Кормовые дрожжи

 

Содержание

 

1. Введение.
2. Химический состав и свойства кормового дрожжевого белка.
3. Технологии производства кормового дрожжевого белка.
4. Применение.
5. Заключение.
6. Список литературы. 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

    В  настоящее время проблемы комплексного научного обеспечения кормопроизводства как многофункциональной отрасли в должной мере не решены вследствие кризисного состояния агропромышленного комплекса страны, а также сложности и большого разнообразия природно-климатических условий. 
    По данным ряда специалистов мировой дефицит белка кормов к началу XXI века оценивается в 30-35 млн. т. в год. 
Большинство кормов, используемых в животноводстве, не содержат в достаточном количестве белков и витаминов. Даже такие ценные корма, как кукуруза и сахарная свекла, дающие максимальное количество кормовых единиц с гектара, богаты углеводами, но не содержат достаточного количества азотистых веществ. Поэтому во всех странах отмечается большой дефицит кормового белка. Этот дефицит покрывается увеличением производства растительного протеина, содержащегося в сельскохозяйственных кормовых культурах: зерне, люцерне, выпуском рыбной и мясной муки, сухих молочных продуктов.  
    Кормовой дрожжевой белок (комовые дрожжи, кормовой белок) в качестве кормовой добавки в животноводстве стали широко применять со второй половины XX в. Он существенно повышает биологическую ценность кормов, прежде всего за счет содержащихся в нем незаменимых аминокислот и витаминов.  
    В нашей стране производство кормовых дрожжей было начато в середине 1930-х гг. Отходы сельскохозяйственных производств такие как солома, кукурузные кочерыжки, опилки, подвергали гидролизу серной кислотой, гидролизаты нейтрализовали и использовали для выращивания дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Однако транспорт сырья на такие заводы оказался дорогостоящим и поэтому они обладали малой мощностью и имели лишь местное значение. 
    В 1990-е гг. индустрия кормовых дрожжей в нашей стране была практически полностью разрушена, а интерес к крупномасштабному получению кормовых дрожжей во всем мире существенно упал из-за недостаточной рентабельности таких производств.  
В настоящее время снова возрос интерес к производству кормового микробиологического белка как к высокоценному белковому корму.

    Кормовые  дрожжи получают из отходов полевых культур - рисовой шелухи, стержней початков кукурузы, подсолнечной лузги на гидролизных заводах. Этого сырья в стране образуется огромное количество - сотни тысяч тонн. К сожалению, не все попадает на предприятия микробиологической промышленности. Тысячи тонн зачастую сжигают. Это непозволительное расточительство.  
    При переработке на спирт крахмального сырья (зерна,картофеля) остается много отходов - барды, в которой содержится значительное количество белка. Часто ее в натуральном виде скармливают скоту. Но при этом белок расходуется нерационально, коэффициент переваримости низкий (44 ... 54 %). Практика показала, что гораздо эффективнее производить из барды сухие кормовые дрожжи. Первая партия таких дрожжей из отсепарированной зернокартофельной барды произведена в нашей стране еще в 1943 году. К настоящему времени годовой выпуск возрос до 25 тыс. т, они успешно используются для производства комбикормов. В сухих дрожжах содержится 48 ... 53 % сырого протеина, переваримость которого составляет 83 ... 90%.  

 

Химический  состав и свойства кормового дрожжевого белка.

 

