Осахаривание соломы гидробаротермическим способом

Сущность гидробаротермического способа обработки соломы состоит в том, что влажная солома подвергается обработке паром высокого давления и температуры в промышленных автоклавах. При такой обработке происходит частичный гидролиз гемицеллюлоз полисахаридов соломы до моно-, ди- и олигосахаридов. Количество Сахаров в соломе при этом повышается с 0,3 – 0,6 до 10 – 15 %. Содержащиеся в соломе протеин, жир и другие питательные компоненты также подвергаются частичному распаду до более простых соединений, благодаря чему повышается их усвояемость.

При проведении испытаний гидробаротермического метода обработки соломы необходимо соблюдать следующие технологические требования. Для осахаривания используют спрессованную в тюки солому различных зерновых культур (пшеничную, ржаную, ячменную, овсяную и др.). Перед загрузкой в автоклав солому подвергают предварительному увлажнению.

Под воздействием сухого пара влажность обрабатываемой соломы должна составлять 70 – 80 %. Такая влажность достигается при ее замачивании с исходной влажностью 20 % в течение 6 – 7 ч (для овсяной соломы — 4 – 5 ч). При использовании влажного пара исходная влажность автоклавируемой соломы доводится до 40 – 50 %, для чего она подлежит увлажнению в течение 3 – 4 ч. Увлажнения достигают путем полного погружения тюков соломы в воду. Обновление воды в бассейне производится при появлении первых признаков брожения и неприятного запаха.

Обработку осуществляют в автоклавах промышленного типа, выдерживающих давление 6 – 7 атм. Рекомендуется применять автоклавы предприятий строительных материалов. Обработку ведут при температуре 150 – 165° С, давлении 6 атм, в течение 2,5 ч (или 6,5 атм на протяжении 2 ч). Время подъема, сброса давления и температуры при этом не учитывают. Оно соответствует эксплуатационным нормам. Образующиеся при обработке соломы конденсат и сдувки летучих веществ направляют в бассейн для замачивания соломы (рис. 2, 3, 4).
Оценка качества соломы, обработанной гидробаротермическим методом, производится по показателям внешнего вида, запаха, содержанию влаги, Сахаров и фурфурола. Осахаренная солома по своим физико-химическим характеристикам должна удовлетворять следующим требованиям:

• внешний вид — бурая, размягченная, влажная, без заметных следов подгорелости;
• запах — приятный, хлебокарамелевый, нерезкий;
• содержание влаги — не менее 70 %;
• содержание сахара — не менее 12 % (на сухое вещество, при использовании соломы плохого качества — не менее 8 %);
• содержание фурфурола — не более 0,1 %. 

По этим показателям оценивают качество каждой вновь полученной партии осахаренной соломы. У исходной соломы (до обработки) определяют влажность и содержание cахаров.

Специальные исследования показали, что снижение содержания сахара в соломе связано с различными факторами, в частности с недоувлажнением соломы, применением для увлажнения горячей воды или нагревания соломы в процессе увлажнения, значительным ее передерживанием в воде при замачивании, использованием для автоклавирования загрязненной, гнилой соломы, ведением процесса с образованием большого количества конденсата, неблагоприятными физико-химическими характеристиками пара, состоянием воды в бассейне и др.

Осахаренную солому скармливают лактирующим коровам, молодняку крупного рогатого скота на откорме, ремонтным телкам в качестве источника обогащенного углеводами грубого корма при частичной (до 50 %) замене сена и сочных компонентов рациона. Проведены научно- хозяйственные опыты в Ленинградской (совхозы «Победа», «Родина», «Дальняя Поляна», «Искра»), Гомельской (совхозы имени Урицкого, имени В. И. Ленина), Волгоградской (совхоз «Пролетарский») и других областях и республиках по определению эффективности скармливания осахаренной соломы лактирующим коровам и молодняку крупного рогатого скота.

Исследованиями установлено, что восполнение недостатка грубых кормов осахаренной соломой способствует увеличению продуктивности молочных коров на 8 – 10 %. Использование осахаренной соломы в рационе откармливаемого молодняка крупного рогатого скота обусловливало увеличение приростов живой массы.

В осахаренной соломе, кроме легкопереваримых углеводов, содержится, г/кг сухого вещества: клетчатки — 400—500, протеина — 30 – 40, жира — 15 – 25, БЭВ — 250 – 350 (без учета водорастворимых cахаров), золы — 50 – 70.

Результаты обменных опытов показали, что переваримость сухого вещества и питательных компонентов осахаренной соломы значительно превышает таковую у необработанной соломы. Повышенная переваримость свидетельствует о положительных декструктивных изменениях, которые претерпевают питательные компоненты соломы в процессе ее осахаривания.

