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Verfahren zur Erhöhung des Nährwertes von landwirtschaftlichen Produkten
In der Landwirtschaft fallen zahlreiche Abfallprodukte an, die, obgleich sie noch erhebliche Mengen an kohlehydrathaltigenStoffen oder deren biologischen Folgeprodukten, wie Zucker und Milchsäure, enthalten, bisher keine wirtschaftliche Verwendung oder nur eine untergeordnete Verwendung z. B. als Futterbeimischung gefunden haben.
Obst- und Beerentrester, die allgemein als Futtermittel verwendet werden, sind bekanntlich arm an Stickstoffverbindungen. Dagegen enthalten sie in reichlichen Mengen Fruchtsäuren verschiedener Art, wie z. B. Äpfelsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Milchsäure, ferner auch niedere Carbonsäuren wie Essigsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure und andere Säuren des C02 -Stoffwechsels.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 203349 ist ein Verfahren zum Ammonisieren dextrinhaltiger Produkte wie Zuckerrübenpulpe bekannt. Durch die Ammonisierung soll eine preiswerte Proteinquelle für Wiederkäuer, wie Hornvieh, Büffel, Schafe, Ziegen, Damwild, Giraffen oder Kamele, erschlossen werden. Die Ammonisierung der Zuckerrübenpulpe erfolgt im wesentlichen unter Normaldruck und bei Raumtemperatur, beispielsweise durch Einleiten von Ammoniak in das mit dem landwirtschaftlichen Erzeugnis gefüllte Reaktionsgefäss.
Aus den USA-Patentschriften Nr. 2, 293, 845 und Re. 22, 477 ist ebenfalls ein Verfahren zur Erhöhung des Stickstoffgehaltes landwirtschaftlicher Erzeugnisse für Futterzwecke durch Ammonisieren bekannt.
Zuckerrübenpulpe oder Silage werden danach vorzugsweise unter erhöhtem Druck und bei erhöhten Temperaturen mit Ammoniak behandelt.
Nach diesen bekannten Verfahren ist es jedoch nicht möglich, ein in bezug auf den Stickstoffgehalt hochwertiges Futtermittel, d. h. ein Futtermittel, das vom Vieh zum Aufbau von Proteinen verwendet werden kann, zu gewinnen. Die Milchsäuregärung, z. B. in Silage, wird nämlich, sobald durch die gebildete Milchsäure der PH- Wert der Silage den sauren Bereich von etwa 4 bis 2 erreicht hat, abgebrochen. Bei der Neutralisation dieser Silage wird folglich nur die der bis dahin gebildeten Milchsäure äquivalente Ammoniakmenge dem Futtermittel zugeführt. Es war jedoch erwünscht, den Stickstoffgehalt landwirtschaftlicher Erzeugnisse noch weiter hinaufzusetzen. Dieses Ziel wird nun durch die Erfindung erreicht.
Es wurde gefunden, dass man den Nährwert von Milchsäure, Kohlehydrate und gegebenenfalls Fruchtsäuren enthaltenden landwirtschaftlichen Produkten durchErhöhung des Stickstoffgehaltes durch Behandlung mit NH oder einer Ammoniumverbindung, die mit den vorhandenen Säuren unter Bildung der entsprechenden Ammoniumsalze zu reagieren vermag, erhöhen kann, wenn man die Behandlung der Produkte, gegebenenfalls nach der Verzuckerung, fortlaufend kontinuierlich oder diskontinuierlich derart vornimmt, dass der pH-Wert des Behandlungsgutes 4, 5-6, 5 beträgt, so dass die Milchsäuregärung während der Behandlung weitergeht und die frisch gebildete Milchsäure laufend in die NH-Verbindung umgewandelt wird.
Die so behandelten landwirtschaftlichen Produkte werden anschliessend haltbar gemacht, indem sie entweder getrocknet werden, oder indem man die Gärung zu Ende gehen lässt. Bei einem pH-Wert von etwa 2 hört die Milchsäuregärung völlig auf, ohne dass die Milchsäurebakterien absterben. Andere Bakterien werden jedoch bei diesem Säuregrad daran gehindert, sich zu entwickeln,
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oder werden durch die Milchsäure abgetötet. Da das erfindungsgemäss hergestellte Produkt mit erhöhtem Nährwert nur bekömmlich ist, wenn es nicht allzu sauer ist, wird man zweckmässigerweise vor dem Trocknen mit Ammoniak neutralisieren. Das Trocknen kann in herkömmlicher Weise, z. B. durch Eindampfen, vorgenommen werden.