    Кормовой микробиологический белок (кормовые дрожжи) - это сухая концентрированная биомасса дрожжевых клеток, специально выращиваемая на корм сельскохозяйственным животным, птице, пушным зверям, рыбе.  
Кормовой дрожжи - высокоценный белково-витаминный продукт. Микробный протеин, синтезируемый дрожжами, по усвояемости и содержанию аминокислот, превосходит протеин животного происхождения, повышает биологическую ценность белков других кормов. Белок кормовых дрожжей переваривается в организме животных на 95%. Сера и ее соединения, входящие в состав, участвуют в биологических процессах образования аминокислот. Ферментные системы дрожжей катализируют процессы усвоения аминокислот и синтеза белка. Фосфор и кальций, находящийся в составе дрожжей, способствуют нормальному развитию костного скелета. Витамины группы В, входящие в состав дрожжей, являются регуляторами метаболизма жиров. Противопоказаний к применению кормовых дрожжей не имеется. Передозировка кормовых дрожжей не вызывает побочных явлений. Применение продукта не влияет на сроки убоя животных и использование молока. 
Вид кормовых дрожжей определяется штаммом гриба-продуцента и средой его выращивания. В качестве штаммов-продуцентов кормового белка используют микроскопические грибы родов Candida, Saccharomyces, Hansenula, Torulopsis и др. они представляют собой одноклеточные микроорганизмы (грибы), способные развиваться в питательной среде, которая содержит источники углеводного и минерального (N, Р, К, Mg, Са, Fe, Mn, Zn и т.д.) питания, а также растворенный кислород. В процессе роста биомассы в дрожжевой клетке происходит ферментативный синтез белка.  
Сырьем для питательных сред могут служить: углеводороды нефти (очищенные жидкие парафины), низшие спирты (этанол и метанол), гидролизаты древесных отходов (опилки, стружка, щепа), гидролизаты  с/х отходов (солома, шелуха семян, кукурузная кочерыжка и т. п.), сульфитные щелока целлюлозно-бумажного производства, послеспиртовые барды гидролизно-и сульфитно-спиртовых производств.

    В зависимости от среды, в которой выращивали дрожжевую клетку различают гидролизные, кормовые классические и белково-витаминный кормовой дрожжевой белок.  
Готовые кормовые продукты из разного сырья несколько различаются по цвету и структуре (таблица 1).

 
Таблица 1. Технологические характеристики кормовых дрожжей разных групп.

Тип кормовых дрожжей	Среда для культивирования дрожжевых клеток	Готовый кормовой продукт		Выход кормового белка на 1 т  сухого сырья, кг
		Структура	Цвет
Гидролизные	Древесные и  с/х отходы	Порошок, гранулы	Желтый, темно-желтый	240-450
Кормовые классические	Послеспиртовая  барда	Чешуйчатый  порошок, гранулы	Светло-коричневый, кричневый	260-400
БВК	Парафины нефти, низщие спиры, природный газ	Порошок, гранулы	Светло-желтый, светло-коричневый	600-800

 

В настоящее  время в России кормовой дрожжевой  белок на парафинах нефти не производится,  кормовые дрожжи выращенные на других видах сырья существенно не различаются по химическому составу, между ними существует небольшое колебание в содержании истинного белка, что сказывается только на стоимости данного продукта, но не оказывает влияния на  питательность белкового корма и эффективность вскармливания животных.

 

 

Технологии  производства кормового дрожжевого белка.

 

  Сырье, на котором происходит рост дрожжевых клеток, предварительно подвергается определенной обработке. В зависимости от типа предприятия возможно использование различного вида сырья. Все виды сырья содержат полисахариды, которые для усвоения дрожжами, должны быть превращены в моносахара,  что производится химическим способом в процессе гидролиза. 
    На гидролизных заводах и предприятиях, которые специализируются на выпуске кормового дрожжевого белка, сырье сначала освобождается от возможных металлических примесей, затем подается в гидролизаппарат, где происходит гидролиз данного сырья. 
    Основная задача технологического процесса гидролиза и подготовки гидролизата – получение биологически доброкачественного сахаросодержащего раствора для выработки из него кормовых дрожжей. Гидролиз производится в присутствии катализаторов (серной, соляной кислоты 0,5-0,6%) и при повышенной температуре (175-190°С). В результате гидролиза сырья получается гидролизный сахар в виде раствора (гидролизат), который состоит из гексозного и пентозного сахара. Гексозный сахар, при определенной обработке использутеся для получения этилового спирта, а пентозный – для получения кормовых дрожжей. На гидролизных заводах кормовые дрожжи получают и из гексозного сахара,  в этом случае все пентозные и гексозные сахара утилизируются на получение кормовых дрожжей без получения этилового спирта.  
    Полученный гидролизат подвергается инверсии (образование смеси сахаров под действием кислоты) и нейтрализации известковым молоком или аммиачной водой,  образуется гипс с примесями, который удаляется из раствора методом осаждения в отстойниках или сепарированием.  
В процессе гидролиза образуется рад побочных продуктов, которые ингибируют процесс выращивания дрожжей: фурфурол, оксиметилфурфурол, фенол, уроновые кислоты, декстрины, коллоидные вещества и др, которые удаляются из гидролизаппарата. 
    Нейтрализованный гидролизат охлаждается, очищается  и подается на выращивание кормовых дрожжей. В технологической схеме дрожжевого производства стадия выращивания дрожжей – главная операция, основанная на микробиологическом синтезе. Для выращивания дрожжей в дрожжерастительный аппарат (ферментатор) подают засевные дрожжи чистой культуры, питательные соли, содержащие азот, фосфор, калий, и другие необходимые элементы,  а также воздух, необходимый для обеспечения кислородом процесса образования биомассы дрожжей и осуществления дыхания дрожжевых клеток.  
    Выращенные дрожжи выводятся из аппарата в виде дрожжевой суспензии,  которая далее проходит стадии флотации и сепарирования для извлечения дрожжей, промывания и концентрирования.  
Дрожжевой концентрат упаривают, до содержания 22-25% содержания сухого вещества,  и сушат до влажности 8-10%. 
Эффективность применения кормовых дрожжей зависит от содержания в них не только белка, но и витаминов. Обогащение витаминами может происходить тремя способами, в процессе выращивания, при облучении и путем добавки готовых витаминов в дрожжевой концентрат.  
При организации безотходного производства технологическим процессом предусматривается упаривание последрожжевой бражки, отходящей от флотации и сепарирования.  
Полученные дрожжи упаковывают в бумажные мешки и отправляют на склад, а затем потребителю.

