SU1090321A1

SU1090321A1 - Method of processing straw for food of ruminant animals

Info

Publication number: SU1090321A1
Application number: SU813326222A
Authority: SU
Inventors: Юрис Юлианович Каткевич; Ян Янович Латвиетис; Рита Гейнриховна Каткевич; Иварс Вилисович Рувалдс; Байба Карловна Балоде; Николай Александрович Ведерников; Вальтер Петрович Крастиньш; Карл Марцевич Абеле
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химии Древесины Ан Латвсср
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1984-05-07

Abstract

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СОЛОМЫ НА КОРМ ДЯЯ ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ, включающий измельчение соломы, смачивание ее раствором щелочи, механическую деструкцию смеси в шнековом аппарате и тепловое воздействие при 110-130 С, отличающийс тем, что, с целью повышени питательности корма, после механической деструкции в шнековом аппарате смесь дополнительно подвергают истиранию в закрытом диспергаторе-смесителе , имеющем сигарообразный ротор типа торпедо, причем тепловое воздействие осуществл ют одновременно с истиранием, а дл смачивани солоа мы используют смесь щелочей, сосIW то щую из гидроокиси натри , гидроокиси кальци и гидроокиси аммони , вз тых соответственно в количестве 5,5-7,0; 1,35-1,48 и 0,7-2,5 вес.ч. на 100 вес.ч. абсолютно сухой соломы .METHOD FOR TREATMENT OF STRAW FOR FEEDING FOR RODANTS OF ANIMALS, including chopping straw, wetting it with an alkali solution, mechanical destruction of the mixture in a screw apparatus and thermal effects at 110-130 ° C, characterized in that, in order to increase the nutritional value of the feed, after mechanical destruction, the procedure will result in the destruction of the paste. the mixture is additionally subjected to abrasion in a closed disperser / mixer, having a cigar-shaped rotor of the torpedo type, and the thermal action is carried out simultaneously with abrasion, and for wetting the solvent lzuyut mixture alkalis sosIW the mixture consisting of sodium hydroxide, calcium hydroxide and ammonium hydroxide, respectively ies taken in an amount of 5.5-7.0; 1.35-1.48 and 0.7-2.5 weight.h. per 100 weight parts absolutely dry straw.