Als Ammoniumverbindung finden Ammoniumcarbonat oder Ammoniumhydrogencarbonat den Vorzug. Den Ammoniak wendet man im allgemeinen gasförmig oder in wässeriger Lösung an.
Erfindungsgemäss können kohlehydrathaltige Stoffe, wie Getreide, Kartoffeln, Obst bzw. Obstabfälle, Trester, Gras, Zuckerrüben und Zuckerrübenabfälle, Melasse, Silageprodukte, Schotte usw. behandelt werden.
Die Behandlung von Obsttrester beispielsweise kann in nassem oder trockenem Zustand erfolgen.
Insbesondere bei Verwendung von gasförmigem Ammoniak ist eine Trockenbehandlung vorzuziehen. Dabei wird so vorgegangen, dass man die zu behandelnden Trester in Trögen, Säcken oder vorteilhafter in Trommeln mit der zur Neutralisation äquivalenten Menge oder geringem Überschuss an gasförmigem Ammoniak in Berührung bringt, wobei für innigen Kontakt der Reaktionsteilnehmer Sorge getragen werden muss. Der Endpunkt der Umsetzung kann durch grobe pH-Wertbestimmung, z. B. mit Indikatorpapier, festgestellt werden. Man kann die Trester jedoch auch mit wenig Wasser anschlämmen, mit Ammoniak oder der Ammonverbindung bzw. Harnstoff vermischen und das Gemisch sodann trocknen.
Abfallobst, z. B. Fallobst oder Obstüberschüsse, werden zweckmässig vor der erfindungsgemässen Behandlung grob zerkleinert.
Gemäss dem vorliegenden Verfahren kann Silage jeglicher Art verwendet werden, wie z. B. silierte Kartoffel, gemischte Silage aus Gras und Obsttrestem oder gemahlenem Obst, Gras und Kartoffeln, oder extrahierten oder nicht extrahierten Zuckerrübenmischungen u. dgl. Auf jeden Fall soll die Silage ein zuckerhaltiges Material enthalten oder mit ausreichenden Mengen Melasse vermischt sein. Der entsprechende Zuckergehalt bewirkt, dass die Silierung zu der gewünschten Milchsäuregärung führt. Auch kann dem silierten Gut bereits auf Milchsäure vergorene Melasselösung zugesetzt werden, gegebenenfalls muss durch Neutralisieren ein vorzeitiger Abbruch der Milchsäuregärung vermieden werden.
Die so vorbereitete Silage wird sodann mit Ammoniak oder Ammonsalzen in solchen Mengen versetzt, dass man ein etwa neutrales Produkt erhält. Für eine gute Durchmischung des silierten Gutes mit dem stickstoffhaltigen Zusatz ist Sorge zu tragen. Das so erhaltene Gemisch kann direkt oder nach Trocknung verfüttert werden.
Die erfindungsgemässe Behandlung der Schotte kann beispielsweise mit ammoniakalischen wässerigen Lösungen durch Vermischen oder durch Einleiten von gasförmigem Ammoniak erfolgen. Von den Ammoniumsalzen, die erfindungsgemäss ebenfalls verwendet werden können, kommen diejenigen in Betracht, die zur Neutralisation der Milchsäure geeignet sind und keine schädlichen Anionen enthalten, also vorzugsweise Ammoniumcarbonat und Ammoniumhydrogencarbonat.
Das erfindungsgemäss erhaltene Futtermittel erhält erhöhten Nährwert durch die Erhöhung des Stick- stoffgehaltes in Form von verdaulichen Ammonsalzen organischer Säuren. Dieser Stickstoff ist notwendig zum weiteren Aufbau der Vitamine, Aminosäuren und Eiweissstoffe im tierischen Körper. Das neue Futtermittel lässt sich beispielsweise an Mast- oder Milchvieh wie Schweine, Kühe oder Schafe verfüttern. Es lässt sich allein oder im Gemisch mit andern Futtermitteln verfüttern.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutern.
Beispiel l : Kohlehydrathaltiges Material, wie Rübenschnitzel, Kartoffeln, Obst bzw. Obstabfälle, wird auf bekannte Art zerkleinert, gegebenenfalls in bekannter Weise verzuckert, gepresst oder extrahiert. Die festen Rückstände werden vor der Trocknung in an sich bekannter Weise einer Milchsäuregärung unterworfen. Die entstandene Milchsäure wird sodann mit flüssigem Ammoniak neutralisiert, worauf getrocknet wird. Beispielsweise benötigt man zum Neutralisieren von 100 g Obsttrester vom pH-Wert 2 etwa 0, 136 g Ammoniak und zum Neutralisieren von 100 g Obstbrei etwa 0, 112 g Ammoniak. Die so gewonnenen Futtermittel können direkt verfüttert oder mit andern Futtermitteln gemischt werden.