 

На 1 тонну сухой  хвойной древесины можно получить 225-235 кг сухих кормовых дрожжей, при  этом также образуются:

фурфурол –  сырец (96%) 5,6 кг,

лигнин сухой 380 кг,

метанол – 2 кг,

эстрихгипс  – 225 кг

 

 

 

 

Схема основных производственных процессов  получения кормовых дрожжей методом  гидролиза растительных материалов.

 

 

    На целлюлозных заводах образуется отход производства - сульфитный щелок, который является сахаросодержащим раствором, получаемый во время сульфитной варки целлюлозы. По существу варка целлюлозы также является процессом гидролиза, но в других условиях: при температуре 130-140°С  в водном растворе сернистого газа. Щелок содержит моносахара, полученные при гидролизе целлюлозы, которые содержат гексозный и пентозный сахар и могут использоваться для получения спирта и кормовых дрожжей или только кормовых дрожжей (в этом случае все сахара утилизируются на дрожжи).   
    Для получения кормовых дрожжей, сульфитный щелок, который образуется после варки целлюлозы, отделяется от целлюлозы в определенную емкость и проходит все вышеперечисленные стадии дальнейшей обработки, начиная с  9 по 32 стадию (рисунок 1).  
    На спиртовых заводах при получении спирта образуется послеспиртовая барда как отход от основного производства. Для получения кормовых дрожжей на спиртовых заводах осуществляются все стадии производства, начиная с 9 по 32 (рисунок 1).  
Использование данной технологии требует больших затрат тепло- и энергоресурсов. Для производства 1 тонны продукции необходимо затратить электроэнергии: от 1400 до 2000 кВт/ч и тепловой энергии: 2,2-3 гкал. Что обходится достаточно дорого и сказывается на себестоимости готового продукта.  
    В настоящее время в стране малое число спиртовых заводов оснащены оборудованием для производства кормовых дрожжей, в основном спиртовые заводы не перерабатывают послеспиртовую барду, а сбрасывают ее в окружающуу среду, что приводит к загрязнению и ухудшению экологической обстановки в стране.  
    Новые технологии утилизации послеспиртовой барды предполагают закупку  и оснащение цеха новым современным оборудованием. Одним из перспективных направлений в этой области является применение специализированных вакуумных фильтров, энергосберегающих ферментаторов и локальной биологической  очистки. 
    Таким образом, данные технологии и новое оборудование позволяют снизить затраты на тепло- и электроэнергию, что влияет на себестоимость продукции, однако не многие могу себе позволить замену старого оборудования на новое.

 

 

Применение.