Производственные испытания эффективности использования осахаренной соломы в кормлении лактирующих коров, молодняка крупного рогатого скота и овец проводятся в различных районах страны на базе имеющихся в хозяйствах специальных цехов, а также на основе применения (по договоренности) автоклавов ближайших предприятий. В цехах, выделенных для производственных испытаний, создают все необходимые условия для соблюдения основных технологических требований, предъявляемых к гидробаротермической обработке соломы. Для испытуемого поголовья учитывают все производственно-экономические и зоотехнические показатели, принятые в хозяйстве (продуктивность, расход и оплату корма, состояние здоровья и др.).

Осахаренную солому скармливают молочным коровам как источник объемистого корма, богатого легкопереваримыми углеводами. С этой целью объемистый корм в рационе животных опытных групп частично восполняется по энергии и углеводам. Группы коров формируют методом аналогов по породе, возрасту, продуктивности, живой массе, периоду лактации путем подбора их из всего испытуемого поголовья. До начала учетного периода и в дальнейшем ежемесячно делают анализ кормов по общепринятым методикам.

В подготовительный период (20 дней) животные всех групп получают следующий основной рацион: сено, силос, кормовую патоку или корнеплоды (источник углеводов), комбикорм. В основной период (4 месяца) в рацион коров опытных групп согласно схеме кормления включают осахаренную солому. Рационы составляют по нормам ВИЖ и балансируют по основным элементам питательных веществ (энергии, протеину, сахару, минеральным веществам и каротину). Учет молока производится ежедневно индивидуально.

Контроль за качеством молока осуществляют путем определения процента жира, белка, сахара в молоке ежемесячно. Один раз в месяц определяют плотность, кислотность, сычужную пробу молока (по общепринятым методикам). Физиологическое состояние животных контролируют путем систематического клинического наблюдения (температуры тела, частоты дыхания, пульса, сокращения рубца). Для определения морфологических и биохимических свойств кровь берут в начале и в конце основного периода опыта. Ежедневно по группам учитывают фактически скармливаемые корма.

Осахаренная солома испытывается в зимних и летних рационах при выращивании и откорме бычков с целью проверки эффективности восполнения недостатка энергии и легкопереваримых углеводов. На опыт животных ставят в возрасте 8 – 9 месяцев живой массой 200 – 210 кг и снимают с опыта по достижении 430 – 450 кг.

Осахаренная солома испытывается при откорме молодняка овец. На опыт молодняк ставят в возрасте 4 – 5 месяцев живой массой 30 кг и снимают с откорма по достижении 45 кг.

Включение осахаренной соломы в рацион животных значительно увеличивает содержание Сахаров в нем. Повышение содержания протеина в рационе достигается путем включения в него мочевины. Приучение животных к поеданию осахаренной соломы должно проводиться постепенно, в течение 1 – 2 недель.

В период проведения производственных испытаний научные учреждения, осуществляющие методическое руководство, планируют балансовые опыты по изучению переваримости питательных веществ рационов, использованию азота, кальция и фосфора.

Представляет интерес изучение экономической эффективности частичного восполнения осахаренной соломой недостатка энергии и легкопереваримых углеводов в рационах животных. При использовании осахаренной соломы учитывают уровень продуктивности животных, переваримость кормов, оплату корма продукцией, себестоимость рациона, рентабельность производства продукции.

Одним из необходимых элементов оценки эффективности использования осахаренной соломы является учет затрат на ее приготовление. При исчислении себестоимости корма учитывают все расходы, связанные с выполнением работы по осахариванию соломы (зарплата с начислениями, стоимость соломы, амортизация и текущий ремонт основных средств, стоимость горючего, электроэнергии, транспортные, прямые и накладные расходы). Затраты на оплату труда исчисляют строго в соответствии с существующими расценками и объемом выполненных работ.

Расход горючего и энергии определяют по установленным нормативам: амортизацию машин, оборудования, емкостей — по нормам амортизационных отчислений. В затраты также включают первоначальную стоимость соломы, расходы на ее измельчение, смачивание, транспортировку, прочие прямые и накладные расходы по общепринятой методике. Путем деления общей суммы затрат на выход готового корма исчисляют себестоимость 1 т осахаренной соломы и 1 ц корм. ед.

В систему оценки включают также следующие показатели: удельные капитальные вложения, затраченные на сооружение й оснащение оборудованием и машинами объекта (цеха) по осахариванию соломы; расход энергии и топлива в натуральном и стоимостном выражении на обработку 1 т готовой соломы. Оценка эффективности использования в рационе животных осахаренной соломы проводится на основе сравнения результатов, полученных в контрольной и опытной группах животных. Выход продукции, затраты кормов и средств устанавливают за период опыта в расчете на голову скота.

