzung: 10% Molkeneiweiss
22% Milchzucker 8% Mineralien 10% Rinderfett 50% Wasser wurden pro kg 20 g Ameisensäure
(ion%) zugegeben, was 4% Ameisensäure in dem Trockenstoff entspricht. Diese Flüssigkeit
wurde mit Heissluft in einem Zerstäubungstrockenturm getrocknet.
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Das erhaltene Pulver enthielt nur 2% Ameisensäure; 50% der zugegebenen
Ameisensäure war also verdampft.
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Ersatz von Ameisensäure durch andere konservierende organische Säuren
stösst auf Schwierigkeiten. Essigsäure hat eine weniger gute Konservierungswirkung,
ist eine schwächere Säure (K = 1,76 x 155) und gleichfalls flüchtig. Milchsäure
ist zwar 14 eine nicht flüchtige, verhältnismässig starke Säure (K = 8,4 x 15 ),
aber die konservierende Wirkung ist ziemlich schwach, während das Trocknungsverfahren
in Gegenwart von Milchsäure sehr schwer verläuft.
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Man hat wohl vorgeschlagen, Salze von Ameisensäure, wie Calciumformiat,
als Konservierungsmittel anzuwenden. Die konservierende Wirkung von Ameisensäure
ist jedoch zumal dem nicht-dissoziierten Ameisensäuremolekül zuzuschreiben. Das
Formiation dringt schwer durch die Zellenwand des Mikroorganismus hindurch (Erich
Lück, Chemische Lebensmittelkonservienmg Berlin 1977, Seiten 39, 40 und 136>.
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Die Dissoziation oder aber Assoziation der Ameisensäure ist stark
von dem pH der Lösung abhängig. -Aus der Dissoziationskonstante von Ameisensäure
K = 1,77 x 10 kann man die nachstehenden Dissoziationsgrade berechnen.
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Nicht dissoziierte Säure 5 5% 4 36% 3 85% Für eine gute konservierende
Wirkung der Ameisensäure und seiner Salze ist also ein niedriger pH-Wert notwendig.
Ausserdem hat ein niedriger pH-Wert als solcher auch eine konservierende Wirkung.
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In der Praxis gibt es wohl Viehfutter, in dem sowohl festes Calciumformiat
wie eine feste organische Säure (Zitronensäure, Fumarsäure, Apfelsäure u.dgl.) vermischt
ist. Diese Säuren sind jedoch teuer; ausserdem sind sie verhältnismässig schwach,
wodurch die pH-Herabsetzung ungenügend ist. Gemäss der Erfindung hat es sich gezeigt,
dass man bei der Herstellung von Kunstmilchpulver der zu trocknenden Flüssigkeit
gegebenenfalls flüchtige, starke bis ziemlich starke, anorganische Säuren zugeben
kann, wodurch saure Kunstmilchpulver entstehen, die man mit einem festen Salz von
Ameisensäure, wie Calciumformiat mischen kann. Die so erhaltenen trockenen Mischungen
sind gut haltbar. Sie liefern nach Vermischung mit der passenden Menge Wasser eine
saure Kunstmilch mit dem gewünschten Gehalt an nicht dissoziierter Ameisensäure
und dem erwünschten pH. Diese Kunstmilch-
Arten sind sowohl in mikrobiologischer
Hinsicht wie in physikalischer Hinsicht sehr stabil.
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Als anorganische Säure wird man vorzugsweise Salzsäure verwenden.
Zwar ist diese sehr flüchtig, aber in der zu trocknenden Flüssigkeit ist viel Eiweiss
vorhanden, das die Salzsäure während des Trocknungsverfahrens binden kann. Bei dem
niedrigen pH-Wert in der Flüssigkeit sind die kationogenen Gruppen des Eiweisses
stark ionisiert, sie bewirken diese Bindung der Salzsäure. Andere anorganische Säuren
sind in nahrungsphysiologischer Hinsicht weniger erwünscht.
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Salpetersäure hat eine zu hohe Toxizität. Schwefelsäure bindet das
Calcium aus dem Produkt zu unlöslichem Calciumsulfat und verringert dadurch den
für das Wachstum wichtigen verfügbaren Calciumgehalt. Phosphorsäure verschiebt das
Ca/P-Verhältnis des Kunstmilchpulvers in ungünstigem Sinn. Ausser Ameisensäure sind
auch Sorbinsäure und ihre Salze geeignete Konservierungsmittel. Sorbinsäure ist
wenig flüchtig. Sie erfordert zu einer guten Wirkung auch ein niedriges pH.
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Um die mikrobiologische Haltbarkeit der aus dem genannten Kunstmilchpulver
hergestellten Kunstmilch im Verhältnis zu dem Calciumformiatgehalt und dem pH der
Kunstmilch zu beurteilen, wurde eine Anzahl Pulver hergestellt mit der nachstehenden
Brutto-Zusammensetzung; 24 Molkeneiweiss 46 Milchzucker 20% Mineralien 10% Rinderfett
Bei der Herstellung wurde vor der Trocknung eine solche Menge Salzsäure hinzugefügt,
dass Pulver erhalten wurden, die nach Lösung in Wasser verschiedene pH-Werte lieferten.
Diese Pulver wurden wieder mit verschiedenen Mengen Calciumformiat gemischt.
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So wurde eine Reihe von Produkten erhalten, die in einer 10%igen wässrigen
Lösung die nachstehenden Varianten lieferten: pH mit 0,3 pH-Einheit ansteigend von
4,0 bis 5,5, Ameisensäurekonzentrationen: keine; 0,2; 0,3 und 0,4.