Description

Изобретение относитс к способа повьшени качества грубого растительного сырь , в особенности соло f«ji, и может быть использовано в животноводстве при приготовлении из нее корма. Ржана , пшенична и рисова солома как корм дл жвачных животных вл етс малоценной ввиду низкой перевариваемости. Механическое дробление соломы поперек и вдоль стебл обеспечивает экономию энергии животного, затрачиваемую на измельчение корма, но не повышает ее питательной ценности. Пропарка соломы до 120 С увеличивает поедае мость солоьы, но перевариваемость полисахаридов возрастает незначительно . Наиболее существенно повышаетс питательна ценность соломы при химической обработке растворами щелочей. Известен сухой способ соломы 27-32%-ным раствором NaOH, заключающийс в смешивании соломы С щелочью при влажности 17%, расходе 3-4 вес.ч. NaOH на 100 вес.ч. соломы , после чего полученна масса или выдерживаетс в течение 3-14 сут, и пропускаетс между двум стальными роликами под высоким давлением. Пос ле такой обработки солома пригодна дл скармливани J Недостатком этого способа вл ет с длительность ввиду необходимости выдерживани корма до его скармлива ки . Известен также способ обработки соломы на корм, включающий смачиван измельченной соломы щелочным .раство ром (1,5% NaOK от веса абсолютно су хой соломы) с последующим прессованием под давлением 5-iO кгс/сн при 110-180°С в течение 40-180 с. Влажность СОЛО1Ф1 14-22%, толщина сло ковра соломы 8-20 мм . Однако при этом способе количест во непрореагировавшей щелочи от вз той 17-19%, а корм содержит 0,50 ,7% активной щелочи. Производительность способа низка из-за его прерьшности, а питательность корма невысока . Известен способ приготовлени корма дл жвачных животных, по кото рому исходное сырье, преимущественно солому, предварительно измельчаю до 1-5 см, затем смешивают с 1гидрооко иси натри и 0,5-5% окислительного катализатора, после чего полученную смесь подвергают интенсивному истиранию в мельнице с бегунами при 80-100 С и гранулируют в гранулы необходимых размеров Недостатком способа вл етс больша продолжительность процесса (до I20 мин). Наиболее близким к предложенному вл етс способ обработки соломы на корм дл жвачных животных, включающий измельчение соломы, смачивание ее раствором щелочи, механическую деструкцию смеси в шнековом аппарате и тепловое воздействие при 10-130°С 4 . К недостаткам известного способа следует отнести необходимость вьщержки соломы с раствором щелочи дл лучшего смачивани , нейтрализации продукта от избытка активной щелочи, что снижает качество и питательность продукта, а также усложн ет технологию его производства. Цель изобретени - повьш|ение питательности корма, а также интенсификации процесса его приготовлени . Поставленна цель достигаетс способом , включающим измельчение соломы, смачивание ее раствором щелочи, механическую деструкцию смеси в шнековом аппарате и тепловое воздействие при 110-130 С, согласно которому после механической деструкции в шнековом аппарате смесь дополнительно подвергают истиранию в закрытом диспергаторе-смесителе, имеющем сигарообразный ротор типа торпедо, причем тепловое воздействие осуществл ют одновременно с истиранием, а дл смачивани соломы используют смесь щелочей, состо щую из гидроокиси натри , гидроокиси кальци и гидроокиси аммони , вз тых соответственно в количестве 5,5-7,0; 1,35-1,48 и 0,72 ,5 вес.ч. на 100 вес.ч. абсолютно сухой соломы. На чертеже схематически изображен диспергатор-смеситель дл обработки соломы, продольный разрез. Диспёргатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с крышкой 2, внутри которого расположен шнековый питатель 3, шнек которого соединен с валом.4, опирающимс на опору 5. На валу 4 имеетс ротор 6 сигарооб3 разной формы с четырьм лопатками 7, расположенными вдоль оси ротора или под углом к ней. В крышке 2 соосно ротору 6 закреплен мундштук 8 с возможностью осевого перемещени с помощью винтов 9, причем поверз|:ность конусной части ротора 6 и мундштука 8 конгруэнтны. Диспергатор-смеситель имеет цилиндрическую фсзГрму с сигарообразным ротором типа торпедо, снабженного лопатками, соединенного со шнеко вым питателем. Ротор указанной формы делит цилиндрическую камеру диспергатора на две зоны, причем зона раздела ее находитс в месте наибольшего диаметра ротора. Основной процесс механохимической деструкции происходит в зоне, где имеютс , лопатки, а обработанный материал затем выдавливаетс через зазор , образуемый ротором и внутренним цилиндром диспергатора, во вторую зону, где также продолжаетс механохимическа обработка с истиранием и тепловой обработкой, но с меньшей интенсивностью. Через указанный зазор может проходить обработанный материал только определенной пластичности, достигаемой в первой зоне. Известно, что после попадани ще лочпого раствора на частицы солом 1 происходит проникновение (пропитка вглубь клеточных оболочек .