DE2724570A1 - Verfahren zur erhoehung der verdaulichkeit von zellulosematerial unter verwendung von salpetersaeure - Google Patents

Verfahren zur erhoehung der verdaulichkeit von zellulosematerial unter verwendung von salpetersaeure

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DE2724570A1 DE19772724570 DE2724570A DE2724570A1 DE 2724570 A1 DE2724570 A1 DE 2724570A1 DE 19772724570 DE19772724570 DE 19772724570 DE 2724570 A DE2724570 A DE 2724570A DE 2724570 A1 DE2724570 A1 DE 2724570A1
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    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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    • A23K10/00Animal feeding-stuffs
    • A23K10/30Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
    • A23K10/32Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from hydrolysates of wood or straw

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Description

  • Verfahren zur Erhöhung der Verdaulichkeit von Zellulosematerial
  • unter Verwendung von Salpetersäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Verdaulichkeit von Zellulosematerial unter Verwendung von Salpetersäure.
  • Die Erde erzeugt eine große Menge an pflanzlichem organischem Material, das derzeit von geringem Nutzen oder Wert ist. Fast alles pflanzliche organische Material enthält Kombinationen von Zellulose und Lignin in verschiedenen Zusammensetzungen und strukturellen Anordnungen. Lignin ist eine amorphe polymere Substanz, die ftir Pflanzen oder Pflanzenteile, die mehr oder weniger starr sein müssen, wie Stämme, Aste oder Strtinke, erforderlich ist. Das Lignozellulosematerial wird von verschiedenen Tieren mit unterschiedlicher Effizienz verdaut. Beispielsweise wird Gras, das eine nur geringe Zellulose/Lignin-Bindung hat, von Wiederkäuern gut verdaut. Menschen dagegen können Gras nicht ausreichend verdauen, um ihr Körpergewicht zu halten, und müssen daher auf gut verdauliches organisches Material, wie Getreide und Reis, zurückgreifen. Andere Tiere, wie Biber, können auch Holzstoff, wie Baumrinde, ausreichend verdauen, um das Wachstum zu unterhalten, während in der Landwirtschaft gehaltenes Vieh, wie Rinder, Schare, Pferde und Schweine, nicht von Baumrinde leben können.
  • Selbst bei Nutztieren sind die Verdauungssysteme so weit verschieden, daß beispielsweise Rinder, nicht jedoch Schweine, pflanzliches organisches Material mit Lignin/Zellulose verwerten können.
  • Die Welt unserer Tage steht dem Hunger gegenüber. Die menschliche Bevölkerung hat so zugenommen, daß die Möglichkeiten der Erzeugung von Reis und Getreide erschöpft sind. Die Abzweigung von Getreide für die Viehfütterung zur Fleischerzeugung bedeutet einen Verlust an Kalorien für die menschliche Ernährung. Das Problem des Hungers existiert trotz der ungeheuren Menge an pflanzlichem organischem Material in den WSldern und Dschungeln der Welt.
  • Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhöhen der Verdaulichkeit von pflanzlichem organischem Material durch Tiere.
  • Aurgabe der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem organischem Material, um die Lignin/ Zellulose-Bindung wenigstens teilweise zu schwächen und damit Teile des Zellulosegehaltes für die Verarbeitung durch das Verdauungssystem von Tieren freizumachen, die freigelegte Zellulose teilweise zu monomeren Zuckern zu hydrolysieren und einen Teil der Zucker zu den entsprechenden leicht verdaulichen Säuren zu oxydieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zur Behandlung von zellulosehaltigem pflanzlichem organischem Material mit Salpetersäure in einem Kochprozess, um die Lignin/Zellulose-Bindung aufzubrechen und dabei die Zellulose so freizulegen, daß sie von Nutztieren verdaut werden kann.
