PL117457B2 - Method for processing the whey into fodder for cattle and other ruminantsh zhvachnykh zhivotnykh - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu serwatki na pasze dla bydla i innych zwierzat przezuwaja¬ cych poprzez jej ukwaszenie oraz wzbogacenie jej w bialko ogólne (NPN) w celu skarmianiajej zwierzetami przezuwajacymi, glównie bydlem opasowym i mlecznym.Wedlug obecnego stanu techniki otrzymywanie mleczanu amonu droga fermentacji cukru na kwas mlekowy i jego amonowanie jest ogólnie znane, czesto zastrzezone patentami np. patenty PRL nr 86492; 47048; 48559 i 52702, z których pierwszy dotyczy przerobu serwatki na czysty kwas mlekowy, natomiast pozostale trzy patenty dotycza przerobu melasy na mleczan amonu jako paszy dla zwierzat przezuwajacych.Wedlug patentu polskiego nr 86492 w sposobie otrzymywania czystego kwasu mlekowego z serwatki, serwatke pasteryzuje sie i poddaje fermentacji mlekowej. W czasie fermentacji dodaje sie 27% roztwór wodorotlenku amonu utrzymujac pH w granicach 5,4-5,7. W celu przyspieszenia szybkosci odfermentowa¬ nia laktozy w poczatkowej fazie fermentacji dodaje sie do podloza 0,05% glukozy lub B-D galaktozy. Po odfermentowaniu laktozy przefermentowany roztwór podgrzewa sie do temperatury 85-90°C w celustraca¬ nia bialek i soli. Stracone bialka i sole oddziela sie na wirówkach, a odwirowane podloze poddaje sie na kationowe wymieniacze jonowe w celu uwolnienia kwasu mlekowego z mleczanu amonu. Znane sposoby odbialczania serwatki jako oddzielnie prowadzone, przeprowadza sieje w kotlach lub wannach, gdzie pH serwatki doprowadza sie do 6,2 przez dodanie 20% roztworu sody kaustycznej, amoniakalnej lub krystali¬ cznej. Przy stalym mieszaniu serwatke podgrzewa sie do temperatury 93-95°C i pozostawia w tej temperatu¬ rze na okres 30-60 minut do wytracenia sie bialek serwatkowych (albuminy). Goraca serwatke lewaruje sie znad osadu, a osadzone na dnie zbiornika bialko poddaje sie ociekaniu, prasowaniu w workach lub na specjalnych wirówkach odwadniajacych, po czym poddaje sie je soleniu lub suszeniu.Znane dotychczas sposoby przerobu serwatki polegaly na wytwarzaniu czystego kwasu mlekowego z jednoczesnym otrzymywaniem bialek serwatkowych. Pozostalosci po przerobie serwatki wraz z jonem amonowym stanowily nieuzyteczny odpad. Nie znano dotad sposobów calkowitego bezsciekowego uszla¬ chetniania i zagospodarowywania serwatki. Do otrzymania czystego kwasu mlekowego uzywano serwatke pasteryzowana. ..*** W wyniku dlugoletnich doswiadczen technologicznych i zywieniowych okazalo sie, ze najlepszym sposo¬ bem zagospodarowania serwatkijest jej przerób na pasze dla bydla i innych zwierzat przezuwajacych poprzez jej ukwaszanie, amonowanie i dokwaszanie. Proces amonowania w miare potrzeb polaczonojednoczesnie z wytracaniem bialek serwatkowych wedlug znanych sposobów.2 117457 Sposób wedlug wynalazku rózni sie istotnie od sposobów objetych wymienionymi patentami, a mianowi¬ cie droga rozwazan teoretycznych i odpowiednich wyliczen oraz droga doswiadczalna — ustalono ilosciowa równowage zaleznosci miedzy wymagana zawartoscia bialka ogólnego (NPN) w serwatce (wg/litr), ajej °SH (kwasowoscia potencjalna serwatki w stopniach Soxhlet-Haenkla) i jej pH (kwasowoscia czynna) oraz potrzebna iloscia (w ml) wody amoniakalnej 25%, co razem stanowi scislarecepture na wzbogacenie serwatki w bialko ogólne (NPN) i stanowi istote wynalazku. W oparciu o uzyskana recepture opracowano tablice dla wzbogacenia serwatki i NPN dla dowolnej ilosci zwierzat, po czym wzbogacona serwatke skarmia sie zwierzetami. Dla uzyskania parametrów procesu wzbogacania i amonowania serwatki przyjeto, ze na jednego bukata na dobe potrzeba 101 serwatki amonowej. W celu uzyskania parametrów procesu czyli receptury okreslono zaleznosci wagowe miedzy glównymi skladnikami serwatki, wchodzacymi w tym procesie w reakcje chemiczne miedzy soba. Reakcje te ujmuja nastepnie równania chemiczne oraz ciezary molowe poszczególnych zwiazków: 1) C12H220n + H20 342 18 laktoza -* 2C6H1206 hydroliza 2-180 = 360 cukry proste 2) 2C6H1206 fr 4C3H603 fermentacja mlekowa 360 4 • 90 = 360 cukry proste kwas mlekowy 3) 4C3H603 360 kwas mlekowy 4NH* 4 • 17 = 68 -* 4CH3COHCOO.NH4 ...amoniakowanie (neutralizacja) 4 • 107 = 428 mleczan amonu 4) 4CH3CHOHCOO.NH4 428 bukat bukat 350 . biosynteza bialka nneczan amonu bialko ogólne (NPN) bialko jednokomórkowców (SC?) bialko zwierzece Równania 1, 2 i 3 obrazuja procesy przebiegajace w tanku fermentacyjnym w zakladzie mleczarskim, natomiast równanie 4 przedstawia proces zbialczania serwatki mleczanowej. Serwatka ta podana z pasza podstawowa stanowi substrat do biosyntezy bialka jednokomórkowego (SCP) w zwaczach zwierzat oraz pokrywa 50-100% ich zapotrzebowania na bialko strawne.Po zestawieniu podanych w równaniach 1-3 ciezarów molowych w zbiór liczb otrzymuje sie relacje 1 (podstawowa w g na 101 serwatki): 342 360 360 68 428 laktoza cukry proste kwas mlekowy amoniak mleczan amonu117457 3 Po odpowiednim rozwinieciu relacji 1 otrzymuje sie relacje 2 (rozwinieta w g i ml na 101 serwatki:) 56 56 • 6,25 i N N 342 — laktoza 360 cukry proste — 360 — 1 160 °SH 68 340 \ •\ 428 mleczan amonu 372 ml woda amoniakalna 20% lub 272 — 299 g ml woda amoniakalna ml 25% 350 bialko ogólne (NPN) Jezeli relacje 2 zorientowac na bialko ogólne (NPN) przezjego przesuniecie na pierwsze miejsce (poniewaz o bialko przede wszystkim chodzi w tym projekcie) oraz jezeli pominac niektóre mniej istotne liczby tej relacji, to otrzyma sie relacje 3 (w g i ml na 101 serwatki): 350 360 367 299 bialko ogólne kwasmlekowy woda amoniakalna (NPN) 160 20% 25% °SH z której wynika, ze aby wzbogacic 101 serwatki (dla jednego bukata na dobe) w 350 bialka ogólnego (NPN) nalezy serwatke ukwasic do 160°SH, po czym zobojetnieja 367 ml wody amoniakalnej 20% lub 299 wody amoniakalnej 25%, przy czym ukwaszanie i amonowanie serwatki moze byc jednorazowe, periodyczne — przemienne lub ciagle bez potrzeby stosowania pehastatu.Relacja 3 stanowi prosta i scisla recepture, podajaca parametry procesu wzbogacania serwatki w NPN, wedlug której serwatke nalezy najpierw równowaznie ukwasic po czym równowaznie zamonowac do wymaganej w niej zawartosci bialka ogólnego (NPN) i nastepnie dokwasic do pH^4.Analogicznie do wyprowadzenia receptury 1 (scislej) mozna wyprowadzic równiez recepture 2 (orienta¬ cyjna). W tym celu wybrano z relacji 2 liczby zblizone do 350 otrzymujac nastepujacy zbiór nazywany relacja 4) 350 342 360 340(wjedn. wag.) bialko ogólne laktoza cukryproste woda amoniakalna 20% (NPN) Jezeli liczby relacji 4 zaokraglic do 350 to otrzymuje sie relacje 5. 