 

    Скармливать животным и птицам кормовые дрожжи в натуральном виде не рекомендуется, их можно употреблять в рацион питания лишь как белково-витаминную добавку. Значительные исследования и многолетняя практика по скармливанию дрожжей доказали их высокую эффективность использования. Опыты, проведенные при откорме свиней, показали, что введение в корм дрожжей в количестве 8-10 % от сухой массы общего корма повышает привес животных на 15-20 % и снижает затраты общих кормов на единицу привеса более чем на 10 %, сокращает продолжительность откорма свиней со 148 до 116 дней. Большую ценность представляют кормовые дрожжи для племенных свиноматок: улучшается их общее состояние, повышается молочность, снижается смертность поросят.  
    Кормовые дрожжи можно успешно скармливать телятам и крупнорогатому скоту. Дрожжи могут заменить 20-30 % нормы цельного молока при вскармливании телят и обеспечить ежедневные привесы в 650-750 г. При выращивании телят 1 кг дрожжей заменяет 4-6 кг молока и позволяет получить дополнительно до 320 г телятины. Дрожжи повышают удои молока на 3-3,5 л в сутки и содержание жира в нем на 0,4-0,6 %.  
    Кормовые дрожжи являются ценным кормом для пушных зверей, заменяя на 30 % мясной корм. Систематическое скармливание дрожжей на зверофермах привело к повышению сопротивляемости животных заболеваниям и значительному улучшению качества меха. Дрожжи повышают рысистость и выносливость лошадей, снижают их утомляемость.  
    Особенно эффективно использование кормовых дрожжей в птицеводстве. Птица очень нуждается в белковом корме, содержащем комплекс витаминов В. Особенно необходимы дрожжи при клеточном содержании птиц, а также при выращивании цыплят. Добавление кормовых дрожжей в рацион в количестве 5 % от общей массы корма увеличивает яйценоскость кур-несушек на 21-40 % (в зависимости от породы кур), а 10 % - на 26-51 %. Килограмм дрожжей, скормленный курам, дает возможность получить дополнительно более 30-40 яиц  
    Кормовые дрожжи успешно используются при искусственном разведении рыбы, а также в пчеловодстве для подкормки пчел ранней весной.  
Комбикормовая промышленность предъявляет большой спрос на кормовые дрожжи. В рецептуре комбикормов для различных видов сельскохозяйственных животных кормовые дрожжи составляют 3-5%, в белковых концентратах для свиней 15-20%.

 

 

Заключение.

 

    Сушеные кормовые дрожжи обладают высокой гигроскопичностью. При относительной влажности воздуха 84 % дрожжи быстро увлажняются до 22 %, а через 60 дней образуется плесень. Особенно гигроскопичны дрожжи с высоким содержанием золы. 
    На кормовые дрожжи утверждён ГОСТ 20083-74, согласно которому предусмотрен выпуск их в гранулированном или порошкообразном виде. В зависимости от показателей качества дрожжи подразделяют на четыре группы: высшую, I, II и III. 
    Основные требования к кормовым дрожжам всех групп следующие: внешний вид – порошок, чешуйки или гранулы, цвет – от светло-жёлтого до коричневого, отсутствие постороннего запаха, влажность не более 10 %, содержание золы в дрожжах мелассно-спиртовых заводов до 14 % (в пересчёте на АСД), в дрожжах зернокартофельных заводов до 10 %. Диаметр гранул дрожжей 13 мм, длина гранул не более 26 мм, проход через сито с отверстиями диаметром 3 мм не более 5 %. 
    В пересчёте на абсолютно сухое вещество сырого протеина должно содержаться не менее (%):

в дрожжах высшей группы 56,0;

I – 51,0;

II – 46,0;

III – 43,0. 
 
Содержание металломагнитных примесей с размером частиц до 2 мм включительно должно быть не более 20 мг в 1 кг дрожжей высшей и I групп и не более 30 мг – в дрожжах II и III групп.

 

 

 
Список литературы.

 

1. Андреев А. А., Брызгалов Л. И., Производство кормовых дрожжей, М., 1965;
2. Ю.И. Холькин  Технология  гидролизных производств. М., « Лесная промышленность» 1989г – 796 с.
3. Плевако, Е.А. Технология дрожжей / Е.А. Плевако. – М.: Пищевая промышленность, 1970. – 300 с., ил.
4. Корольков И. И., Перколяционный гидролиз растительного сырья, 2 изд., М., 1978. Е. С. Сапотницкий.