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La présente invention est relative à un procédé nouveau et perfectionné pour préparer des sources alimentaires de protéines pour animaux ruminants à partir de matières premières fournies par l'agriculture, de préférence celles qui renferment des quantités appréciables de pectine ou de substances pectiques. D'une façon plus particulière, elle concerne un procédé nouveau et perfectionné permettant d'effectuer l'ammoniation, c'est-à-dire l'enrichissement en ammoniac, de ces substances pectiques, comme la pulpe de betterave à sucre, en vue de produire une source de protéine pour ruminants qui constituent cette classe d'animaux formée des divers quadrupèdes fissipèdes comme les bovins, les buffles, les moutons, les chèvres, les cervidés, les girafes, chameaux, etc...
On sait depuis la dernière décade, ou plus encore, que les aninaux ruminants possèdent la capacité d'assimiler certains composés de l'ammonium inorganique et les produits agricoles
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ammoniés dans lesquels ils puisent une source de nourriture protéinique. On a avancé diverses théories pour expliquer ce phéno- mène, mais on croit communément que ces ruminants possèdent cer- tains types de bactéries dans leur tractus intestinal qui ont la propriété de convertir ces substances azotées en certains des aaino-acides qui constituent les "éléments constructeurs" dont dérivent lés protéines et'qui sont probablement formés et assimilés quand les protéines sont digérées.
Les produits agricoles acrimonies sont susceptibles de fournir une source économique de nourriture protéinique qui est relativement rare et chère, à pa: tir de produit: constitués principalement par des hydrates de carbone et que l'on trouve relativement en abondance et à bas prix.
Les essais effectués précédemment en vue d'ammonier des produits agricoles et'en particulier des produits agricoles solides ou sensiblement insolubles dans l'eau, ont tous fait appel pratique. ment à des pressions superatmosphériques et de préférence à des températures élevées. Ces essais reposaient sur la conception communément répandue que les pressions sensiblement supérieures à la pression atmosphérique sont nécessaires si l'ammoniation de ces produits doit se faire. Ceci présente des difficultés pratiques qui ont eu pour effet de décourager la valorisation nutritive de ces produits par ammoniation, du fait que l'ammoniation sous pression de produits solides requiert un équipement de pression spécial qui est cher.
Aussi est-il nécessaire d'opérer par un traitement en discontinu à moins qu'un dispositif de vanne de construction spécial soit prévu pour permettre l'introduction et le retrait en continu des produits sans causer une diminution excessive de pression. Outre les frais élevés qu'il occasionne, l'équipement de pression ne se prête pas à une installation de capacité relativement grande. Les frais d'installation sont un facteur important dans le cas présent où l'on doit fabriquer en grande quantité un produit vendu bon marché, avec un prix de
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revient peu élevé par unité de poids de produit fini.
En conséquence, de'ces difficultés, les produits agrico- les pectiques ammoniés, comme la pulpe de betterave à sucre ammoniée, bien que connus depuis dix ans et plus ne sont pratique- ment pas fabriqués sur une échelle commerciale. En raison des caractéristiques économiques et technologiques prohibitives des procédés décrits, qui nécessitent des pressions superatmosphériques, il n'y a eu dans ce domaine que peu de progrès commercial ou pas du tout. La pulpe de betterave à sucre dont on dispose en quantités abondantes n'est donc pas enrichie pour fournir une source alimen- taire de protéines aux animaux, mais au contraire est vendue telle quelle en vue d'apporter principalement une nourriture hydrocarbonéf seulement.
L'invention vise un procédé permettant d'éviter ces difficultés rencontrées dans la technique antérieure.
Elle se propose par ailleurs de fournir un procédé économique et simple pour l'ammoniation de sous-produits agricoles solides pectiques, et en particulier de pulpe de betterave sucrière, ce procédé ne nécessitant aucune cristallisation spéciale pour effectuer la réaction et n'exigeant que les quantités réactives stcechiométriques d'ammoniaque.
