Шевцова Надежда Иннокентьевна. Технология получения кормовой добавки из отходов шерсти и ее использование в кормлении овец

Краткое описание

Шевцова Надежда Иннокентьевна. Технология получения кормовой добавки из отходов шерсти и ее использование в кормлении овец : Дис. ... канд. с.-х. наук : 06.02.04 Ставрополь, 2005 154 с. РГБ ОД, 61:05-6/523

Российская академия сельскохозяйственных наук
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ЖИВОТНОВОДСТВА И КОРМОПРОИЗВОДСТВА
(ГНУ СНИИЖК РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ)
На правах рукописи
ШЕВЦОВА НАДЕЖДА ИННОКЕНТЬЕВНА
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ
КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ИЗ ОТХОДОВ ШЕРСТИ
И ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КОРМЛЕНИИ ОВЕЦ
06.02.04 - частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Научный руководитель: доктор экономических наук,
Тимошенко Н.К.
Ставрополь 2005
СОДЕРЖАНИЕ
* С.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11
1.1. ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ШЕРСТИ И
ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ УТИЛИЗАЦИИ 11
1.2. БЕЛКОВЫЕ КОРМОВЫЕ ДОБАВКИ ИЗ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩЕГО
СЫРЬЯ 15
1.2Л. Общие сведения 15
1.2.2. Известные способы получения гидролизатов кератина 27
1.2.3. Использование белковых добавок в кормлении овец 32
1.3. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОРМОВ 34
1.4. ОСОБЕННОСТИ КОРМЛЕНИЯ ЯГНЯТ В ПОДСОСНЫЙ ПЕРИОД...38
1.5. ВЛИЯНИЕ КОРМОВ НА ПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА ОВЕЦ 41
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 51
Ф
53
2.3. ПРОВЕДЕНИЕ НАУЧНО-ХОЗЯЙСТВЕННОГО ОПЫТА 55
2.3.1. Естественно-климатические условия района проведения
исследования 55
2.3.2. Материал и схема опыта 58
2.3.2. Методика проведения исследования 63
Ф ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 66
3.1. СОСТАВ И РЕСУРСЫ ОТХОДОВ ШЕРСТИ 66
3.1.1. Характеристика сырья 68
3.2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ
ИЗ ОТХОДОВ ШЕРСТИ 70 
3.2.1. Обоснование оптимальных режимов технологического процесса.... 70
3.2.2. Технологическая и аппаратурно-процессовая схемы 76
3.2.3. Оценка разработанной технологии и перспективы ее использования 82
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ГИДРОЛИЗАТА
86
3.3.1. Определение состава и физико-химических свойств 87
3.3.2. Протеиновая питательность 92
3.3.3. Оценка энергетической питательности 97
3.3.4. Оценка токсичности 98
3.4. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ НА
ПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА ЯГНЯТ 102
3.4.1. Изменение живой массы 102
3.4.2. Затраты питательных веществ 105
3.4.3. Шерстная продуктивность 106
3.4.4. Изменение основных физико-механических свойств шерсти 109
3.4.5. Изменение густоты шерсти 112
3.4.6. Заключение 114
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 115
ВЫВОДЫ 117
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 118
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 119
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Охрана окружающей среды тесным образом связана с расширением и эффективным использованием вторичных сырьевых ресурсов и утилизацией отходов. В настоящее время сложившаяся в стране ситуация в области обращения с отходами ведет к опасному загрязнению окружающей среды и создаёт реальную угрозу здоровью населения [161]. В промышленности и сельском хозяйстве ежегодно скапливаются миллионы тонн всевозможных отходов овцеводства. Не все отходы используются с должной эффективностью, многие из них не находят применения. Утилизация отходов, содержащих непрядомое шерстяное волокно в немытом и мытом виде (далее - отходы шерсти), представляет насущную проблему. Масса отходов предприятий шерстяной промышленности ежегодно составляет до 2% от перерабатываемой шерсти. Отходы, обладающие биогенными свойствами (содержание белка — 50...85%), большей частью не используются и удаляются с предприятий на свалку. Поступая в окружающую среду и накапливаясь в значительных объёмах (сотни тонн), такие отходы являются источниками загрязнения почвы, воды и воздуха. В соответствии с Законом [160], эти факторы относятся к негативным видам воздействия на окружающую среду. Невозможность использования отходов обусловлено особенностями строения белка шерсти — кератина, являющегося главным компонентом этого сырья, а также несовершенством применяемых технологических методов его переработки, неэффективностью действующего механизма экономического стимулирования переработки и использования отходов.