В систему показателей экономической оценки использования осахаренной соломы в рационах животных входят следующие данные: выход продукции, затраты кормов и их стоимость, себестоимость и рентабельность.

При определении общих затрат на производство продукции вычисляется стоимость фактически съеденных кормов. В себестоимость продукции включают заработную плату с начислениями, амортизационные отчисления, затраты на текущий ремонт, прочие прямые и накладные расходы. Все виды расходов, включенных в себестоимость молока и прирост молодняка, выращиваемого на мясо, исчисляют по их фактической величине в расчете на 1 кормо-день, какими они были за период опыта по стаду коров или молодняка соответствующей половой и возрастной группы в целом по хозяйству или по ферме. Накладные расходы распределяются пропорционально прямым затратам (заработной плате, амортизации, текущему ремонту). Стоимость молока оценивается по закупочным ценам в пересчете на базисную жирность, с учетом качества полученной продукции. Стоимость прироста молодняка определяют по зональным закупочным ценам на крупный рогатый скот за 1 т живой массы с учетом упитанности реализуемых животных.

При сравнении вариантов рационов с одинаковой структурой, в которых разница состоит лишь в использовании запаренной и осахаренной соломы в равных количествах, возможна оценка рационов по выходу продукции животноводства в стоимостном выражении на каждый рубль дополнительных затрат на подготовку осахаренного корма.

В ВИЖ проведена серия технологических опытов по осахариванию озимой и яровой пшеничной, овсяной и озимой ржаной соломы методом гидробаротермической обработки в автоклавах промышленного типа при температуре 160 – 165° С и давлении 6 – 6,5 атм в течение 2,5 ч.
В соответствии с методикой работы были осуществлены исследования по изучению химического состава такой соломы. На основании проведенных технологических опытов установлено, что в результате автоклавирования в соломе увеличивается содержание золы и уменьшается содержание органических веществ. Под влиянием гидробаротермической обработки происходят существенные изменения по показателям содержания и соотношения отдельных питательных компонентов в органическом веществе соломы. При этом изменяется отношение протеина к доступным углеводам в более благоприятную сторону.

Важно в наших исследованиях было изучить влияние гидробаротермической обработки на изменение содержания сахара соломы. В отличие от рекомендуемой технологии гидробаротермической обработки соломы, которая предусматривает предварительное замачивание ее в течение 12 ч с доведением влажности соломы до 70 – 75 %, нами проведено автоклавирование при сохранении тех же режимов обработки, но без предварительного увлажнения массы. Влажность соломы в наших технологических опытах повышалась непосредственно в автоклавах (с применением автоматики) до уровня 55 – 65 %.

С целью выполнения запланированной программы исследований проведено одиннадцать технологических опытов. Результаты опытов по изучению изменения содержания сахара в сухом веществе разных видов соломы в зависимости от ее влажности в период обработки представлены в таблице ниже.

Из данных таблицы видно, что содержание воды в соломе оказывало существенное влияние на гидролиз углеводов соломы.

Значительный эффект по увеличению содержания сахара в зависимости от влажности автоклавируемой соломы получен с яровой пшеничной и овсяной соломой. Так, содержание сахара в опытах с этой соломой в связи с изменением влажности увеличилось соответственно на 33,0 и 53,7 %. Необходимо отметить, что каждый вид соломы характеризовался разным содержанием сахара. Наибольшее количество его отмечено в овсяной и яровой пшеничной соломе в абсолютно сухом веществе — соответственно 10,0 и 9,4 %. Содержание сахара в обработанной соломе прямо пропорционально ее влажности при автоклавировании. Установлена интересная закономерность — на каждый процент повышения влажности соломы соответственно представляется возможным получить дополнительно в расчете на сухое вещество около 1 % сахара.

С целью изучения переваримости и питательности осахаренной соломы было проведено три физиологических опыта. Первый опыт продолжался 39 дней, укомплектовано было две группы бычков черно-пестрой породы по 3 головы в каждой, с постановочной живой массой 325 – 334 кг. Кормление животных осуществлялось по нормам ВИЖ.

За период опыта животным опытной и контрольной групп скормлено равное количество комбикорма и травяных брикетов, а зеленые корма, включенные в рацион контрольной группы, в опытной группе были полностью заменены по питательности осахаренной соломой. Принимая во внимание, что осахаренная солома характеризовалась низким содержанием протеина, животным опытной группы для его восполнения скармливали мочевину в количестве 120 г на голову в сутки. 

Изменение содержания сахара в соломе в зависимости от ее влажности при автоклавировании