Elle vise en outre à réaliser un procédé d'ammoniation de sous-produits agricoles pectiques solides en particulier de pulpe de betterave à sucre séchée, qui permette aux fermiers ou utilisa- teurs individuels d'effectuer l'ammoniation du sous-produit en n'utilisant que l'équipement que l'on trouve normalement dans la ferme moyenne et que l'on peut construire d'une façon simple et économique, ce procédé permettant d'obtenir un produit ammonié plus régulièrement uniforme qu'il n'a été possible dans les techniques précédentes.
La description qui va suivre permettra de mieux comprendre
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les différents buts, caractéristiques et avantages de-l'invention.
Le procédé suivant l'invention constitue une voie nouvelle pour ammonier les sous-produits agricoles, en particulier ceux de ces produits qui renferment des quantités appréciables de pectine ou de substances pectiques. Parut les produits susceptibles d'être ainsi ammoniés se trouvent : la pulpe de pomme, l'écorce de citron, les polysaccharides naturels et particulièrement la pulpe de betterave à sucre. L'ammoniation est effectuée en traitant le produit agricole avec de l'ammoniac à'des pressions sensiblement normales. Habituellement Ces -pressions varient suivant les'condi- tions d'altitude, de climat "et de temps, entre 500 et 800 mm de pression de mercure. Ces pressions sont atteintes en laissant l'équilibre de pression se faire entre le système réactionnel et l'atmosphère extérieure.
Le système réactionnel peut être sen- siblement sec ou il peut y avoir de l'humidité en proportions variables. Cependant,la teneur en humidité ne doit pas de préféren-. ce dépasser 75% du poids du mélange réactionnel. Il est préférable que le mélange réactionnel soit sensiblement sec, du fait que, dans ces conditions, il n'est pas nécessaire d'éliminer l'eau par séchage après ammoniatin, si on désire emmagasiner le produit réactionnel à l'état sec. Egalement, lorsque le mélange réactionnel est sensiblement sec, il est plus commode de manipuler le produit.
L'ammoniac peut être introduit dans le récipient réaction- nel qui contient le produit agricole, sous forme du gaz anhydre tiré d'une bouteille de ce gaz ou de l'ammoniac anhydre liquide, ou sous forme d'ammoniac liquide anhydre per se, ou encore on peut- l'introduire sous forme d'une solution aqueuse concentrée. Quand on désire opérer dans des conditions sensiblement anhydres, ou dans des conditions n'exigeant que de fables quantités d'humidité, il est évidemment nécessaire d'introduire l'ammoniac sous forme du gaz anhydre.
Dans les cas où des quantités sensibles d'humidité doivent être présentes dans le mélange réactionnel, on peut introduire
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le produit agricole à ammonier à l'état humide et on s'arrange pour que la quantité d'humidité introduite provenant de toutes les sources ne dépasse pas 75% du poids du mélange réactionnel total.
Il a été découvert selon l'invention que quand on emploie des conditions de pression correspondant sensiblement à la pression atmosphérique pour effectuer l'ammoniation, il est possible d'ob- tenir d'excellents résultats sans avoir à chauffer le mélange réactionnel. C'est ainsi que la température de l'atmosphère ambian- te (température ordinaire) donne des résultats satisfaisants. On doit noter que ces conditions de température peuvent varier approximativement de -30 C à +50 C, l'intervalle préféré de tem- pérature étant situé entre 20 et 30 C. Les avantages de ces intervalles de température sont multiples.
Il est non seulement possible d'effectuer l'ammoniation de façon satisfaisante sans avoir besoin de moyens de réglage de la chaleur et d'une source de chaleur, qui entraînent une certaine dépense, mais encore on obtient un produit ammonié qui n'est pas sensiblement modifié en apparence par rapport au produit original non ammonié. Egalement on obtient un produit ammonié qui ne présente pas de noircissement ou de décomposition indésirables et que l'on peut produire d'une qualité régulièrement élevée et présentant un haut degré d'uniformi- té entre chaque lot de produit ammonié obtenu.