  • Die Zeichnung veranschaulicht schematisch eine Durchführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Behandlung von pflanzlichem organischem Material, um seine Verdaulichkeit durch Tiere zu erhöhen.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem organischem Material zur Erhöhung seiner Verdaulichkeit durch Tiere, bei dem feinzerteiltes pflanzliches organisches Material mit Wasser, Salpetersäure und einer nicht-oxydierenden Säure, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure oder Essigsäure, vermischt wird, so daß das erhaltene Gemisch etwa 20 bis 50% Wasser, 1/4 bis 1% Sauerstoff, bezogen auf das ofengetrocknete organische Material, Rest pflanzliches organisches Material, enthält und ein pH von 1 bis 3 hat, wobei die Einstellung des pH dadurch erfolgt, daß die Menge an Salpetersäure und nichtoxydierender Säure der natürlichen Acidität des verwendeten pflanzlichen organischen Materials entsprechend gewählt wird, und das Gemisch im Autoklav, beispielsweise unter Verwendung von Dampf, 30 bis 60 Minuten bei einem Druck von etwa 7 bis 8,75 atü (100 to 125 psig) gekocht wird, wobei die Kochzeit von der Art des verwendeten pflanzlichen organischen Materials und der Stabilität der Lignin/Zellulose-Bindung des Rohmaterials abhängt. Vor dem Kochen kann dem Gemisch Eisen als Katalysator zugesetzt werden, um das Erscheinen von freien Nitraten in dem verarbeiteten Material zu verhindern. Das gekochte Material kann dann neutralisiert werden, um das für Tierfutter gewünschte pH, beispielsweise von 4 bis 7, einzustellen. Das verarbeitete Material kann dann direkt an Tiere verfüttert werden oder, vorzugsweise, zusammen mit anderem Tierfutter, wie Getreide, Heu, Silage, Schrot oder Gras, zur Herstellung bestimmter Futtermittel für die Aufzucht von Tieren verwendet werden.
  • Gemäß der Zeichnung wird zunachst in einem Mischer 10 ein homogenes Gemisch aus Wasser, Salpetersäure, Eisen, falls erforderlich, und eing nicht-oxydierenden Säure hergestellt. Die Salpetersäure hat in dem Verfahren die Funktion einer Sauerstoffquelle für die Oxydation des pflanzlichen organischen Materials.
  • Wenn altes Holz oder Holzmaterial, das schlecht aufschließbar ist, verwendet wird, ist es oft notwendig, Eisen als Katalysator zuzusetzen. Um für ein bestimmtes Rohmaterial die gewünschte Rezeptur zu ermitteln, wird das Verfahren zunächst ohne Eisen als Katalysator durchgeführt. Das erhaltene Material wird dann getestet.
  • Wenn schädliche Mengen an freien Nitraten gefunden werden, ist Eisen zuzusetzen. Eisen hat, sofern es verwendet wird, die Funktion, die Salpetersäure zu zersetzen, so daß der Sauerstoff an das Gemisch abgegeben wird, und im übrigen die Oxydation zu katalysieren. Normalerweise ist, wenn das Rohmaterial frisches Holzmaterial oder Stroh ist, kein Eisen erforderlich. Wenn jedoch das Rohmaterial Sägemehl von älteren Bäumen ist, deren Holz an sich schwer aufschließbar ist, ist Eisen als Katalysator erforderlich. Die nicht-oxydierende Säure, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure oder Essigsäure, wird zugesetzt. Dann wird das Gemisch in einem Mischer mit dem pflanzlichen organischen Material und Wasser vermischt, so daß das pflanzliche organische Material gründlich durch das zuvor hergestellte Gemisch vermischt wird.
  • Damit die Behandlung des pflanzlichen organischen Materials effektiv ist, muß dieses Material zu kleinen Stücken oder Chips zerkleinet werden, wenn es nicht bereits in dieser Form anfällt.