В то же время глобальной проблемой человечества при стремительном росте населения мира является дефицит пищевого (25%) и кормового (30%) белка. В общем балансе ежегодный дефицит его в кормах составляет около 5,3 млн.т, что эквивалентно недополучению 7,0-7,5 млн.т молока и 1,8-2,0 млн.т мяса [172, 188]. Для частичного покрытия дефицита высокобелковые 
корма закупаются за рубежом по высокой цене. Однако большая зависимость от поставок этого вида сырья с внешнего рынка потенциально опасна из-за того, что мировая потребность в белковых кормах превосходит их производство [190].
Растущая потребность животноводства в белковых кормах может быть удовлетворена в результате максимального использования непищевых отходов, являющихся нетрадиционными источниками увеличения ресурсов кормового белка. Одним из таких источников могут быть кератинсодержащие отходы (перо, пух, рога, копыта, щетина, волос, шерсть v и др.), неиспользуемые для других целей. Исключительно высокая биологическая ценность белков животного происхождения определяет их особое место в кормовых рационах для скота и птицы. Используемые в качестве добавки они восполняют недостаток белковых веществ в растительных кормах, улучшают их усвояемость при скармливании. Обеспечение животноводства кормами, сбалансированными по белку — одно из направлений решения задачи повышения продуктивности скота и птицы.
Улучшение экономической ситуации в нашей стране и повышение благосостояния людей во многом зависят от успешного развития сельского хозяйства, и одной из важнейших его отраслей - овцеводства. Среди отраслей животноводства оно занимает одно из первых мест по разнообразию и специфике производимой продукции (шерсть, овчина, каракульские смушки, мясо, молоко, жир). Повышение конкурентоспособности овцеводства тесно связано с ростом продуктивности и улучшением качества получаемой от овец продукции. В свою очередь, увеличение производства овцеводческой продукции зависит от создания полноценной и достаточной кормовой базы. Повысить полноценность и v усвояемость питательных веществ рациона овец возможно путём включения кормовых добавок, созданных на основе использования кератинсодержащего сырья, которое представляет исключительно ценный биологический
концентрат всех жизненно необходимых для животного организма аминокислот.
Пищеварительная система животных не способна к деполимеризации v кератинов, поэтому использование нативного сырья невозможно. Для его утилизации необходима разработка специальных технологических приёмов, обеспечивающих перевод’кератинов в усвояемую форму. В рацион животных кератины могут быть введены в виде гидролизата, в котором молекулы белка расщеплены до полипептидов, растворимых в воде и легко перерабатываемых ферментами пищеварительной системы. Отходы шерсти имеют свою специфику свойств, поэтому известные способы получения гидролизатов кератина других видов не могут быть применимы.
Таким образом, изыскание путей рациональной переработки и ^ использования отходов шерсти как источника кератинсодержащего сырья в кормовых целях имеет важное народнохозяйственное значение. Поэтому разработка безотходной технологии переработки отходов шерстяного сырья для получения кормового продукта является актуальной задачей.
Степень разработанности проблемы. Исследованию вопросов разработки безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из различного сырья, включая и кератинсодержащее, посвящено значительное количество работ ученых, таких как: К.Ф. Шевкунов, С.Г. Либерман, М.Л. Файвишевский, Е.В. Гаевой, В.И. Ивашов, А.И. Сницарь, И.М Чернуха, О.И. Лугарь, Д. Хазин, Л.В. Антипова, Ч.Ю. Шамханов, С.А. Каспарьянц и др.
Отечественный и зарубежный опыт переработки кератинсодержащего сырья — отходов птице- и мясоперерабатывающих, меховых, кожевенных и шерстеперерабатывающих предприятий (перо, пух, волос, рога, копыта, щетина, лобаши, лоскут из шерсти) на кормовые цели показал, что использование в рационах сельскохозяйственных животных кормов, содержащих кератин, положительно влияет на увеличение их массы, снижает
затраты корма и способствует получению высокого выхода съедобных продуктов убоя. Использование известных белковых кормовых добавок из кератинсодержащего сырья (перьевая, мясокостная мука и др.) свидетельствует, что оно является ценной исходной продукцией для производства сухих кормов животного происхождения [68, 166, 168, 198].