L'aspect extérieur du produit et le fait qu'il ne présente pas de décomp@@tion, sont des facteurs importants dans un alimenta du fait qu'un aspect et ' un goût satisfaisants' sont des qualités nécessaires si le produit doit être accepté comme aliment par le bétail. Les aliments ammoniés obtenus conformément à l'invention sont à un haut degré acceptables pour les animaux et ils donnent d'excellents résultats du point de vue nutritif.
On emploie de préférence des quantités stoechiométriques
EMI5.1
de réactifs. na trouvé souhaitable de fabriquer de la pulpe de betterav1 oniée par exemple, possédant un équivalent de protéine
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de 15% ou d'environ 2,4% d'azote total. En ajoutant cette propos. tion d'ammoniac qui si elle réagit totalement avec la pulpe de betterave donne ce pourcentage d'azote total, on peut employer des quantités d'ammoniac sensiblement exactes, sans excès. De cette façon il est possible de permettre des économies dans les substan- ces employées dans ce procédé.
Pour réaliser le procédé d'ammoniation conformément à l'invention, la pulpe de betterave à sucre séchée ou les autres produits agricoles pectiques solides,¯sont de préférence réduits à un état finement divisé avant le traitement de façon à offir un maximum de surface. La pulpe de betterave à sucre séchée, telle que celle que l'on se procure à l'usine de traitement des betteraves à sucre, convient entièrement comme produit de départ pour le procédé suivant l'invention.
Bien que l'on puisse employer pour l'ammoniation d'autres produits pectiques ou renfermant de la pectine, on préfère la pulpe de betterave à sucre. Ce produit renferme ordinairement de 25% à 30% environ de pectine.
Lorsque l'on parle d'employer des systèmes secs ou sensiblement secs en vue d'effectuer le traitement d'ammoniation, toute humidité ne doit pas forcément être exclue. Les produits agricoles séchés contiennent ordinairement, en pratique, une certaine teneur en humidité, comprise souvent entre 10% et 15%.
Le terme "seci employé dans cette description relativement au système réactiornel, signifie l'absence d'une phase aqueuse liquide dans le mélange réactionnel. Le procédé suivant l'invention donne un produit ammonié dans lequel l'azote total est partiellement sous forme soluble dans l'eau.
D'après la discussion qui précède il est évident que le procédé peut être réalisé avec un équipement minimum. Le fermier ou l'éleveur doit pouvoir conduire lui-même son opération d'aliillloniation en introduisant du gaz ammoniac à la pression atmos- phérique dans un silo ou un récipient contenant le- produit agricole
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brut et raisonnablement étanche. En laissant les produits en con- tact l'ammoniation a lieu.
Afin de faire comprendre plus clairement la nature de l'invention différents exemples spécifiques sont donnés ci-après qui illustrent le procédé saris toutefois le limiter.
EXEMPLE 1.
On plonge environ 75,0 grammes de pulpe de betterave séchée et finement divisée (d'une teneur en humidité de 10%environ) dans 750 ce. de solution aqueuse concentrée d'ammoniac (ammoniaque à 36%) et 150 ce. d'eau distillée. On abandonne le mélange réaction.' nel à 37 C pendant une semaine, après quoi on récupère les solides par filtration, et on les lave avec trois portions de 700 ce. d'eau distillée. Après séchage à l'air des solides de la pulpe de bettera- ve ammoniée, on les sèche pendant 5 heures à 105 C et on trouve un poids de produit de 27,0 grammes. On réduit par ébullition le fil- trat et'eaux de lavage combinés à 750 ce. et on dilue 1 litre dans une fiole jaugée.