  • Sägemehl, wie es in Sägemühlen erzeugt wird, ist eine ideale Form für eine Verwendung in dem Verfahren ohne vorherige mechanische Behandlung. Sägespäne sowie die bei der Nutzholzgewinnung anfallende Rinde müssen auf eine kleinere Teilchengröße vermahlen werden. Auch Reishülsen müssen nicht weiter behandelt werden, während Bagasse, Weizen- oder Haferstroh oder anderes solches Material aufgebrochen werden muß. Im allgemeinen können Teilchen von nicht mehr als 0,63 cm (1/4 inch) Durchmesser in dem Verfahren verwendet werden. Je gröber die Teilchen sind, desto länger ist natürlich die erforderliche Behandlungszeit und umgekehrt, je reiner die Teilchen sind, desto kürzer ist die erforderliche Behandlungszeit. Das später zu beschreibende Kochverfahren ist etwas abhängig davon, wie grob das pflanzliche organische Material ist, sowie von anderen chemischen Faktoren.
  • Das Gemisch aus dem Mischer 1() wird zusammen mit dem pflanzlichen organischen Material in einen Mischer 12 eingebracht, dem außerdem soviel weiteres Wasser zugesetzt wird, daß die Masse in dem Mischer etwa 20 bis 50% Wasser enthält. Diese Masse soll ein pH von 0,5 bis 3,5 und ein Sauerstofrniveau von 1/4 bis über 1 Gew,-P des pflanzlichen organischen Materials haben, wobei der Sauerstoff aus der Salpetersäure stammt. Wenn das Gemisch zwischen 1,1 und 33 g Salpetersäure je Kilogramm Trockengewicht des Zellulosematerials (one to fifteen grams per pound) enthält, hat es das erforderliche pH und Sauerstoffniveau.
  • Das Material aus dem Mischer 12 wird dann in einen Autoklav 14 eingebracht, wo es Dampf aus dem Boiler 16, durch den der Druck auf etwa 7 bis 8,75 atü (100 to 125 psig) erhöht wird, wodurch die Temperatur auf etwa 178S steigt, ausgesetzt wird. Das Material wird für 30 Minuten bis 1 Stunde bei diesem Druck und dieser Temperatur gehalten, wobei die tatsächlich erforderliche Zeit von der chemischen Zusammensetzung des behandelten Materials, insbesondere der Festigkeit der Lignin/Zellulose-Bindung sowie von der Größe der Teilchen des Materials abhängt. Im Kochprozess, der in dem Autoklaven 14 erfolgt, wird das Material zunachst durch Umsetzung mit dem aus der Salpetersäure freigesetzten Sauerstoff oxydiert und dann durch Umsetzung von Wasser mit den Oxydationsprodukten bei dem erhöhten Druck und der erhöhten Temperatur im Autoklav hydrolysiert.
  • Nach Beendigung des Kochprozesses im Autoklav werden die umgesetzten Produkte ausgebracht. Normalerweise haben diese Produkte ein pH von 1 bis 4, wobei das pH insbesondere von der Art des behandelten organischen Pflanzenmaterials abhängt. Gewöhnlich ist es erwünscht, das pH des Cernisches in einem Neutralisationsbehälter 18 oder noch im Autoklav zu erhöhen. Diese Stufe des Verfahrens kann durchgeführt werden, indem man dem behandelten Material Ammoniak zusetzt. Gewöhnlich ist es erwünscht, das pH des umgesetzten Materials auf zwischen 4,() und 7 zu erhöhen, damit es am besten als Viehfutter verwendet werden kann. Danach wird das behandelte Material in den Vorratsbehälter 20 überführt, und von diesem seiner Verwendung zugeführt. Das Produkt kann getrocknet werden, wenn es über längere Zeiten gelagert werden soll. Es kann direkt an Vieh verfüttert werden oder es kann, vorzugsweise mit anderen Futtermitteln, einschließlich Korn, Heu, Harnstoff usw.