Arbeitet man bei der Aufbereitung des Ausgangsmaterials unter Saftgewinnung durch Pressen oder Extrahieren, so kann man diesen Saft gesondert einer Milchsäuregärung und Neutralisation mit Ammoniak unterwerfen. Das so gewonnene Produkt wird konzentriert und getrocknet oder eventuell den aus den Trestern erhaltenen Produkten beigemischt.
In obstreichen Jahren kann der Fall eintreten, dass sich die Aufarbeitung des gesamten Obstes auf Futtermittel empfiehlt. In diesem Fall verfährt man wie oben beschrieben, indem man das Obst entweder ganz zerkleinert, vergärt, neutralisiert und trocknet, oder indem man zerkleinert, den Saft von
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den Trestern abtrennt und beide gesondert behandelt. Bei der gesonderten Behandlung ist der Energiebedarf bei der Trocknung geringer, da man den Saftanteil in Vakuum und somit unter verminderter Wärmezufuhr konzentrieren kann.
Beispiel 2 : Eine Mischung von Weizen, Hafer, Gerste, Roggen, Mais und Hirse wird in bekannter Weise mit Säure oder Malz verzuckert und mit Milchsäurebakterien vergoren. Der PH- Wert des Milchsäure enthaltenden Gemisches wird auf etwa 5 gehalten, indem von Zeit zu Zeit eine entsprechende Menge Salmiakgeist zugegeben wird. Auf diese Weise wird die Gärung durch eine zu hohe Konzentration an Milchsäure nicht gehemmt und schreitet rasch voran. Der Ammoniak dient überdies als Nährstoff der Bakterien.
Das erhaltene Futtermittel kann für sich allein oder im Gemisch mit andern Futtermitteln verfüttert werden.
Beispiel 3 : Junges, noch nicht verholztes Gras wird mit Milchsäurebakterien vergoren. Das entstandene, Milchsäure enthaltende Gemisch wird durch Einleiten von Ammoniakgas neutralisiert. Das getrocknete Produkt stellt ein wertvolles Futtermittel dar.
Beispiel 4 : Verdünnte Melasse wird einer Milchsäuregärung unterworfen, wonach man die Milchsäure während ihrer Bildung vollständig oder teilweise neutralisiert, um einen vorzeitigen Abbruch der Gärung zu verhindern. Die auf Milchsäure vergorene Flüssigkeit wird mit extrahierten oder noch nicht ausgelaugten Zuckerrübenschnitzeln vermischt, weiter vergoren und dann mit Ammonsalzen oder Ammoniak bis zur Neutralisation versetzt. Das Produkt kann sofort oder in getrocknetem Zustand verfüttert werden.
Beispiel 5 : Schotte wird mit Milchsäurebakterien vergoren. Nach 24 h hat die Schotte einen PH-Wert von 2, 0. Das entstandene, Milchsäure enthaltende Produkt wird durch Einleiten von gasförmigem Ammoniak neutralisiert.
Auf 200 cms Produkt werden etwa 0,061 g Ammoniak benötigt.
Wird die Gärung 48 h fortgesetzt, so werden auf 200 cms Produkt etwa 0, 255 g Ammoniak benötigt. Das Produkt wird als Futtermittel für die Schweinemast verwendet.
Beispiel 6 : 150 g zerkleinerte Kartoffeln werden mit 100 cms Schotte versetzt. Infolge der Bildung von Milchsäure beträgt der pH-Wert des Gemisches nach 48 h 2, 0. Zur Neutralisation werden etwa 0, 765 g Ammoniak benötigt. Das erhaltene Futtermittel wird zur Schweinemast verwendet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erhöhung des Nährwertes von Milchsäure, Kohlehydrate und gegebenenfalls Fruchtsäuren enthaltenden landwirtschaftlichen Produkten, wie Obsttrester, Silage, Schotte, Getreide, Kartoffeln oder Melasse durch Erhöhung des Stickstoffgehaltes durch Behandeln mit NHg oder einer Ammoniumverbindung, die mit den vorhandenen Säuren unter Bildung der entsprechenden Ammoniumsalze zu reagieren vermag, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung der Produkte, gegebenenfalls nach der Verzuckerung, fortlaufend kontinuierlich oder diskontinuierlich in einem solchen pH* Wert-Bereich vornimmt, dass der PH-Wert des Behandlungsgutes 4, 5-6, 5 beträgt,
so dass die Milchsäuregärung während der Behandlung weitergeht und die frisch gebildete Milchsäure laufend in die NH4- Verbindung umgewandelt wird.