Способ обработки грубых растительных кормов

О П И С А Н И Е,1 ц 651652ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ПАТЕНТУ(22) Заявлено 16.02,76 (21) 2325359/30-15 (51 А 23 К 17 23) Приоритет -Государстеенный ком СССР по делам изооретени и открытийпубликовано 05.03.7 95 юллетень а опубликования описания 09,03,79 Авторизобрете Инос тра нецимс В. Джелк(США) 71) Заявител ПОСОБ ОБРАБОТКИ ГРУБЫХРАСТИТЕЛЬНЫХ КОРМОВ о сходного растительного сыкочерыжки кукурузных по- кукурузы, солому злаковых цы, овса, риса), древесину оды и т. п. Изобретение относится к производству кормов.Известен способ обработки грубых растительных кормов, таких как древесное сырье и отходы древесины, включающий обработку их 0,5 - 5,0%-ной серной кислотой при температуре 110 в 1 под давлением 3 - 7 атм до осахаривания целлюлозы 1.Однако кормовая ценность получаемого к рма невелика.Известен также способ обработки грубых растительных кормов, предпочтительно древесных, включающий смешивание их с раствором серной кислоты и последующее тепловое воздействие на смесь температурой 110 - 135 С при избыточном давлении в присутствии металлического катализатора (платины или окиси железа) для интенсификации процесса кислотного гидролиза древесины при разрушении лигнин-целлюлозных связей в корме 2 .Однако проведение кислотного гидролиза древесного сырья в присутствии металлического катализатора не обеспечивает получения высокопитательного корма.Целью изобретения является повышение питательности грубого корма. Поставленная цель достигается тем, что при реализации споеоба, включающего кислотный гидролиз исходного сырья при избыточном давлении и повышенной температуре в присутствии металлического катализатора для разрушения лигнин-целлюлозных связей в сырье, кислотный гидролиз проводят вначале при температуре 105 в 1 С и избыточном давлении 1,4 - 2,1 кг/см в течение 12 - 20 мин, а затем при температуре 135 - 150 С и давлении 9 - 10,5 кг/см при одновременной обработке гидролизуемой массы насыщенным паром до осахаривания целлюлозы, после чего конечный продукт нейтрализуют до рН 5,5.В качестве металлического катализатора используют железо или марганец, или их соли в количестве 0,4% от веса сухого корма. Смешивание растительного корма с кислотой проводят в соотношении 40: 60 (вес. %) . Конечный продукт после нейтрализации высушивают.В качестве ирья используютчатков, стебелькультур (пшении древесные отхЕсли растительный сырьевой материал является грубым, что, видимо, относится к большей части растительных материалов, необходимо уменьшить размеры частиц сырьевого материала до максимум 0,6 см: Для этого материал сначала направляют в древорубку, корморезку или дробилку (тип дробилки зависит от вида органического материала). Затем в смесителе частицы органического материала перемешиваются с жид 10 кой основой, состоящей из воды, металлического и кислотного катализаторов. В качестве металлических катализаторов используют железо или марганец или производные этих металлов. Оба катализатора вполне удовлетворительны с функциональной точки зрения, но железный катализатор предпочтителен вследствие своей экономичности, Кроме того, железо имеет питательную ценность и большая часть его соединений нетоксична.Металлическими катализаторами могут служить железные или марганцевые опилки,20 или смесь металлов в виде частиц, но металлический катализатор более предпочтителен по сравнению с другими соединениями, такими как, например, хлорид железа, сульфат железа, нитрат железа или любая нетоксическая соль железа или марганца. Количество металлического катализатора, которое при этом используется, зависит от типа выбранного катализатора, но содержание егов количестве 0,40/О от сухого веса растительных органических частиц вполне доста точно.Кислотным катализатором может служить любая нетоксическая кислота (фосфорная, уксусная, угольная, соляная, серная, сернистая). Она должна находиться 2 - 3 ч при нормальном давлении и окружающей температуре в контакте с кормом, чтобы осуществить полное насыщение органических частиц.Затем смесь поступает в окислительный аппарат, где подвергается окислению при повышенном давлении и температуре в присутствии кислорода в течение 12 - 0 мин. Температура поддерживается в пределах от 105 до 1.10 С, давление составляет 10,5 кг/см , чтобы обеспечить приблизительно 1,4 - 2,1 кг/см избыточного парциального давления кислорода. Необходимая температура органического материала на стадии окисления может быть достигнута различными способами. Можно, например, использовать пар, электронагреватели и теплообменники, расположенные внутри окислительного аппарата; можно окислительный аппарат подогревать внешними устройствами.