Производство протеиновых концентратов на основе зернобобовых культур


подписаться на рассылку анонсов статей:
 
 
поиск по разделу «Статьи»

всего статей: 1517


Производство протеиновых концентратов на основе зернобобовых культур



В. Афанасьев, д-р тех. наук, генеральный директор ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности»

А. Остриков, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Производство полнорационных ком­бикормов для сельскохозяйственных животных и птицы сдерживается дефи­цитом белковых компонентов, низким уровнем санитарной и гигиенической безопасности белкового сырья живот­ного происхождения. Это приводит к снижению эффективности кормов, большому перерасходу их и недополу­чению животноводческой продукции.

Для решения данной проблемы необходимо использовать в произ­водстве комбикормов растительный белок зернобобовых и масличных культур, который по качеству практи­чески не уступает животному белку, но в нативном виде в пищеварительном тракте животных, особенно молод­няка, усваивается недостаточно. Это, как известно, связано с наличием в зерне антипитательных веществ. Од­ним из направлений, обеспечивающих их инактивацию и, следовательно, по­вышение усвояемости зерна, является тепловая (гидротермическая) его об­работка, в том числе экструдирование. Применение протеиновых концентра­тов на основе экструдированных зер­нобобовых культур, как показывают многочисленные исследования и мировой опыт, наиболее эффективно в кормлении животных и птицы.

Цель данной работы - разработка технологии и комплекта оборудования для производства таких продуктов, позволяющих повысить питательную ценность и снизить себестоимость комбикормов.

Объект исследований - зернобо­бовые культуры: горох, кормовые бобы, люпин, вика.

Экструдировали зернобобовых культур на экструдере КМЗ-2, оснащенном пропаривателем. Продолжи­тельность пропаривания регулирова­лась заслонками, установленными на входе и выходе пропаривателя. Зерно перед обработкой измельчали. Ис­следования проводили с пропариванием и без пропаривания. В опытах с пропариванием давление пара составляло 0,20-0,25 МПа, температура зерна повышалась до 72-90°С, влаж­ность - до 18,0%. После охлаждения из охладителя пропаренные продукты поступали в экструдер, на шнеке которого установлены шайбы диаметром 129 и 130 мм.

В опытах без пропаривания исходная влажность зерна была на уровне 11,9-13,3%, температура - 15-20°С. Под действием сил давления (сдвига) и трения в корпусе экструдера температура продуктов возрастала до 110-130°С (табл. 1).

Таблица 1. Технологические режимы обработки зернобобовых культур при экструдировании

Вид зерна

Вид обработки

Давление пара МПа

Расход пара, кг/т

Температура пропаренного зер °С

Влажность пропаренного зер

%

Производительнс

экструдера,

кг/ч

Удельный расхс электроэнерги! кВт•ч/т

Температура

экструдата,

°С

Влажность

экструдата,

%

Горох

Орловчанин

Пропаривание-

экструдирование

0,20

50

74

17,4

400

100,0

110

11,5

Экструдирование

-

-

-

-

350

114,3

110

9,2

Горох

Зеленозерный-1

Пропаривание-

экструдирование

0,20

50

72

17,1

410

97,5

110

11,4

Экструдирование

-

-

-

-

360

111,1

110

9,3

Горох

Орпела

Пропаривание-

экструдирование

0,20

50

82

17,5

400

100,0

115

11,5

Экструдирование

-

-

-

-

350

114,3

115

9,1

Люпин

Тимир-1

Пропаривание-

экструдирование

0,20

50

82

16,9

420

95,2

115

9,1

Экструдирование

-

-

-

-

360

111,1

115

8,8

Бобы

кормовые

Пропаривание-

экструдирование

0,22

50

90

15,7

330

105,0

110

13,5

Янтарные

Экструдирование

-

-

-

-

360

111,1

130

7,2

Вика

Орловская-84

Пропаривание-

экструдирование

0,22

50

90

17,6

370

108,1

120

12,0

Экструдирование

-

-

-

-

350

114,3

130

7,5

Вика

Льговская-60

Пропаривание-

экструдирование

0,22

50

90

18,0

370

108,1

130

11,5

Экструдирование

-

-

-

-

350

114,3

130

6,7

При экструдировании, наряду с тер­мической обработкой, происходит механохимическое деформирование растительного материала под давле­нием, то есть «растяжение» его во­локнистой структуры, и термическая денатурация протеина, в результате чего происходит переориентация бел­ковых молекул в пространстве, перераспределение и образование новых связей, высвобождение белков из клеточных структур. Это способству­ет улучшению расщепления белков пищеварительными ферментами.

По органолептическим показателям готовый продукт имел вспученную структуру, особенно тот, к которому не применяли предварительное про­паривание. Влажность его в опытах без пропаривания равнялась 6,7-9,3%, при экструдировании с пропарива­нием - 13,5%. Анализ питательной ценности показал, что экструдирование обеспечивает снижение содер­жания антипитательных веществ по сравнению с необработанными семенами бобовых культур (табл. 2). Обработка зерна в экструдере с про­паривателем наиболее эффективна по технико-экономическим показателям и качеству готового продукта. При об­работке зернобобовых культур в экс­трудере без пропаривателя активность ингибиторов трипсина и химотрипсина снизилась на 80-95% по сравнению с нативным зерном, с пропаривателем - на 95-99%.