молекул в и щелочи с одновременным протекание реакций нейтрализации органических кислот и омылени сложных зфиров лигно-углеводной матрицы клеточных оболочек. В этом процессе наблюдает сильное набухание самих оболочек, у соломы резко снижаютс механические свойства. Клеточные оболочки соломы станов тс более пластичными, а наб шие компоненты оболочки - гемицеллюлозы - станов тс клейкими. Как показали исследовани , при последующей обработке соломы в дисп гаторе указанные П1,оцессы еще бопцш ввиду резкого подъема усиливаютс температуры до 110-130 С из-за инте сивности трени частиц соломы (давление истирани в диспергаторе дост гает 90 кгс/см) и протекающих при этом экзотермических реакций. Часть воды преобразуетс в пар, масса ста новитс пластичной. При выходе массы из диспергатора из-за резкого снижени давлени происходит интен 21 сивное паровыделение, масса разрыхл етс . В результате такой обработки происходит разрушение лигнинной сетки клеточных оболочек, полисахариды гемицеллкшозного типа станов тс растворимыми в воде, а целлюлоза - более доступной дл действи ферментов целлюлаэ. Нижний предел температуры процесса обработки соломы устанавливаетс при использовании соломы, смоченной раствором гидроокиси натри , а верхний смесью раствора гидроокиси натри , : аммони и кальци (независимо от интенсивности работы диспергатора). Способ осуществл е тс следующим образом. Предварительно измельченна и смоченна раствором щелочи солома подаетс в шнековый питатель и под давлением 15-25 кгс/см поступает в диспергатор, где интенсивно истираетс лопатками ротора, подверга сь деформации сдвига и затем выдавливаетс наружу через мундштук 8. Мен осевое положение мундштука, можно регулировать врем нахождени сырь в диспергаторе и степень его обработки . Поступающа на обработку .в диспергатор смесь должна иметь влажность 37-50%, потому что более су- . ха солома трудно проходит через шнековый питатель, а при высокой влажности ее снижаетс качество получаемого корма. Полученный продукт в виде хлопьев пригоден сразу дл скармливани жвачным животным или может быть использован дл при- . готовлени полноценного корма, например получени брикетов или гранул без дополнительного внесени мелассы . В качестве щелочи могут быть использованы гидроокиси натри , кальци и аммони , предпочтительнее гидроокиси.натри в смеси с гидроокисью кальци и аммони . Добавление раствора гидроокиси аммони к щелочному раствору натри обеспечивает повышение производительности шнекового устройства до 1,5 раза, так как гидроокись аммони пластифицирует солому, обеспечива тем самым хороший ее транспорт даже при минимальном количестве гидроокиси натри в растворе. Гидроокись кальци частично восстанавливает соду, образующуюс в процессе хлмичоско$ го воздействи NaOH, на солому, в активную гидроокись натри . Количе во гидроокиси кальци определ етс дoпycти влм его содержанием в корме дл жвачных животных. Максимальное содержание гидроокиси аммони определ ет минимальное доп тимое значение гидроокиси натри в растворе (5,5 г NaOK на 100 г соло мы) . Пример . Измельченную солом ( размер частиц не менее 3 мм) с влажностью 15% в количестве I кг (по абс. сухой массе)загружают в двухвалковьй смеситель периодического действи и при непрерывном перемепшвании в течение 12 мин опр кивают тонко распыленным раствором щелочи через форсунку сжатым воздухом при давлении 0,5-1,0 КПа, затем провод т обработку массы в диспергаторе-смесителе закрытого типа. Это устройство имеет однозаходиый шнекоБЫй вал дигшетром 63 м с уменьшающейс глубиной нарезки и посто нным шагом и jc cnepraTop. На шнековом устройстве установлен электродвигатель нощностью 20 кВт. В результате обработки получаетс корм с повышенной перевариваемость и практически не содержащий активной щелочи (не более 0,20%). Оценку качества полученного корма провод т методом ферментативного гидролиза , а поедаемоеть и перевариваемость - при скармливании его овцам. По указанной технологии обработ тл 10 образцов пшеничной и чменно соло1«в 1, полученные результаты сведены в табл.I. В табл. 2 привод тс результаты .количеству активной щелочи в корме при разном количестве вз тых щелочных реагентов. Как видно из табл.2, степень фер ментативного гидролиза, а также кор ва ценность полученного корма в 4 раза выше, чем у необработанной соломы. В то же врем обыкновенна солома, обра1ботанна по прототипу, повьШ1ает свою кормовую ценность тол ко в 2 раза по сравнению с необработанной соломой. Поедаемость и пер вариваемость полученного корма пров рена на овцах в возрасте двух лет. 21 Проверка показала, что прием сухого вещества соломы увеличивалс на 45%, в том числе солоьы в натуральном виде - в 2,5 раза. Перевариваемость клетчатки животными при этом увеличиваетс на 20%. Дл физиологической и зоотехнической проверки соломы, обработанной смесью щелочей на аппарате диспергаторе-смесителе , отобраны 2 группы животных по 3 головы в каждой. Группы комплектовались по принципу аналогов, учитыва возраст, пол и живую массу овец. На прот жении всего опыта животные всех групп находились в одних и тех же помещени х. . . Перед началом опыта провели 10дневный подготовительный период. Все животные имели свободный доступ к воде. Основной рацион состо л из 400 г кормовой свеклы, 300 г. концентратов и соломы. Животные первой группы получали по потребности необработанную на шнековом аппарате солому, а второй группы - ту же солому, только обработанную на шнековом аппарате. В опытах проверена поедаемость соломы. Результаты представлены в табл.3. При использовании в корм соломы после обработки ее щелочью на шнековом аппарате увеличивалс прием сухого вещества на 45% или соломы в натуральном виде в 2,5 раза. Солома проверена на переварипаемость питательных веществ. Результаты представлены в табл. 4. При обработке соломы щелочью на шнековом аппарате увеличивалась перевариваемость органических веществ на П,7, сырого протеина на 4,2, сырого жира на 19,8, клетчатки на 20 и БЭР на 11,3%. Данные физиологической и зоо1техиичёской проверки соломы, обработанной щелочью на шнековом аппарате, показали, что увеличилась поедаемость и Перевариваемость соломы. Таким образом, использование предлагаемого способа дает возможность получить корм повышенного качества из соломы р непрерывном технологичес- , ком процессе, что позвол ет интенсифицировать производство KOpIWB.The invention relates to a method of increasing the quality of coarse plant raw materials, in particular f "ji solo, and can be used in animal husbandry in the preparation of feed from it. Rye, wheat and