  • oder einer Kombination davon, zugesetzt werden, um ein bestimmtes Viehfutter herzustellen.
  • Als Beispiel rür die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, das die Mengenverhältnisse der verwendeten Materialien veranschaulichen soll, wurde Hartholzsägemehl, das als Nebenprodukt der Nutzholzindustrie anfällt, als Rohmaterial verwendet. Salpetersäure von 420 Be (67,18« HNO3), spez. Gew. 1,4078, wird in einer Konzentration von 20 ml/kg (9 ml per pound) ofengetrocknetes Sägemehl oder etwa 2,8« Salpetersäure von 420 Be des behandelten Holzes verwendet.
  • Eisen wird beispielsweise in der Form von unlegiertem Kohlenstoffstahl, wie Draht in einer Menge entsprechend 0 bis 1,1 g/kg (O to 0.5 grams per pound) ofengetrocknetes Sägemehl, typischerweise 0,44 g/kg (0.20 grams per pound), d.h. etwa 0,044 Eisen, bezogen auf ofengetrocknetes Sägemehl, zugesetzt. Salpetersäure und Eisen werden mit einer geringen Menge Wasser vermischt, um die Konzentration so einzustellen, daß die Salpetersäure das Eisen auflöst. Bei der Behandlung von Sägemehl von Eichen ist es normalerweise nicht notwendig, eine nicht-oxydierende Säure zuzusetzen. Ob ein solcher Zusatz erforderlich ist oder nicht, hängt jedoch von den Eigenschaften des Gemisches ab, das überprüft werden kann, indem man das Oxydations/Reduktions-Potential und das pH des vermischten Materials vor der Behandlung im Autoklav mißt.
  • Die Lösung von Säure, Eisen und Wasser wird dann gründlich mit dem Sägemehl vermischt, und weiteres Wasser wird zugesetzt, so daß das gesamte Gemisch zu etwa 20 bis 50% aus Wasser besteht.
  • Dann wird das Gemisch in einen Autoklav eingebracht, und Dampf wird eingeleitet, bis der Druck 7,0 bis 8,75 atü (100 to 125 psig) (168 bis 178S) beträgt. Der Druck wird etwa 30 bis 60 Minuten beibehalten, wobei 45 Minuten rür die Behandlung von feinem Eichensägemehl typisch sind. Das Ende des Kochprozesses läßt sich daran erkennen, daß, nachdem das Gemisch die Höchsttemperatur erreicht und bei einem Druck von 7,0 bis 8,75 atü (100 to 125 psi) behalten hat, die Temperatur um etwa 5T absinkt, wenn die Oxydation und Hydrolyse beendet sind.
  • Außerdem ist, wenn geringe Mengen an Gasen aus dem Autoklav austreten, ein kennzeichnender Geruch, der sich beträchtlich ändert, wenn der Kochprozess beendet ist, bemerkbar. Nach Beendigung des Kochprozesses kann das Material dann aus dem Autoklav ausgebracht werden, unabhängig davon, welche Zeit erforderlich ist. Es wurde jedoch gerunden, daß etwa 3 Minuten bis 1 Stunde die Zeit darstellen, die errorderlich ist, um die Oxydation und Hydrolyse in dem Autoklav zu beenden.
  • Danach kann der Autoklav geöffnet und das Material entnommen werden. Gewünschtenfalls kann es dann durch Zugabe von Ammoniak oder einer anderen nicht giftigen Base neutralisiert werden. Danach ist das Produkt gebrauchsfertig, d.h. kann direkt an Vieh verfüttert oder getrocknet oder für den Transport verpackt oder mit anderen Futtermitteln vermischt werden, wie oben beschrieben.
  • Bei Verwendung der oben angegebenen Mengenverhältnisse setzt sich das verwendete Material, bezogen auf 4500 kg (10,000 pound) Trockengewicht an Zellulosematerial, wie folgt zusammen: 6050 kg (13,330 pounds) zu verarbeitendes Material (25« Feuchtigkeit); 127 kg (279 pounds) HIN03 von 420 Bé; und 2,0 kg (4.4 lbs.) Elsen 3 als Katalysator.