350 ok. 350 ok.350 ok. 350 ok. 350(wjedn. wag.) lub relacje 6: 1 ok.1 ok.1 ok.1 ok. 1 bialko ogólne laktoza cukry proste kwasmlekowy woda (NPN) amoniakalna4 117457 Z powyzszej relacji wynika, ze dla uzyskania w serwatce np. 11 bialka ogólnego (NPN) potrzeba okolo 11 cukru, z którego powstaje 11 kwasu mlekowego a na jego zobojetnienie potrzeba okolo 11 wody amoniakal¬ nej 20%.Relacja 6 czyli receptura 2 mimo, ze jest obciazona bledem ponizej 3%jest przydatna w praktyce podobnie jak receptura 1.Zaleznosci ilosciowe miedzy bialkiem ogólnym (NPN)a °SH i pH serwatki oraz iloscia wody amoniakalnej przedstawione sa w ponizszej tablicy Bialko ogólne (NPN) serwatki g/l lub kg/m3 1 ° 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Kwasowosc potencjalna serwatki SH 0 22,85 47,70 68,55 91,40 114,25 137,10 159,95 182,80 205,65 228,50 Kwasowosc czynna pH serwatki 7,0 4,12 3,57 3,37 3,19 3,08 3,00 2,94 .2,86 2,80 2,74 Woda amoniakalna w m/l lub l/m3 serwatki 20% 0 5,25 10,50 15,75 21,00 26,25 31,50 36,75 42,00 47,25 52,50 25% 0 4,275 8,550 12,825 17,100 31,375 25,650 29,925 34,200 38,475 42,750 Poslugujac sie w zakladzie mleczarskim podana receptura lub tablica wylicza sie dane na przygotowanie okreslonej ilosci wzbogaconej w NPN serwatki dla dowolnej ilosci zwierzat.Przy wzbogacaniu serwatki w NPN uzyskuje sieszereg wynikówjak: zwiekszenie w niej prostym sposobem ilosci bialka ogólnego z 7g na litr do 22 a nawet do 42g na litr, a wiec podnosi sie znacznie wartosc pokarmowa serwatki, a tym samym kilkakrotnie zwieksza sie oplacalnosc jej transportu.Pasza otrzymana sposobem wedlug wynalazku nie powoduje zatrucia zwierzat, a skarmiana lacznie z innymi paszami daje normalne przyrosty wagi zwierzat, przy czym 101 paszy otrzymanej wedlug wynalazku jest równowazne 0,8 kg koncentratu wysokobialkowego, produkcja paszy jest bezodpadowa.Bialko ogólne (NPN) w paszy w zoladkach przezuwaczy zostaje zamienione na bialko jednokomórkow¬ ców. Litr paszy otrzymany wedlug wynalazku zawiera okolo 0,08 jednostki owsianej od 15-35g bialka ogólnego, w tym 5g bialka wlasciwego a reszte w postaci azotu amonowego oraz niewielkie pozostalosci nieprzefermentowanego cukru w ilosci 5-10g, tluszczu 3-7 g i okolo 7g soli mineralnych o optymalnym skladzie dla bydla oraz witaminy i biomase bakterii mlekowych.Do amonowania serwatki moga byc uzyte, zamiast wody amoniakalnej inne neutralizatory jak amoniak gazowy lub weglan amonu, w równowaznej ilosci.Ukwaszanie serwatki lub jej dokwaszanie zachodzi pod wplywem homofermentatywnych, termofilnych bakterii mlekowych, rodzaju Lactobacillus, Streptococcus, które sa obecne w serwatce lub którymi sieja szczepi. Ogólne ukwaszanie serwatki prowadzi sie od 0 do 22,85°SH a nawet do 182,80°SH, co odpowiada zawartosci od 5-40 gbialka ogólnego (NPN)w litrze serwatki. Zastosowanie do