On prélève plusieurs parties aliquotes de 10 cc. et on les sèche à poids constant pour déterminer leur teneur en solides. On trouve que la proportion totale de solides solubles représentés par le filtrat et les eaux de lavage est de 35,3 grammes Ainsi la quantité totale de solides récupérés est de 62,3 grammes ce qui donne un rendement en solide de 92,5%. On analyse les frac- tions insoluble et soluble dans l'eau des solides en vue de déter- miner l'azote fixé, et les résultats obtenus sont portés dans le tableau Ici-dessous:
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<tb> ' <SEP> TABLEAU <SEP> I.
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<tb> dans <SEP> l'eau <SEP> dans <SEP> l'eau
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<tb> Pulpe <SEP> non <SEP> traitée-
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humidité 101 % 3,2 968 ' 1,6 0.,14 1,46 Pulpe aramoniée nol
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<tb> (1 <SEP> semaine <SEP> à <SEP> 37 C)
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<tb> rendement <SEP> 92,5%
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<tb> calculé <SEP> sur <SEP> la <SEP> base
<tb>
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du poids sec 5f,7 l3,3 5,0 3,9 1,1
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EXEMPLE II.
On place dans un récipient fermé environ 500 kg. de pul- pe-de betterave à sucre séchée finement divisée (teneur en humidité 10% environ). On fait diffuser du gaz ammoniac dans le récipient.
On observe un dégagement de chaleur et l'ammoniac est absorbé rapidement comme l'indique un manomètre branché sur le récipient.
On fait entrer du gaz ammoniac dans le récipient jusqu'à ce que l'absorption cesse, et on laisse reposer le système réactionnel sous ammoniac à température ordinaire (environ 23 C). Pendant ce temps le mélange réactionnel est en équilibre de pression avec l'atmosphère. On chasse l'excès de gaz ammoniac et on anal se le produit ammonié pour déterminer l'azote fixé. Les résultats sont donnés dans le tableau 2 ci-dessous:
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<tb> TABLEAU <SEP> 2.
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<tb> Pulpe <SEP> non <SEP> trai-
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<tb> tée
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<tb> humidité <SEP> 10,1% <SEP> 3,2 <SEP> 96,8 <SEP> 1,6 <SEP> 0,14 <SEP> 1,46
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<tb> humidité <SEP> 10,1% <SEP> 17,1 <SEP> 82,9 <SEP> 3,
45 <SEP> 1,5 <SEP> 1,95
<tb>
Il est presque impossible de distinguer par l'aspect extérieur le produit anmonié de la pulpe de betterave non ammoniée.
L'exemple suivant permet de se rendre compte de l'effet relativement peu important de la teneur en humidité sur le degré d'ammoniation obtenue.
EXEMPLE III.
On place dans des tubes d'environ 3,8 en de diamètre des échantillons de 40 à 50 grammes de pulpe de betterave finement divisée, renfermant'des teneurs différentes en humidité. On alimente
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chaque tube en gaz ammoniac:à. partir d'un réservoir de 5 litres.
On fait passer le gaz ammoniac dans les tubes renfermant les pulpes jusqu'à ce qu'elles soient saturées en anmoniac. On isole les tubes et le réservoir d'aamoniac par des pinces et on laisse reposer pendant deux jours sensiblement à la pression atmosphérique et à température ordinaire (environ 23 C). Les pulpes ammoniées résultantes sont séchées et analysées pour déterminer l'azote et l'ion ammonium fixés.