  • Wie oben erwähnt, haben einige Holzarten, wie Hickory, eine niedrige Aktivität, und wenn bei Verwendung von solchem Holz die gleiche prozentuale Menge an Salpetersäure wie in dem obigen Beispiel verwendet wird, würde das pH zu hoch werden. Um daher ein für die Oxydation und die Hydrolyse geeignetes pH einzustellen, ist es notwendig, es auf einen geeigneten Wert zu senken, so daß eine Umsetzung unter Aufbrechen Lignin/Zellulose-Bindung und Hydrolyse der Zellulose erreicht wird. Für diesen Zweck wird der Salpetersäure eine nicht-oxydierende Säure zugesetzt. Hierfür kann jede nicht giftige nicht-oxydierende Säure verwendet werden; jedoch sind Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure oder Essigsäure bevorzugt, weil sie leicht erhältlich und wirtschaftlich sind. Schwefelsäure und Phosphorsaure sind besonders bevorzugt, weil ihre Derivate in Futtermitteln erwünscht sind. Das gilt insbesondere für Phosphorsäure.
  • Für ein bestimmtes Zellulose enthaltendes Rohmaterial kann das Verhältnis von Salpetersäure zu nicht-oxydierender Säure wie folgt bestimmt werden. Zunächst wird eine Anzahl von Ansätzen des Rohmaterials unter Verwendung verschiedener Mengen an Salpetersäure allein, erforderlichenfalis zusammen mit einem Eisenkatalysator zur Zersetzung von Uberschüssigen freien Nitraten in dem behandelten Material, verarbeltet. Das pH jedes Ansatzes wird geprüft und aufgezeichnet, bevor es in den Autoklav eingebracht wird. Dann werden mit Proben jedes fertigen Produkts Hefedigestionstests durchgeführt, um restzustellen, welcher Ansatz die beste Hefedigestion zeigt. Daraus ergibt sich die optimale Menge an SalpetersSure für das bestimmte Rohmaterial. Der Hefedigestionstest wird angewandt, weil er rasch und mit geringem Aufwand durchführbar ist, keine komplexe Analyseapparatur erfordert und eine gute Methode ist, um die Mengen an Zucker und Zuckeräquivalenten, die durch den Kochprozess verfügbar geworden sind, anzugeben.
  • Schließlich wird, wenn das bei dem gewählten Salpetersäureanteil in dem Gemisch erzeugte pH vor dem Kochen weniger als 3 beträgt, eine ausreichende Menge an nicht-oxydierender Säure, um das pH zwischen 1 und 3 zu senken, zugesetzt. Es zeigt sich, daß durch den Zusatz der nicht-oxydierenden Säure, um das pH in dem bevorzugten Bereich zwischen 1 und 3 zu senken, die Hefedigestion des fertigen Produkts erhöht wird. Einige Rohmaterialien, die normalerweise sauer sind, wie das meiste Eichensägemehl, errordern keinen Zusatz irgendwelcher nicht-oxydierenden Säure oder zumindest eine geringere Menge daran.
  • Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird die chemische Zusammensetzung des behandelten Materials beträchtlich verbessert. Beispielsweise ergab die Analyse von Eichensägemehl : Ammoniak 0,28 Protein 1,44% Öl (oder Fett) 0,60% Feuchtigkeit 9,8 % Rohfaser 55,2% Asche 1,2 % stickstofffreier Extrakt 31,76% Gesamtkohlenhydrate 86,96% Das gleiche Eichensägemehl wurde nach dem Verrahren gemäß der Erfindung behandelt. Das getrocknete fertige Produkt hatte die folgende Analyse: Ammoniak 0,50% Protein öl (oder Fett) 0,48% Feuchtigkeit 4,5 % Rohfaser 27,4 % Asche 1,05% stickstofffreier Extrakt 65,03% Gesamtkohlenhydrate 92,45% Bei einem weiteren Vergleichsversuch hatte unbehandeltes Hickorysägemehl die folgende Analyse: Ammoniak 0,20% Protein 1,03% Ül (oder Fett) 0,44% Feuchtigkeit 8,4% Rohfaser 58,8% Asche stickstofffreier Extrakt 30,73% Gesamtkohlenhydrate 89,53% Die Zusammensetzung des getrockneten, verarbeiteten Hickory war: Ammoniak 0,2n% Protein 1,18% öl (oder Fett) 0,41% Feuchtigkeit 2,3% Rohfaser 32,4% Asche 1,9% stickstofffreier Extrakt 61,81% Gesamtkohlenhydrate 94,21% In beiden Fällen hatte also das behandelte Material einen beträchtlich verringerten Rohfasergehalt und beträchtlich erhöhten Gehalt an stickstofffreiem Extrakt und Gesamtkohlenhydraten.
  • Diese Rohmaterlaiproben hatten einen geringeren als den normalen Wassergehalt, weil sie vor der Analyse in offenen Behältern gehalten worden waren. Frisches Sägemehl hat meist einen Wassergehalt von etwa 25%, der aber natürlich je nach Art des Holzes, Jahreszeit, in der der Baum gefällt wurde, und Ausmaß der Trocknung, die zwischen dem Zeitpunkt der Fällung des Baumes und seinem Zersägen unter Erzeugung des Sägemehls erfolgt ist, variieren kann.
  • Tests zur Bestimmung der Verdaulichkeit des gemäß der Erfindung verarbeiteten Zellulosematerials wurden an der Oklahoma State University durchgeführt: Schafe wurden mit einer Ration, die verarbeitetes Holz enthält, gefüttert. Das Rohmaterial stammt von besten und Bäumen, die beim Ausholzen längs über Landleitungen anfielen, und hauptsächlich aus Eiche, Ulme, Hickory und Baumwollholz bestand. Die Verdaulichkeit wurde in bekannter Weise bestimmt, indem die Beschickung gewogen und das Fäkaliengewicht subtrahiert wurde. Es ergab sich, daß die Verdaulichkeit von nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verarbeitetem Holz zwischen 57,7 und 80,1% lag. Das Rohmaterial wurde nicht auf seine Verdaulichkeit getestet. Jedoch wird auf Seite 78 eines 1975 von dem U.S. Government Printing Office herausgegebenen Heftes "Wood and Wood-based Residues in Animal Feeds" die normale Verdaulichkeit von roter Eiche mit 3%, weißer Eiche mit 4%, Eastern Cottonwood mit 4%, amerikanischer Ulme mit 8% und Shagbark Hickory mit 5% angegeben.
  • Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird die Verdaulichkeit in zweierlei Weise erhöht. Erstens wird ein Teil des Zellulosematerials in Zucker und Zuckeräquivalente übergeführt. Zweitens werden Zellulose/Lignin-Bindungen aufgebrochen, so daß mehr Zellulose für die Verdauung im Tier verfügbar wird.
  • Nach dem Verfahren gemäß der Errindung verarbeitetes Zellulosematerial wird am besten in Futtermitteln verwendet. Verarbeitetes Holz allein ist jedoch als Tierrutter nicht erwünscht; denn obwohl es einen hohen Gehalt an Kohlenhydraten hat, hat es einen zu geringen Gehalt an Protein und Vitaminen.
