Установление взаимосвязи между параметрами, характеризующими питательность корма в процессе ферментации

Крылов К.С.; Чугунов А.А.

Г орный информационно-аналитический бюллетень

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА

УДК 622.331

К. С. Крылов, А.А. Чугунов

УСТАНОВЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИМИ ПИТАТЕЛЬНОСТЬ КОРМА В ПРОЦЕССЕ ФЕРМЕНТАЦИИ

П

ри производстве корма для рыб на основе торфа ферментативным способом переработки питательность среды повышается за счёт более активного действия и развития микроорганизмов и последствий их воздействия на среду. Ферментативное выдерживание торфо-кормовой смеси сопровождается выделением углекислого газа - одного из продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Так как процесс «дыхания» микроорганизмов является косвенным показателем биологической активности, то, зафиксировав уровень активности, можно судить о количестве микроорганизмов смеси. Для контроля данного процесса был предложен экспресс-метод косвенного определения пи-

тательной ценности. По количеству выделившегося углекислого газа С02 можно сделать вывод об активности микросферы и косвенно оценить питательность среды.

Методика определения биологической активности среды заключается в следующем. Углекислый газ, выделяемый в процессе дыхания микрофлоры, поглощается раствором щелочи (например, №ОН). Оставшийся раствор щело-

чи титруют кислотой той же концентрации (например, Н^04).

Процесс определения можно описать формулами:

2ШОН + СО2 = Ш2СО3 = Н2О (1)

2ШОН + H2SO4 = Na2SO4 + 2Н2О

(2)

Формула (1) характеризует процесс поглощения щелочью углекислого газа, а формула (2) - титрование оставшейся щелочи.

Недостатком выбранного метода определения питательности является то обстоятельство, что когда биологическая активность микроорганизмов (БА) достигает своего максимального значения, осуществляется искусственная остановка процесса ферментации. Эта остановка обусловлена снижением активности микроорганизмов из-за высокой температуры (40-450 С). Бактерии, активно участвующие в начальной стадии ферментативной переработке и представляющие интерес с точки зрения питательной ценности, погибают. Это обстоятельство делает невозможным оценку

питательных характеристик смеси после прекращения процесса ферментации, и уж тем более, - в процессе хранения. Необходим другой метод контроля.

Питательные показатели характеризуют качественные характеристики любого корма. Основными показателями для оценки питательности и качества кормов являются кормовые единицы, сырой и переваримый протеин, обмен-

№1

ная энергия, сырой жир, сырая клетчатка, влажность и многие другие факторы. Однако одним из важнейших показателей питательности корма является протеин. Существует много способов определения содержания протеина. Методы отличаются различной точностью, воспроизводимостью и сходимостью результатов. Большинство методов имеют ограничения в применении к тем или иным видам исследуемого материала.

Наиболее пригодным способом определения содержания протеина является определение сырого протеина по содержанию азота методом Кьельдаля. Принцип определения протеина основан на разложении органического вещества серной кислотой в присутствии катализатора и удаления суммарного азота как белкового, так и небелкового происхождения (амиды), дальнейшем высвобождении продукта реакции щелочью, дистилляции и титровании высвободившегося аммиака.

Исследования процесса ферментативной переработки торфа на кормовую добавку позволили установить оптимальное соотношение компонентов смеси: торф (влажность w=44,3 %) - 72,1 %, комбикорм - 13,25 %, «закваска» - 11,65 %, аммонийная селитра - 2 %, суперфосфат - 1 %. Эти параметры были использованы при проведении ряда экспериментов и установлении зависимости увеличения содержания белка, а, следовательно, протеина, от активности микроорганизмов.

Графическое отображение зависимости изменения биологической активности, содержания протеина и температуры смеси от времени ферментативного выдерживания представлено на рис. 1.

Анализируя полученные зависимости можно отметить, что после достижения максимальной биологической активности микроорганизмов, кривая изменения протеина практически не изменяется. Это можно объяснить тем, что микроорганизмы, активно развивающиеся в начальной стадии процесса ферментации, погибают при достижении температуры смеси 40 - 45 0С. Эти бактерии являются главными поставщиками белка в процессе роста своей биомассы.

Так как содержание протеина практически не изменяется после падения БА микрофлоры, то можно сделать предположение о зависимости между двумя параметрами: биологической активностью микроорганизмов (мг СО; |00| сух вещ.) и содержанием про|еи-

Московский государственный горный университет

на (%). График зависимости изменения количества протеина от биологической активности в начальный период процесса представлен на рис.2.

Математическая обработка полученных результатов позволила определить коэффициент корреляции (г), ошибку (т) и

значимость коэффициента корреляции

С^О.

Коэффициент корреляции (г) определя-

Рис. 1. Зависимость изменения биологической активности (БА), количества протеина (Пр) и температуры от времени ферментации:

1 - кривая изменения биологической активности; 2 - кривая изменения протеина; 3 - кривая изменения температуры

Рис. 2. Зависимости изменения количества сырого протеина от биологической активности в начальный период процесса ферментации

ется по формуле:

Т.(ВАі - БАср)х (Прі - ПрСр)

i=1_______________________________

n 2 n 2

Т.(БАі - БАср) х^(Пр,- Прср) і =1 i=1

( 3)

Решая уравнения (3) получаем г = 0.727.

Ошибку коэффициента корреляции находим по формуле:

mr =

И

Ї n - 2

(4)

Ошибка коэффициента корреляции равна тг и 0,15.

Значимость корреляционного отношения определяется из условия: корреляционное отношение значимо, если

и = — > 3. тц

Так как значимость коэффициента

корреляции tr = 4,85>3, то коэффициент корреляции значим. Следовательно, предположенная нами связь между двумя выходными параметрами процесса ферментации есть.

Разработка эмпирической формулы состоит из выяснения общего вида кривой и определения наилучших её параметров. Тип формулы в некоторых случаях выбирают на основе теоретических представлений о характере изучаемой зависимости. В других случаях приходится подбирать эмпирическую формулу, сравнивая кривую, построенную по данным наблюдений, с типичными графиками теоретических формул. Если посмотреть на кривую зависимости изменения содержания

сырого протеина от биологической активности микроорганизмов, то можно заметить схожесть данной кривой с экспонентой. Математическое определение коэффициентов зависимости проводим по способу наименьших квадратов.

При подставлении полученных коэффициентов в уравнение, оно имеет вид:

Пр = 3,54 e

1,38x10 хБА

(5)

Проверка показала, что данное уравнение имеет наименьшую ошибку. Следовательно, данная зависимость наиболее точно описывает связь между двумя выбранными нами параметрами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горячев В.И. Решение задач торфяного производства численными методами: Учебное пособие /Под ред. А.В. Семенова. - Калинин: КПИ, 1990. - 92с.

2. Богатов Б.А., Копенкин В.Д. Математические мето-

ды в торфяном производстве: Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1991. - 240с.

1. Копенкин В.Д., Васильев А.Н. Практикум по математическим методам торфяного производства. - Калинин: КГУ, 1988. - 96с.

r =

W-

~7

Крыта Константин Станис:шаоаич асі шрамі Тверскою іосуларсівенноїо і ох-

ни ческої о ум и всрси ю і а.

Чу, у нос .■ 1.'/ексеи .■ Ііександроаич асі іиран і Г ворс ко і о і ос\ ларе і вон мої о і о.хн и ч ос ко і о уиивереи ю іа.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Крылов К. С., Чугунов А. А.

Текст научной работы на тему «Установление взаимосвязи между параметрами, характеризующими питательность корма в процессе ферментации»