rice straw as a feed for ruminants is of little value due to low digestibility. Mechanical crushing of straw across and along the stem provides the energy savings of the animal spent on chopping the feed, but does not increase its nutritional value. Steaming the straw up to 120 C increases the eating of soloya, but the digestibility of polysaccharides increases slightly. The nutritional value of straw is most significantly increased by chemical treatment with alkaline solutions. The known dry method of straw is a 27-32% NaOH solution, which consists in mixing straw with alkali at a moisture content of 17% and a flow rate of 3-4 parts by weight. NaOH per 100 weight.h. straw, after which the resulting mass or maintained for 3-14 days, and is passed between two steel rollers under high pressure. After this treatment, the straw is suitable for feeding. J The disadvantage of this method is its duration due to the need to maintain the feed before feeding it. There is also known a method of treating straw for feed, including wetted chopped straw with an alkaline solution of rum (1.5% NaOK based on the weight of absolutely dry straw), followed by pressing under pressure of 5 iO kgf / c at 110-180 ° C for 40 180 s. Humidity SOLO1F1 14-22%, the thickness of the straw carpet layer is 8-20 mm. However, with this method, the amount of unreacted alkali from taken is 17-19%, and the feed contains 0.50, 7% of active alkali. The performance of the method is low due to its superiority, and the nutritional value of the feed is low. A known method for the preparation of feed for ruminants, according to which the feedstock, mainly straw, is crushed to 1-5 cm, then mixed with 1-hydroxy sodium and 0.5-5% of the oxidizing catalyst, after which the mixture is subjected to intense abrasion in the mill with runners at 80-100 ° C and granulated into granules of the required sizes. A disadvantage of the method is the long duration of the process (up to I20 min). The closest to the proposed method is the treatment of straw for ruminant feed, which includes chopping the straw, wetting it with an alkali solution, mechanical destruction of the mixture in the auger apparatus and thermal effects at 10-130 ° C. The disadvantages of this method include the need for a straw with an alkali solution for better wetting, neutralizing the product from an excess of active alkali, which reduces the quality and nutritional value of the product, as well as complicates its production technology. The purpose of the invention is to increase the nutritional value of the feed, as well as to intensify the process of its preparation. The goal is achieved by a method including chopping straw, wetting it with an alkali solution, mechanical destruction of the mixture in a screw apparatus and thermal effects at 110-130 ° C, according to which after mechanical destruction in a screw apparatus the mixture is additionally subjected to abrasion in a closed disperser-mixer with a cigar-shaped rotor torpedo-type, whereby thermal effects are carried out simultaneously with abrasion, and alkaline mixture consisting of sodium hydroxide, hydroxide is used to wet the straw calcium hydroxide and ammonium hydroxide, taken respectively in the amount of 5.5-7.0; 1.35-1.48 and 0.72, 5 weight.h. per 100 weight parts absolutely dry straw. The drawing shows schematically a dispersant mixer for processing straw, a longitudinal section. The dispatcher consists of a cylindrical housing 1 with a lid 2, inside of which a screw feeder 3 is located, the screw of which is connected to the shaft.4 supported on the support 5. On the shaft 4 there is a rotor 6 of cigaroobore 3 of different shape with four blades 7 located along the rotor axis or below angle to it. In the cover 2, the mouthpiece 8 is fixed coaxially with the rotor 6 with the possibility of axial movement with the help of screws 9, and the turning point of the conical part of the rotor 6 and the mouthpiece 8 are congruent. The disperser-mixer has a cylindrical fsgrmu with a cigar-shaped rotor of the torpedo type, equipped with blades, connected to a screw feeder. The rotor of this shape divides the cylindrical chamber of the dispersant into two zones, with its separation zone located at the site of the largest diameter of the rotor. The main process of mechanochemical destruction takes place in the zone where the blades are, and the treated material is then extruded through the gap formed by the rotor and the internal cylinder of the disperser into the second zone, where the mechanochemical treatment also continues with abrasion and heat treatment, but with less intensity. Through the specified gap can pass the treated material only a certain plasticity, achieved in the first zone. It is known that after the alkaline solution gets into the particles of salt 1, penetration occurs (impregnation of molecular molecules and alkalies deep into the cell membranes with simultaneous reactions of neutralization of organic acids and saponification of complex sugars of the ligno-carbohydrate matrix of cell membranes. In this process, a strong swelling of the membranes themselves occurs , the straw has a dramatic decrease in mechanical properties. The cell walls of the straw become more plastic, and the onset components of the shell - hemicellulose - become sticky. During the subsequent processing of straw in the disperser indicated P1, the processes are still worse because of a sharp rise in temperatures increase to 110-130 ° C due to the intensity of friction of straw particles (the pressure of abrasion in the disperser reaches 90 kgf / cm) and the exothermic Part of the water is converted