  • Eine Rezeptur, die nicht nur ein ausgewogenes, sondern auch ein sowohl für Milchvieh als auch für Ochsen schmackhaftes Futter mittel ergibt, ist: 100 kg verarbeitetes Holz 100 kg Mais 20 kg Sojabohnenmehl 3 kg Harnstoff Vitamine A, D, E und Spurenmineralien als Zusatz Die Zusammensetzung von Tierfutter kann weitgehend variieren, wobei es Ziel ist, eine richtige Ernährung mit Schmackhaftigkeit und minimalen Kosten zu verbinden. Je nach der Art der zu fütternden Tiere sind verschiedene Zusammensetzungen erforderlich, wobei Wiederkäuer normalerweise einen höheren Anteil an verarbeitetem Zellulosematerial zu nutzen vermögen als Nichtwiederkäuer.
  • Die Verwendung des nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verarbeiteten Holzes in Viehfutter hat drei wesentliche Vorteile.
  • Erstens steht in vielen Teilen der Welt Zellulosematerial für die Herstellung von Viehfutter im Gegensatz zu anbau fähigem Land praktisch unbegrenzt zur Verfügung. Zweitens ist das verarbeitete Zellulosematerial sehr viel billiger als Getreide, Heu oder andere Kohlenhydratquellen für Viehfutter. Drittens scheint das verarbeitete Zellulosematerial schmackhafter zu sein als viele andere Arten von Viehfutter. Ochsen und Milchvieh, denen ein das gemäß der Erfindung verarbeitete Zellulosematerial enthaltendes Futter verabreicht wurde, verbrauchten eine höhere Menge an Futter mit der Folge einer rascheren Cewichtszunahme und größeren Milcherzeugung.
  • Eisen wird als Katalysator verwendet, um das Auftreten zu großer Mengen an freien Nitraten in dem verarbeiteten Material zu verhindern. Wenn frisches Holz als Rohmaterial verwendet wird, reagiert es meist leicht mit der verdünnten Salpetersäure und organischer Saure, falls verwendet, und es bildet sich nur wenig Nitrat. Wenn jedoch in dem verwendeten Rohmaterial die Zellulose fest an das darin enthaltene Lignin gebunden ist oder sonst ein geringes Reduktionspotential hat, wird Eisen verwendet, um die Nitrate instabil zu machen. Die Anwesenheit größerer Mengen an Nitraten in Viehfutter kann tödlich sein, und normalerweise wird ein Nitratgehalt unter 100 ppm angestrebt. Ein Nitratgehalt in Viehfutter, durch den die Wachstumsgeschwindigkeit oder Milchproduktion verringert wird oder die Gesundheit der Tiere beeinträchtigt wird, ist als schädlich anzusehen. Dieser Nitratgehalt variiert mit der Art der zu fütternden Tiere, und der schädliche Nitratgehalt für verschiedene und verschieden alte Tiere kann unter Bezugnahme auf Veröffentlichungen des United States Department or Agriculture ermittelt werden.

Claims (15)

  1. Patentansprüche Verfahren zur Verarbeitung von pflanzliche Zellulosematerial zur Erhöhung seiner Verdaulichkeit durch Tiere, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man das. pflanzliche Zellulosematerial zerkleinert; das zerkleinerte Zellulosematerial mit Wasser vermischt, um es gründlich zu benetzen; Salpetersäure mit dem benetzten Zellulosematerial vermischt, so daß das pH des Gemisches auf G,5 bis 3,5 sinkt; und das Gemisch etwa 30 bis 6C Minuten mit Dampf von einem Druck von etwa 7 bis 8,75 atü (100 to 125 psig) kocht.
  2. 2. Verfahren zur Verarbeitung von pflanzlichen Zellulosematerial nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Salpetersäure in einer Menge von etwa 2,2 bis 33 g/kg (1 to 15 grams per pound) an trockenem Zellulosematerial verwendet wird.
  3. 3. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man dem Gemisch vor dem Kochen Eisen als Katalysator zusetzt.
  4. 4. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man Eisen in einer Menge von etwa 0 bis 1,1 g/kg (0 to .5 grams per pound) an trockenem Zellulosematerial zusetzt.