Les résultats sont donnés dans le tableau 3 ci-dessous :
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<tb> TABLEAU <SEP> 3.. <SEP>
<tb>
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% d-humidité dans % N (calculé sur la base du
EMI9.3
<tb> la <SEP> pulpe <SEP> Total <SEP> poids <SEP> sec) <SEP>
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<tb> Soluble <SEP> insoluble <SEP> Ion
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 11 eau l'eau
EMI9.5
<tb> 0 <SEP> 3,2 <SEP> 1,7 <SEP> 1,5 <SEP> 0,23
<tb>
<tb> 10 <SEP> 3,5 <SEP> 1,5 <SEP> 2,0 <SEP> 0,27
<tb>
EMI9.6
25 3, 1,4 2,0 z38
EMI9.7
<tb> 50 <SEP> 3,2 <SEP> 1,5 <SEP> 1,7 <SEP> 0,43
<tb>
<tb> 75 <SEP> 3,4 <SEP> 1,7 <SEP> 1,7 <SEP> 0,45
<tb>
<tb>
<tb> Pulpe <SEP> non
<tb>
<tb> ainmoniée <SEP> 1,6 <SEP> 0,14 <SEP> 1,46 <SEP> 0,01
<tb>
Comme on le remarque d'après les chiffres ci-dessus.,
la présence de certaines quantités d'eau a un effet peu prononcé sur les résultats ohtenus. Les produits ammoniés son seulement très légèrement plus foncés que la pulpe de betterave initiale et donnent d'excellents résultats du point de vue nutritif.
EXEMPLE IV.
Le présent exemple vise à montrer qu'il est possible d'employer des quantités de gaz ammoniac sensiblement stoechiométri- ques pour arriver à un produit ammonié. Par stoechiométrique on doit entendre seulement la quantité d'ammoniac nécessaire pour produire une teneur désirée en azote totale en supposant que tout l'ammoniac réagit avec la pulpe de betterave. Il a été trouvé
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qu'une teneur en azote total donnant de bons résultats pour l'ali- mentation du bétail est de 3,5% en azote total, équivalent à 21,87% en protéine.
On place environ 200 grandes de pulpe de betterave finement divisée, ayant une teneur en humidité d'environ dans un ballon de 2 litres relié à un eudiomètre d'un manomètre, et on fait le vide partiellement dans le ballon. On introduit alors dans le ballon 6,75 litres d'ammoniac mesurés dans les conditions standard de température et de pression.- On laisse ensuite reposer, et on prélève des échantillons à intervalles ; détermine leur pH et on les analyse en vue de déterminer leur teneur en ammoniac libre, en ion ammonium et enazote total. Les résultats sont donnés dans le tableau 4 ci-après:
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<tb> TABLEAU <SEP> 4.
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N <SEP> % <SEP> calcule <SEP> sur <SEP> la <SEP> base <SEP> du <SEP> poids <SEP> sec
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<tb>
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<tb> Temps <SEP> pH <SEP> total <SEP> NH3 <SEP> libre <SEP> Ion <SEP> NH3+NH4+ <SEP> organique
<tb>
<tb> ¯ <SEP> ammonium <SEP>
<tb>
EMI10.2
non ammonié 4,5 136 0 0,01 0,01 159
EMI10.3
<tb> 3 <SEP> heures <SEP> gel <SEP> - <SEP> 0,85 <SEP> 0,59 <SEP> 1,44 <SEP> -
<tb>
<tb> 26 <SEP> " <SEP> 8,65 <SEP> 3,69 <SEP> 0,64 <SEP> 0,70 <SEP> 1,34 <SEP> 2,35
<tb>
<tb> 72 <SEP> " <SEP> 8,4 <SEP> 3,69 <SEP> 0,32 <SEP> 0,74 <SEP> 1,06 <SEP> 2,63
<tb> @
<tb>
Outre ses excellentes propriétés nutritives pour les ruminants et son goût excellent,
des essais de laboratoire quanti- tatifs contrôlés ont été conduits qui démontrent que la pulpe de betterave à sucre ammoniée conformément à l'invention augmente la digestion de la cellulose par les bactéries du rumen que l'on trouve dans le tractus intestinal des ruminants. Par exemple, en faisant des comparaisons entre la pulpe de betterave ammoniée préparée suivant l'invention, la pulpe de betterave à sucre normale supplé- mentée en sels d'ammonium en vue de donner la même teneur en azote,
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et un essai de'contrôle négatif ne renfermant pas de pulpe de betterave à sucre, il s'est avéré que le produit amonié suivant l'invention donne une digestion de la cellulose supérieure d'envi- ron 50% par rapport aux échantillons renfermant la pulpe de betterave ordinaire supplémentée en sels d'ammonium.