В области кормления сельскохозяйственных животных, в особенности овец, отмечен ряд работ российских авторов, внесших значительный вклад в развитие науки. Это труды таких ученых, как Б.Г. Имбс, Г.А. Богданов, А.П. Калашников, Г.А. Окуличев, Н.З. Злыднев, И.С. Исмаилов, А.З. Гребенюк и др.
Однако недостаток данных по целому ряду важных аспектов проблемы, связанной с утилизацией неиспользуемых кератинсодержащих отходов шерстяной промышленности и получением на их основе кормового продукта, а также связанной с изучением пригодности и эффективности использования его в качестве белковой кормовой добавки в рационах овец, открывает возможность исследования в этом направлении.
Необходимость решения проблемы утилизации не используемых в настоящее время отходов шерсти, и важность рациональной переработки их в кормовой продукт, содержащий дефицитное белковое вещество, определили выбор темы диссертации, цель и задачи исследования.
Объектом исследования явились отходы шерсти и полученный на их V основе гидролизат, используемый в качестве белковой кормовой добавки при скармливании в рационе ягнятам в подсосный период.
Предметом исследования явились:
- технология, позволяющая утилизировать отходы шерстомойного v производства ПОШ в белковый гидролизат для использования его в качестве кормового продукта;
- некоторые продуктивные качества ягнят в подсосный период, получавших в рационе кормовую добавку из отходов шерсти.
Цель и задачи исследования. Целью явились разработка технологии ^ получения кормового продукта из отходов шерсти, а также выявление возможности его использования в качестве добавки в рационах ягнят в подсосный период.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- изучить состав и ресурсы отходов шерсти;
- разработать технологию получения кормового продукта на основе использования белкового гидролизата из отходов шерсти;
- наработать экспериментальную партию гидролизата для изучения его физико-химических свойств и соответствия зоотехническим требованиям к кормовому средству для овец;
- провести научно-хозяйственный опыт по использованию гидролизата в качестве белковой кормовой добавки в рационах ягнят в подсосный период и накопить рекогносцированные материалы по влиянию добавки на формирование хозяйственно-полезных признаков ягнят по их росту, шерстной продуктивности, изменению физико-механических свойств шерстяного волокна.
Методологической основой явились труды отечественных и
зарубежных ученых по вопросам разработки безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из различного сырья, включая и кератинсодержащее, а также по проблемам овцеводства, связанных с вопросами кормления и влияния его на продуктивные особенности овец.
На защиту выносятся следующие результаты исследования:
- технология получения кормовой добавки из отходов шерсти, подтвержденная в двух патентах РФ на изобретение;
- технологическая и аппаратурно-процессовая схемы;
-оценка соответствия гидролизата из отходов шерсти зоотехническим требованиям к кормовой добавке для овец; 
- научно-хозяйственный опыт и выявление возможности использования кормовой добавки из отходов шерсти в рационе по оценке влияния её на продуктивные качества ягнят в подсосный период по показателям: прирост живой массы, затраты питательных веществ на 1 кг прироста; шерстная продуктивность; основные физико-механические свойства (тонина, длина) шерстяного волокна; густота шерсти.
Научная новизна. Впервые разработан способ и на его основе - v технология получения кормового продукта из отходов шерсти, удовлетворяющего зоотехническим требованиям к кормовой добавке и пригодного для использования его в рационе овец.
Элементами научной новизны являются:
- обоснование оптимальных режимов технологического процесса;
- технологическая и аппаратурно-процессовая схемы;
- оценка соответствия продукта зоотехническим требованиям к кормовой добавке для овец;
- оценка влияния кормовой добавки на некоторые показатели продуктивности овец.
Новизна разработанной технологии подтверждена патентами РФ №2105495 и №2233596.
Работа проводилась в период с 1992-2003 гг. в соответствии с тематическим планом научных исследований Научно-исследовательского института заготовки и первичной обработки шерсти (НИИЗПОШ до 2001г.) и ГНУ СНИИЖК.
Практическая значимость полученных результатов. Предложенная v технология переработки в кормовой продукт неиспользуемых отходов шерсти позволяет осуществлять их утилизацию и на этой основе улучшить состояние экологии на предприятиях ПОШ и шерстяной промышленности и сократить потери шерстяного сырья, а также способствует решению проблемы обеспечения овцеводства кормами, содержащими дефицитное белковое вещество.