  5. b. Verfahren zur FJehardLung von Zellulosematerial nach Anspruch 1, d i d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man dem Gemisch vor dem Kochen Eisen als Katalysator zusetzt, wobei das Eisen in ausreichender Menge, um das Auftreten schädlicher Mengen an treten Nitraten in dem verarbeiteten Material zu verhindern, zugesetzt wird.
  6. 6. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Kochen etwa 4» Minuten lang mit Dampf mit einem Druck von etwa 8,75 atü (12') psig) durchgeführt wird.
  7. 7. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man das gekochte Produkt neutralisiert.
  8. H. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man die Neutralisation mit Ammoniak durchführt.
  9. 9. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das pH des gekochten Produktes auf etwa 4,0 bis etwa 7 eingestellt wird.
  10. 10. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man eine nicht-giftige, nicht-oxydierende Säure mit dem nassen Zellulosematerial vermischt, bevor es gekocht wird, so daß das Gemisch ein pH in dem Bereich von etwa 1 bis 3 hat.
  11. 11. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als nicht-oxydierende Säure Phosphorsäure, Salzsäure, Schwefelsäure oder Essigsäure verwendet.
  12. 12. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial zur Erhöhung seiner Verdaulichkeit durch Tiere, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man (1) das pflanzliche Zellulosematerial zu Teilchen zerkleinert; (2) das zerkleinerte pflanzliche Zellulosematerial mit Wasser und Salpetersäure vermischt, so daß der Gesamtwassergehalt des Gemisches etwa 25% des Trockengewichts des Pflanzenmaterials beträgt; (3) das Gemisch etwa 30 bis 60 Minuten lang unter einem Druck von etwa 7 bis 8,75 atü (100 to 125 psig) bei einer Temperatur von etwa 168 bis 178au kocht; (4) einen Hefewachstumstest an dem verarbeiteten Material durchfuhrt, um einen Hinweis auf seine Verdaulichkeit zu erhalten; (5) die Stufen (1) bis (4) wiederholt, während man die Menge an Salpetersäure variiert, um diejenige Konzentration zu ermitteln, durch die das maximale Hefewachstum in dem verarbeiteten Material erzeugt wird; (6) das pH des Gemisches der Stufe (2),durch das das maximale Hefewachstum, ermittelt wie in Stufe (5), erzeugt wird, ermittelt; (7) die Stufen (1) bis (3) unter Verwendung derjenigen Menge an Salpetersäure, durch die das maximale Hefewachstum, ermittelt gemäß Stufe (5), erzielt wird, wiederholt und in Stufe (2) eine ausreichende Menge an nicht-giftiger, nichtoxydierender Säure, um das pH des Gemisches vor dem Kochen auf etwa 1 bis 3 zu senken, zusetzt.
  13. 13. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man das behandelte Produkt von Stufe (7) auf die Anwesenheit schädlicher Mengen an freien Nitraten analysiert; und in Stufe (2) Eisen als Katalysator in solcher Menge zusetzt, daß die Menge an freien Nitraten in dem behandelten Produkt auf unter einen schädlichen Wert gesenkt wird.
  14. 14. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man als die nicht-giftige, nicht-oxydierende Säure von Stufe (7) Phosphorsäure, Salzsäure, Schwefelsäure oder Essigsäure verwendet.
  15. 15. Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Zellulosematerial nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man das behandelte Material von Stufe (7) mit Ammoniak neutralisiert, um das pH auf zwischen 4,0 und 7 zu erhöhen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3307076A1 (de) * 1983-03-01 1984-09-06 Knauth, Hans, Dipl.-Ing., 7758 Meersburg Verfahren zur herstellung von futtermitteln und aethanol

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DE3307076A1 (de) * 1983-03-01 1984-09-06 Knauth, Hans, Dipl.-Ing., 7758 Meersburg Verfahren zur herstellung von futtermitteln und aethanol

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