Таблица 2. Качество экструдированных зернобобовых культур

Культура,

сорт

Показатель

Атакуемость

белка

трипсином,

мг/г

Атакуемость крахмала амилоглюко-зидазой, мг/г

ТИА,

мг/г

ХИА,

мг/г

Фитиновая

кислота,

%

Алкалои­ды, %

Цианогенные гликозиды, мг/100 г

Экструдирование с предварительным пропариванием

Горох

Орловчанин

76,4

447,6

0,24

0,27

0,78


-

Орпела

77,0

436,3

0,24

0,33

0,68


-

Бобы кормовые

Янтарные

73,0

392,3

0,11

0,03

0,83

-

-

Вика

Орловская-84

79,0

340,0

0,23

0,33

0,79


2,14

Льговская-60

73,8

367,2

0,37

0,27

0,79


2,21

Люпин

Тимир-1

110,1

-

-

-

0,78

0,43

-

Экструдирование без пропаривания

Горох

Орловчанин

98,0

261,7

0,28

0,32

0,78

-

-

Зеленозерный-1

102,8

324,2

0,23

0,36

0,66

-

-

Орпела

98,0

262,9

0,42

0,61

0,68

-

-

Бобы кормовые

Янтарные

102,2

450,6

0,25

0,13

0,74

-

-

Вика

Орловская-84

104,8

487,1

0,56

0,44

0,52

-

1,30

Льговская-60

106,2

395,3

0,43

0,30

0,72

-

1,54

Люпин

Тимир-1

121,4

-

-

-

0,64

0,37

-












Наряду с инактивацией ингибиторов отмечается снижение атакуемости белков протеолитическими фермен­тами, несмотря на кратковременность воздействия высоких температур. Атакуемость крахмала амилоглюкозидазой, напротив, возросла в 4-5 раз.

Содержание фитиновой кислоты во всех бобовых культурах снизи­лось до 0,7-0,8%, алкалоидов - до 0,40-0,43%. При применении пропа­ривателя атакуемость крахмала амилоглюкозидазой возросла в 3-4 раза, атакуемость белков трипсином - на 10-20%, активность ингибиторов трипсина и химотрипсина снизилась в общей сумме на 70-90%. Измене­ние содержания фитиновой кислоты и алкалоидов было в тех же пределах, что и при экструдировании без про­паривания.

Результаты исследований показа­ли, что при экструдировании семян бобовых культур путем воздействия более высоких температур (110-130°С) переваримость крахмала, а также вкусовые качества продуктов повышаются при имеющейся тенден­ции к снижению атакуемости белков протеиназами. Пропаривание зерна перед экструдированием позволя­ет использовать в экструдере более низкие температуры, следовательно, снимается отрицательное влияние вы­соких температур на белки.

При экструдировании с пропари­ванием зернобобовые культуры под­вергаются гидротермическому(обра­ботка паром) и термодинамическому (экструдирование) воздействию.

Основные параметры гидротерми­ческой обработки - температура и время. Для определения влияния этих параметров на степень инактивации ингибиторов трипсина и химотрипси­на и качество белкового комплекса не- измельченные семена гороха, бобов кормовых и вики мы нагревали насы­щенным паром при давлении 0,20- 0,25 МПа и температуре 90-95°С в те­чение 5; 10; 20 и 30 мин. При расходе пара в количестве 60-75 кг/т влаж­ность зерна через 5 мин достигала 17,5-18,3%, через 10 мин - 21,1 - 28,3%, через 20 мин - 29,2-34,0%, через 30 мин - 40,0-41,5%. Через указанные промежутки времени отбирали пробы зерна, подсушивали его воздухом до влажности 13-14%, определяли активность ингибиторов трипсина и химотрипсина, раствори­мость белка в воде, атакуемость бел­ка протеолитическими ферментами (переваримость in vitro).

На рисунке 1 показано влияние дли­тельности обработки паром на актив­ность ингибиторов трипсина и химо­трипсина, на рисунке 2 - на качество белка гороха, бобов кормовых и вики.

Рис. 1. Зависимость активности ингибитора трипсина (ТИА) и химотрипсина (ХИА) зернобобовых культур от продолжительности пропаривания

11

12

Рис. 2. Зависимость качества белка зернобобовых культур от продолжительности пропаривания

21

22

Ингибиторы трипсина и химотрипси­на неустойчивы в термических услови­ях, их инактивация достигается путем воздействия на зерно теплоты и влаги. Эффективность инактивации тесно связана с продолжительностью про­цесса. Например, при влаготепловой обработке максимальное разрушение ингибиторов трипсина и химотрипсина (94,4-100%) отмечается после 20-минутного нагрева паром зерна го­роха и вики влажностью 29,2-32,1 %. За такое же время нагрева ТИА бобов кормовых снижается на 82%, ХИА - на 100%. По истечении 30 мин ТИА гороха и вики уменьшается на 90%, бобов кормовых - почти на 90%.