Окисление смеси достигается при поступлении в окислительный аппарат кислорода воздуха, газообразного кислорода или перекиси водорода НО,. Количество кислорода,которое необходимо для реакции со смесьюна стадии окисления, составляет приблизительно 3,75 - 5 весЯО от веса сухого растительного органического материала,На стадии окисления разрушается, пойней мере часть лигнин-целлюлозныхсвязей растительного органического матеиала, а также отделяется по крайней мереРчасть молекул целлюлозы. Разрушив лигининцеллюлозные связи, можно подвергнуть молекулы целлюлозы последующей обработке,Металлический катализатор способствует разрушению бета-химических связей иглюкозных колец в цепи целлюлозы. Физический распад наблюдается визуально в смесителе. Раствор ослабляет химические связимежду глюкозными группами целлюлозы.Предполагают, что катализатор воздействует в первую очередь на места соединенияг чпп. Добавляя кислород и металлическийгруп .катализатор, например ГеС 1, с тем чтобчтобыполучить Ге ОС 1, предполагают, что ион Ге"обрывает лигнин-целлюлозную связь. Реакция кислорода с целлюлозой в присутствиикислотного и металлического катализаторовявляется экзотермической. Кислород, поступающий в окислительный аппарат, заверша 5ет окисление.Окисленная смесь подается из окислительного аппарата в гидролизный аппарат.Гидролиз может быть осуществлен как периодический или непрерывный процесс в одномили нескольких аппаратах. Гидролиз проводится при повышенных давлении и температуре, при этом смесь насыщается паром. Предпочтительны давление 10,5 кг(сми температура реакции 135 - 150 С, продолжительность реакции 3 - 7 мин. Очевидно,при более низких температуре и давлениивремя реакции пропорционально увеличивается; оно будет также изменяться в зависимости от размеров и свойств ооганических частиц и концентрации катализатора0 и т. д. На стадии гидролиза, по краинеймере часть молекул целлюлозы превращается в сахариды и сахарные кислоты. Процесспревращения целлюлозных молекул на стадии гидролиза охватывает как молекулыцеллюлозы, которые имелись в органическом45 веществе, предназначенном для обработки,так и дополнительные, которые высвободились при разрушении лигнин-целлюлознойсвязи на стадии окисления. Таким образом,гидролиз в совокупности с предварительнойстадией окисления существенно увеличивает50осахаривание, которое достигается на стадиигидро изаДалее смесь из гидролизного аппаратапГступае. Иа нейтрализацию кислотных катализаторов, которая осугцествляется раз 55 личными веществами, однако предпочтительно используется аммиак. С некоторыми видами органического сырья, которые в естесвенном состоянии имеют высокое содержа651652 Формула изобретения Составитель Л, МураяРедактор Т. Ооловская Текред О. Луговая Корректор О. БилакЗаказ 826/54 Тираж 568 ПодписноеЫНИИПИ Государственного когиитета СССРпо делам изобретений и открьгнй113085, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние органических. кислот, может понадобиться дополнительная нейтрализация, при которой используется известь, кальцинированная сода или каустическая сода вместо аммиака или в сочетании с ним.В результате получают раствор с высоким содержанием жидкости, который может использоваться для кормления без дополнительной обработки. Однако из-за высокого содержания воды перевозка таких продуктов была бы дорогостоящей, а хранение с высоким содержанием воды привело бы к порче продукта. Если продукт предназначен для перевозки или хранения, необходимо его высушивание. Высушенный продукт упаковывается, например, в мешки или собирается в большие емкости, удобные для перевозки. 1. Способ обработки грубых растительных кормов, включающий кислотный гидролиз исходного сырья под избыточным давлением и повышенной температуре в присутствии металлического катализатора для разрушения лигнин-целлюлозных связей в сырье, отличающийся тем, что, с целью повышения питательности кормов, кислотный гидролиз сырья проводят вначале при температуре 105 в 110 С и избыточном давлении 1,4 - 2,1 кг/см 2 в течение 12 - 20 мин, а затем при температуре 135 - 150 С и давлении 9 - 10,5 кг/см при одновременной обработке гидролизуемой массы насышенным паром до осахаривания целлюлозы, после чего конечный продукт нейтрализуют до рН 5,5.10 2, Способ по п. 1, отличающийся тем,что в качестве металлического катализатора используют железо или марганец, или их соли в количестве 0,4 о/о от веса сухого корма.3. Способ по и. 2, отличающийся тем, 15что кислотный гидролиз исходного сырья проводят при соотношении сырья и кислоты, равном 40: 60 (вес.%).4. Способ по п. 1, отличающийся тем,что конечный продукт после нейтрализации высушивают.20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Котовский Л. В. Древесина,как кормовой продукт. Л., 1934, с. 34 - 40.2. Патент США1101061, кл. 127-37,1914.