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Die mikrobiologische Stabilität dieser Flüssigkeiten wurde geprüft
mit Hilfe von: a. drei verschiedenen Arten Enterobakterien, isoliert aus Molkenprodukten;
b. drei verschiedenen Arten Hefen, isoliert aus Futtermilch; c. drei verschiedenen
Arten Schimmel, isoliert aus Staub aus einem Stall für Kälber.
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Die Flüssigkeiten wurden mit diesen Organismen in Mehrfach mehr oder
weniger schwer geimpft und danach bei 20 - 3000 aufbewahrt.
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Zu verschiedenen Zeitpunkten wurde sodann das Wachstum der Mikroorganismen
beurteilt.
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In allen Flüssigkeiten, in denen keine Ameisensäure vorkam, trat nach
3 Tagen Schimmelwachstum auf, auch wenn sie nicht zusätzlich mit Schimmelsporen
geimpft worden waren. Die Resultate der weiteren Versuche sind in der Zeichnung
zusammengefasst. Es ist klar, dass die Anwendung von Calciumformiat in Kombination
mit dem niedrigen pH eine ausgezeichnet haltbare Kunstmilch liefert.
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Die physikalische Stabilität der Kunstmilch ist selbstverständlich
gleichfalls von grosser Bedeutung. Es darf keine Entmischung von Bedeutung auftreten.
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Aufrahmen und Abtrennen des Fetts kann mit den bekannten Methoden
vermieden werden (Homogenisieren, Anwendung von Emulgatoren.).
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Abtrennung des Eiweisses wird durch Präzipitation und Koagulation
verursacht.
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Wenn die Kunstmilch Kasein (als solches oder über Untermilch) enthält,
wird dieses bei den angewendeten pH-Werten immer in wichtigem Masse unlöslich sein.
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Bei niedrigen pH-Werten wird Kasein wieder lösen; Kunstmilchen mit
derart niedrigen Werten sind jedoch untrinkbar. Man hat wohl vorgeschlagen, die
Koagulation des Kaseins durch Homogenisieren oder durch Zugeben eines Eindickungsmittels,
wie Tylose zu beschränken (siehe z.B. Drews, M. etal. Kieler Milchwirtsch. Forschungsberichte
30 (1) 3 29 (1978).
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Namentlich die Anwendung von Eindickungsmitteln erhöht die Kostenaufwand.
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Eine gute physikalische Stabilität wird dadurch erhalten, dass der
Gehalt an Kasein stark beschränkt wird oder wenn überhaupt kein Kasein angewendet
wird.
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Als Eiweiss-Komponente in dem Kunstmilchpulver ist Molkeneiweiss sehr
gut brauchbar. Obwohl angenommen werden muss, dass Molkeneiweiss bei den angewendeten
Verfahren mehr oder weniger denaturiert wird, tritt in den Produkten, wie oben beschrieben,
doch keine Ausflockung und Abtrennung auf. Das Molkeneiweiss kann in verschiedenen
Formen angewendet werden, und zwar in Form von Käsemolke als solche gegebenenfalls
nach Konzentrieren, als Molkenpulver, aber auch in modifizierten Molkenprodukten,
wie diese erhalten werden durch Laktosekristallisation, Ultrafiltration, Präzipitation,
Gelfiltration, Dialyse, Elektrodialyse usw. und Kombinationen derselben.
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Beispiel Alle in diesem Beispiel genannten Gehalte sind in Gewichtsprozentsätzen
(% w/w) ausgedrückt.
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Süsse Käsemolke wurde in einem mehrstufigen Vakuumfallstromverdampfer
auf einen Trockenstoffgehalt von 58% konzentriert. Die erhaltene Flüssigkeit wurde
durch 0 langsame Abkühlung auf 13 C zur Kristallisation gebracht. Die gebildeten
Milchzuckerkristalle durch Zentrifugieren entfernt. Der Trockenstoff der verbleibenden
Mutterlauge enthielt 25% Eiweiss, 16% Mineralien, 14% Zitrat und 55% Milchzucker.
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Diese Mutterlauge wurde in einem Vakuumfallstromverdampfer bei 55
0C auf einen Trockenstoffgehalt von 40% konzentriert. Zu 10.000 kg dieses Konzentrats
wurden 450 kg raffiniertes Rinderfett bei 600C zugegeben. In dem Rinderfett war
0,5% Antioxydans und 1% Emulgator (Glyzerinmonostearat) vorhanden.
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Die Mischung wurde sodann bei einem Druck von 100 bar homogenisiert,
worauf dem Homogenisat 250 Liter Salzsäure (30%) unter intensivem Rühren zugegeben
wurden.
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Diese saure Flüssigkeit wurde in einem Zerstäubungstrockenturm mit
Heissluft getrocknet. Während der pneumatischen Abfuhr des trockenen Pulvers wurde
pulverförmiges Calciumformiat in den Pulverstrom in einem Verhältnis von 1 : 25
eindosiert. In dieser Weise wurde ein Pulver der nachstehenden Zusammensetzung erhalten:
3,0 % Feuchtigkeit 9,3 % Fett 20,6 % Eiweiss 14,9 % Mineralien 3,3 % Zitrat 3,7
% Calciumformiat 145,2 % Milchzucker Durch Vermischen dieses Pulvers mit Wasser
mit Raumtemperatur in einem Verhältnis 1 : 9 wurde eine Kunstmilch erhalten mit
einem pH von 4,1. Bei Lagerung dieser Kunstmilch in dem Stall während drei Tage
trat kein mikrobiologisches Verderben auf, die Keimzahl blieb konstant auf 10.000
Keime pro ml, Enterobakterien kamen nicht vor. Entmischen und Aufrahmen traten nicht
auf.
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