ukwaszania lub dokwaszania serwatki bakterii termofilnych zamiast mezofilnych, umozliwia prowadzenie procesu fermentacji niesterylnie.Fermentacje prowadzi sie stacjonarnie, pólciagle lub ciagle, przy czym moze byc ona polaczona z recyrkulacja bakterii.Amonowanie serwatki odbywa sie przezjednorazowe lub kilkakrotne ukwaszanie idolewanie na przemian wody amoniakalnej 25% w ilosci 4,275 do 34,200ml na litr serwatki, które odpowiadaja równowaznej kwasowosci od 22,85 do 182,80°SH i z kolei odpowiadaja zawartosci od 5 do 40 g bialka ogólnego (NPN) w litrze serwatki. Szczególy ujmuje w/w tablica. Po procesie ukwaszania i zobojetniania mozna stosowac odbialczanie wedlug znanych sposobów. Przed odbialczaniem zobojetnionej serwatki, odlewa sie ja jako117 457 5 szczepionke 3-5% do oddzielnego tanku, a reszte serwatki o pH 6,8-7,2 podgrzewa sie do temperatury 93-95°C, przetrzymuje sie w tej temperaturze 30-60 minut dla wytracenia sie bialek serwatkowych, po czym oddziela sieje na wirówce lub na prasie filtracyjnej.Po obnizeniu temperatury odbialczonej serwatki z 95 do 45°C szczepi sie 3-5% uprzednio odlanej szczepionki i calosc dokwasza droga fermentacji do pH okolo 4. Zabieg ten ma naceluzwiekszenie trwalosci serwatki.Produkt jest bezposrednio skarmiany bydlem lub jest przetrzymywany w tanku przez kilka dni pod warstwa oleju parafinowego wysokosci 2-3cm jako zapas (np. zima). Sposobem wedlug wynalazku mozna przerabiac nie tylko serwatke ale i inne produkty zawierajace kwasy organiczne lub weglowodany jako odcieki po produkcji biomasy bakterii mlekowych, propionowych, grzybków kefirowych, grzybni grzybów jadalnych, dotyczy amonowania kiszonek, plynnych odpadów przemyslu krochmalniczego, cukrowniczego, owocowego i innych.Wynalazek jest blizej przedstawiony w przykladach wykonania.Przyklad I. Dla przygotowania serwatki amonowej dla 1000 bukatów, karmionych po 201 serwatki o 300 g bialka ogólnego (NPN) na dobe i na sztuke stosuje sie serwatke podpuszczkowa o pH 6,5-6,8 zawierajaca w 1 litrze 64g suchej masy w tym 50g laktozy lacznie z kwasem mlekowym 7g zwiazków azotowych, 7 gsoli mineralnych w ilosci 20 0001 ukwasza sie do 68,56°SH przypomocybakterii Lactobacillus helveticus i Streptococcus termophilus przez okres okolo 10 godzin, co odpowiada 15 g NPNw litrze serwatki (wedlug tablicy 1), zobojetnia sie ja dolaniem 256,51 wody amoniakalnej 25%, po czym dofermentowuje sie serwatke do pH $ 4, uzyskujac w ten sposóbjeden produkt koncowy, serwatke amonowanao 300kg bialka ogólnego, która zastepuje w zywieniu bydla 800 kg Koncentratu KBC (koncentrat dla bydla i cielat).Otrzymana pasza zawiera w 1 litrze okolo 22g bialka ogólnego (NPN) 0,5kwasumlekowego, 30g nieprzefer- mentowanej laktozy, 7g tluszczu, 7g soli mineralnych, witaminy i komórki bakterii mlekowych. Zwierzeta karmione serwatka amonowa wykazuja normalne dzienne przyrosty masy ciala.Przykladu. Dla przygotowania serwatki amonowej i odbialczonej dla 1000 bukatów, karmionych po 201 serwatki o zawartosci 300g bialka ogólnego (NPN) w przeliczeniuna dobe i na sztuke ukwasza sie 20 0001 serwatki do 68,55°SH (wedlug tablicy 1) przy pomocy Lb. bulgaricus