Основные результаты и выводы отражены в разработанной техдокументации, которая может быть использована для технико¬экономического обоснования производственного освоения продукции, что позволит осуществить проектирование опытно-промышленной установки по производству кормового продукта из отходов шерстяной промышленности. Создание установки будет способствовать увеличению ассортимента сырья, используемого для производства ценных белковых кормов в животноводстве.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы ^ доложены и обсуждены:
-на заседаниях Ученых советов НИИЗПОШ (Невинномысск, 1992¬1994 гг.) и ГНУ СНИИЖК (Ставрополь, 2001-2003 гг.);
-на научно-практических конференциях СтГАУ (Ставрополь, 2000¬2004гг.);
-на международной научно-практической конференции ГНУ СНИИЖК (Ставрополь, 2002г.).
Публикации по теме. По результатам исследования опубликовано ^ 7 научных статей и получено 2 патента РФ на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора ^ литературы, методики и результатов исследования, экономической эффективности, выводов, предложений производству, библиографического списка использованной литературы, включающего 207 наименований, и приложений. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 5 рисунков в тексте диссертации и 4 таблицы в приложении.

Список литературы

выводы
На основании проведенных исследований и полученных при этом результатов сделаны следующие выводы:
1. Установлена возможность переработки в кормовой продукт безвозвратных, непрядомых кератинсодержащих отходов шерстомойного производства фабрик ПОШ, образующихся на технологической стадии прессования мытой шерсти. Ресурсы исходного сырья составляют в среднем 0,2-0,3 % от выпуска мытой шерсти.
2. Обоснованы оптимальные режимы технологического процесса переработки отходов шерсти, позволившие разработать технологию получения кормового продукта на основе белкового гидролизата путем переработки отходов шерсти методом слабощелочного гидролиза при тепловой обработке под давлением с последующей нейтрализацией, фильтрацией, высушиванием до сухого состояния (СВ=90±3 %) или сгущением (СВ=50 %, 30-40 %). Выход готового продукта: в сухом виде 39 % от массы отходов шерсти (СП=27 %), в сгущенном 88- 190 % (СП=36-42 %).
3. По показателям химического и аминокислотного состава, физико-химических свойств, обменной энергии, валовому содержанию питательных веществ, биологической ценности, токсичности выявлено соответствие гидролизата зоотехническим требованиям к кормовому средству для овец.
4. Установлена возможность использования гидролизата для скармливания животным. Включение кормовой добавки из отходов шерсти в подкормку рациона ягнят опытных групп дополнительно к дерти ячменной (в количестве 25-50 г) оказало благоприятное влияние на изменение живой массы и шерстной продуктивности ягнят в подсосный период. Использование кормовой добавки в рационе ягнят не ухудшало поедаемости кормов, одновременно приводя к приросту живой массы, повышению настрига шерсти и корреляционной их взаимообусловленности.
По оплате корма ягнята обеих опытных групп отличались от ягнят контрольной группы лучшими показателями прироста живой массы, а включение белкового гидролизата в рацион ягнят уменьшило расходы концентрированного корма (дерти ячменной) на прирост 1 кг живой массы, а также - затраты по общей питательности в кормовых единицах и переваримого протеина, что обеспечивает экономию кормового протеина. Использование кормовой добавки позволит заменить ею некоторые корма и увеличить ресурс кормового белка.
5. Чистая прибыль в расчете на 1 голову в сравнении с контрольной группой во Н-й - составила 4,95 руб., в Ш-й -58,50 руб.
6. По результатам исследования разработана технологическая документация на осуществление способа производства кормовой добавки из отходов шерсти, включающая общие сведения, характеристики производимой продукции, исходного сырья, материалов, энергоресурсов, краткую характеристику отходов, стоков и выбросов, описание технологического процесса и технологической схемы, нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
Рекомендовать техдокументацию на осуществление способа производства кормовой добавки из отходов шерсти предприятиям первичной обработки шерсти для утилизации в кормовой продукт отходов, образующихся при прессовании мытой шерсти в шерстомойном производстве. Кормовую добавку на основе гидролизата из отходов шерсти можно использовать, включая в подкормку рациона в соответствующих дозах с учетом возраста и физиологического состояния животных.