При гидротермических процессах возможно снижение растворимости белка в воде, а в некоторых случаях даже его разрушение, что, конечно, отрицательно сказывается на эффек­тивности использования животными обработанного зерна. Установлено, что с увеличением длительности обра­ботки растворимость белка снижалась и по истечении 30 мин находилась в пределах 30-45% (рис. 2).

По сравнению с гидротермической обработкой термическая сильнее воз­действует на зерно бобовых культур, поскольку при этом применяется высокая температура. Даже минимальные температурные различия оказывают существенное влияние, особенно на качество белка. Это видно из графиков на рисунках 3 и 4: при температуре 120°С уже отмечается некоторое снижение его переваримости in vitro, а с увеличением температуры до 140°С наблюдается резкое снижение растворимости белка. Самое незначительное повышение или понижение температуры может привести к неэффективному хранению ингибирующих факторов или к разрушению необходимых питательных веществ.

Рис. 3. Зависимость активности ингибитора трипсина (ТИА) химотрипсина (ХИА) от температуры нагрева зернобобовых культур

32

31

Рис. 4. Зависимость качества белка от температуры нагрева зернобобовых культур

41

42

В экспериментальных исследованиях были выявлены следующие рациональные режимы экструдирования зернобобовых культур с пропариванием: давление пара - 0,20-0,30 МПа, температура пропаривания - 70- 90° С, продолжительность пропаривания - 5-7 мин, влажность пропаренной смеси - 16-18%, температура экструдирования - 110- 130°С.

Возможность частичной замены в рецептах комбикормов обезжирен­ного сухого молока, соевого шрота, рыбной и мясокостной муки, являю­щихся дефицитными компонентами комбикормов, экструдированным горохом с инактивированными антипитательными веществами изучали в научно-хозяйственном опыте на цыплятах-бройлерах, из которых были сформированы три группы: две контрольные и одна опытная, по 100 голов в каждой.

В первый период кормления цыпля­та 1 контрольной группы получали комбикорм, содержащий 10% сухого обезжиренного молока, 2 контроль­ной - 5% сухого обезжиренного мо­лока и 6%) необработанного гороха. Цыплятам опытной группы скармлива­ли корм, в котором половина сухого молока заменялась экструдирован­ным горохом. Во второй период опы­та в состав комбикорма для цыплят 1 контрольной группы включали 10% соевого шрота, 8% рыбной и 5% мя­сокостной муки. Состав комбикорма для цыплят 2 контрольной и опытной групп различался частичной заменой соевого шрота (3%), рыбной (3%) и мясокостной (2%) муки необрабо­танным и экструдированным горохом, соответственно.

Снижение антипротеолитической активности обработанного гороха способствовало повышению пере­варимости сухих веществ корма, а также протеина, жира, клетчатки. По­вышение переваримости питательных веществ оказало влияние на показате­ли выращивания цыплят-бройлеров и затраты корма (табл. 3).

Таблица 3. Результаты скармливания цыплятам-бройлерам комбикормов с экструдированным горохом

Показатель

Группа

1 кон­трольная

2 кон­трольная

Опыт-­

ная

Живая масса цыпленка, г

на начало опыта

41,0

40,8

39,7

через 7 суток

71,0

65,7

72,0

через 20 суток

309

280

294

на конец опыта

642

547

584

Среднесуточный прирост живой массы цыпленка, г

за 7 суток

4,3

3,6

4,6

с 8 по 20 сутки

18,3

16,5

17,1

за весь период опыта, г

20,0

16,9

18,1

Затраты комбикорма на 1 г прироста живой массы, г

за 7 суток

3,9

4,8

3,5

с 8 по 20 сутки

2,2

3,1

2,3

за весь период опыта

2,3

2,7

2,4

Сохранность поголовья, %

93

91

93

По продуктивности и затратам кор­ма на единицу прироста живой массы в 1 контрольной и опытной группах различий не выявлено. По сравнению со 2 контрольной группой (комбикорм с необработанным горохом) отмече­на разница. Так, среднесуточный при­рост живой массы цыплят, получавших экструдированный горох в составе комбикормов, был на 7,1 % выше, чем во 2 контрольной группе. Экструзион­ная обработка гороха способствовала снижению затрат корма на 11,1%.

В результате экспериментов был разработан комплект оборудования (производительность - 3 т/ч) для выработки концентрированных про­теиновых продуктов на основе зерно­бобовых культур.

Производство концентрированных протеиновых продуктов из зернобо­бовых культур с применением данных технологии и комплекта оборудования позволит: сократить затраты на пере возку зерна и комбикормов, снизить себестоимость кормов, повысить продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы.

Источник: журнал «Комбикорма» №5, 2015 г.







 

администрация сайта: ООО «Фаулер»
ждем ваших писем: deneb@webpticeprom.ru

 
птицеводство
Webpticeprom птицеводство
  1. Главная
  2. Статьи про птицеводство
  3. Кормление птиц, корма и их ингредиенты
  4. › Производство протеиновых концентратов на основе зернобобовых культур
 
Кормление птиц, корма и их ингредиенты
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
на сайте страниц: 13122