i Lb. acidophilus zobojetnia sie ta kwasowosc 12,825 ml/l woda amoniakalna 25%, co w przeliczeniu aa 20 0001 serwatki wynosi 256,51 wody amoniakalnej. Po dolaniu tej ilosci, serwatke zobojetnia sie do pH 6,8, po czym podgrzewa siaja do 93-95°C, przetrzymuje w tej temperaturze przez 30-60 minut. Po tym czasie bialka serwatkowe wytracaja sie calkowi¬ cie i oddziela sieje droga wirowania lub filtracji, a serwatke (filtrat) ochladza sie z 93°C do 45°C, po czym szczepi sie ja ponownie kultura tych bakterii i dokwasza do pH^4. Bialka serwatkowe skladaja sie z albuminów wraz z drobnymi ilosciami globuliny i resztek kazeiny. Osad bialek zawiera równiez caly tluszcz serwatki oraz martwe komórki bakterii mlekowych. Z 11 serwatki mozna otrzymac 20g mokrego twarogu.Pasze przygotowana w ten sposób po oddzieleniu bialek przewozi sie transportem samochodowym do fermy hodowlanej, gdzie spasa sie ja bezposrednio bydlem lub przetrzymuje sie jajako zapas w tanku pod warstwa oleju parafinowego, o 2-3cm wysokosci.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób przerobu serwatki na pasze dla bydla i innych zwierzat przezuwajacych przez fermentacje laktozy, amonowanie, stracanie bialek, znamienny tym, ze serwatke w zaleznosci od wymaganej ilosci bialka ogólnego (NPN) ukwasza sie od 22,85 do 182,80°SH przy uzyciu homofermentatywnych, termofilnych bakterii mlekowych rodzaju Lactobacillus, Streptococcus, po czym zobojetnia sieja dodatkiem 4,2-34,2 ml 25% wody amoniakalnej na litr, lub innej równowaznej, a nastepnie serwatke dokwaszasie drogafermentacji dopH^4. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ukwaszona serwatke po jej zobojetnieniu odbialcza sie w znany sposób a nastepnie dokwasza do pH $4. 3. Sposób wedlugzastrz. 1 lub 2, znamiennytym, ze do amonowania serwatki stosuje sie równowazne ilosci amoniaku gazowego lub weglanu amonu, zamiast wody amoniakalnej. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2 lub 3, znamienny tym, ze serwatke amonowana utrwala sie przez jej przetrzymywanie pod warstwa oleju parafinowego o wysokosci 2-3cm. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób przerobu serwatki na pasze dla bydla i innych zwierzat przezuwajacych przez fermentacje laktozy, amonowanie, stracanie bialek, znamienny tym, ze serwatke w zaleznosci od wymaganej ilosci bialka ogólnego (NPN) ukwasza sie od 22,85 do 182,80°SH przy uzyciu homofermentatywnych, termofilnych bakterii mlekowych rodzaju Lactobacillus, Streptococcus, po czym zobojetnia sieja dodatkiem 4,2-34,2 ml 25% wody amoniakalnej na litr, lub innej równowaznej, a nastepnie serwatke dokwaszasie drogafermentacji dopH^4.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ukwaszona serwatke po jej zobojetnieniu odbialcza sie w znany sposób a nastepnie dokwasza do pH $4.
3. 3. Sposób wedlugzastrz. 1 lub 2, znamiennytym, ze do amonowania serwatki stosuje sie równowazne ilosci amoniaku gazowego lub weglanu amonu, zamiast wody amoniakalnej.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2 lub 3, znamienny tym, ze serwatke amonowana utrwala sie przez jej przetrzymywanie pod warstwa oleju parafinowego o wysokosci 2-3cm. PL