into steam, the mass becomes plastic. When the mass leaves the dispersant, due to a sharp decrease in pressure, intense vapor evolution occurs, and the mass is loosened. As a result of this treatment, the lignin network of cell walls is destroyed, hemicellulose type polysaccharides become soluble in water, and cellulose is more accessible for the action of cellulae enzymes. The lower temperature limit of the straw treatment process is established using straw moistened with sodium hydroxide solution, and the upper one with a mixture of sodium hydroxide solution, ammonium and calcium (regardless of the intensity of the dispersant). The method is carried out as follows. The pre-crushed and moistened alkali solution with straw is fed into the screw feeder and under pressure of 15-25 kgf / cm enters the dispersant, where it is intensively worn off by the rotor blades, subjected to shear deformation and then squeezed out through the mouthpiece 8. The axial position of the mouthpiece can be adjusted finding the raw material in the dispersant and the degree of its processing. The processing mixture supplied to the dispersant must have a humidity of 37-50%, because it is more dry. The haul straw is difficult to pass through the screw feeder, and at high humidity it reduces the quality of the feed. The resulting flake product is immediately suitable for feeding to ruminants or can be used for priming. preparing a complete feed, e.g., obtaining briquettes or pellets without adding molasses. Sodium, calcium, and ammonium hydroxides may be used as alkali, preferably sodium hydroxide. Mixed with calcium and ammonium hydroxides. Adding an ammonium hydroxide solution to an alkaline sodium solution provides an increase in the productivity of the screw device up to 1.5 times, since ammonium hydroxide plasticizes the straw, thereby ensuring good transport even with the minimum amount of sodium hydroxide in the solution. Calcium hydroxide partially reduces soda, which is formed during the chlorine action of NaOH, on straw, into active sodium hydroxide. The amount of calcium hydroxide is determined by the content of its content in the ruminant feed. The maximum ammonium hydroxide content determines the minimum admissible value of sodium hydroxide in solution (5.5 g NaOK per 100 g solo). An example. Chopped straw (particle size not less than 3 mm) with a moisture content of 15% in the amount of I kg (in abs. Dry weight) is loaded into a two-roll batch mixer and, with continuous stirring for 12 minutes, is ground by a finely sprayed alkali solution through a nozzle with compressed air pressure 0.5-1.0 kPa, then mass treatment is carried out in a closed type disperser-mixer. This device has a single run screw shaft with a 63 meter digger with decreasing cutting depth and constant pitch and jc cnepraTop. On the auger device installed electric motor with a capacity of 20 kW. As a result of processing, feed with increased digestibility and practically free of active alkali (no more than 0.20%) is obtained. Evaluation of the quality of the feed obtained is carried out by the method of enzymatic hydrolysis, and the digestibility is eatenable when fed to sheep. According to the indicated technology, 10 samples of wheat and choleol1 "samples were processed in 1, the obtained results are summarized in Table I. In tab. 2 shows the results of the amount of active alkali in the feed with different amounts of alkaline reagents taken. As can be seen from Table 2, the degree of enzymatic hydrolysis, as well as feed, the value of the feed obtained is 4 times higher than that of raw straw. At the same time, ordinary straw prepared according to the prototype increases its feed value by a factor of 2 compared to untreated straw. The eatability and feedability of the resulting feed was tested on sheep at the age of two years. 21 The audit showed that the intake of dry matter of straw increased by 45%, including soloyas in natural form — by a factor of 2.5. The digestibility of fiber by animals increases by 20%. For physiological and zootechnical testing of straw, treated with a mixture of alkalis on the apparatus disperser-mixer, selected 2 groups of animals, 3 heads each. The groups were completed on the principle of analogs, taking into account the age, gender and live weight of the sheep. Throughout the experience, the animals of all groups were in the same premises. . . Before the start of the experiment we had a 10-day preparatory period. All animals had free access to water. The basic ration consisted of 400 g of fodder beet, 300 g of concentrates and straw. Animals of the first group received the straw, untreated on a screw apparatus, on demand, and the second group received the same straw, only processed on a screw apparatus. In experiments tested palatability of straw. The results are presented in table 3. When used in straw feed after processing it with alkali on a screw apparatus, the intake of dry matter increased by 45% or straw in its natural form by 2.5 times. The straw is tested for the digestibility of nutrients. The results are presented in table. 4. When processing straw with alkali on a screw apparatus, the digestibility of organic substances increased by P, 7, crude protein by 4.2, raw fat by 19.8, fiber by 20 and BER by 11.3%. The data of physiological and animal testing of straw treated with alkali on auger apparatus showed that the palatability and digestibility of straw increased. Thus, the use of the proposed method makes it possible to obtain high quality feed from straw p by a continuous technological process, which makes it possible to intensify the production of KOpIWB.

ТаблицаTable

Пшенична соломаWheat straw

Исходна соломаOriginal straw

00

2:2:

о иabout and

к cato ca

XX

шsh

tr w:tr w:

Необработанна Untreated

Обработанна щелочью на шнековом аппаратеAlkali processed on auger apparatus

Необработанна Untreated

Оьработанна щелочью на шнековом аппаратеAlkali on auger apparatus

ТаблицаЗTable3

360360

2828

264 248264,248

360360

264 636264 636

5050

Таблица4Table4

42,2 54,2 48,7 71,042.2 54.2 48.7 71.0

46,4 64,0 68,7 82,346.4 64.0 68.7 82.3

Claims

METHOD FOR PROCESSING STRAW TO FODDER OF THE RUMENTAL ANIMAL DAY, including chopping straw, wetting it with an alkali solution, mechanical degradation of the mixture in the screw apparatus and heat exposure at 110-130 C, characterized in that, in order to increase the nutritional value of the feed, after mechanical destruction in the screw apparatus the mixture is further subjected to abrasion in a closed disperser-mixer having a cigar-shaped torpedo-type rotor, moreover, the thermal effect is carried out simultaneously with abrasion, and cm. all alkalis, consisting of sodium hydroxide, calcium hydroxide and ammonium hydroxide, taken respectively in the amount of 5.5-7.0; 1.35-1.48 and 0.7-2.5 parts by weight. per 100 parts by weight absolutely dry straw.

I