La digestion de la cellulose pour le produit ammonié suivant l'invention est également supérieure à celle de l'essai négatif ne renfermant pas de pulpe de betterave.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits qui n'ont été cités qu'à titre d'exemples.
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The present invention relates to a new and improved process for preparing protein feed sources for ruminant animals from raw materials supplied by agriculture, preferably those which contain appreciable amounts of pectin or pectic substances. More particularly, it relates to a new and improved process making it possible to carry out the ammoniation, that is to say the enrichment with ammonia, of these pectic substances, such as sugar beet pulp, with a view to to produce a source of protein for ruminants which constitute this class of animals made up of the various fissiped quadrupeds such as cattle, buffaloes, sheep, goats, deer, giraffes, camels, etc.
It has been known for the last decade or more that ruminant animals have the ability to assimilate certain inorganic ammonium compounds and agricultural products.
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ammonia from which they draw a source of protein food. Various theories have been advanced to explain this phenomenon, but it is commonly believed that these ruminants have certain types of bacteria in their intestinal tract which have the property of converting these nitrogenous substances into some of the aaino-acids which constitute the "elements. constructors "from which proteins are derived and which are probably formed and assimilated when proteins are digested.
Acrimonial agricultural products are likely to provide an economical source of protein food which is relatively scarce and expensive, except for the product: consisting mainly of carbohydrates and which are found in relatively abundance and at low cost.
The experiments carried out previously with a view to ammonia in agricultural products, and in particular agricultural products which are solid or substantially insoluble in water, have all been practical. ment at superatmospheric pressures and preferably at elevated temperatures. These tests were based on the commonly held view that pressures substantially above atmospheric pressure are necessary if ammoniation of these products is to occur. This presents practical difficulties which have had the effect of discouraging the nutrient upgrading of these products by ammoniation, since the pressurized ammoniation of solid products requires special pressure equipment which is expensive.
Therefore, it is necessary to operate by batch processing unless a valve device of special construction is provided to allow the continuous introduction and withdrawal of the products without causing an excessive decrease in pressure. In addition to the high costs involved, pressure equipment is not suitable for a relatively large capacity installation. The installation costs are an important factor in the present case where one must manufacture in large quantities a product sold cheaply, with a price of
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low return per unit weight of finished product.
As a result of these difficulties, ammoniated pectic agricultural products, such as ammoniated sugar beet pulp, although known for ten years and more are practically not produced on a commercial scale. Due to the prohibitive economic and technological characteristics of the disclosed processes, which require superatmospheric pressures, there has been little or no commercial progress in this field. The sugar beet pulp, which is available in abundant quantities, is therefore not enriched to provide a food source of protein for the animals, but on the contrary is sold as such in order to provide mainly only hydrocarbon feed.
The invention relates to a method making it possible to avoid these difficulties encountered in the prior art.
It further proposes to provide an economical and simple process for the ammoniation of pectic solid agricultural by-products, and in particular of sugar beet pulp, this process not requiring any special crystallization to carry out the reaction and requiring only stoichiometric reactive amounts of ammonia.
It further aims to provide a process for the ammoniation of solid pectic agricultural by-products, in particular of dried sugar beet pulp, which enables farmers or individual users to carry out the ammoniation of the by-product into non-organic matter. using only equipment which is normally found on the average farm and which can be constructed in a simple and economical manner, this process resulting in an ammonia product which is more evenly uniform than has been possible in the previous techniques.
The following description will allow you to better understand
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the various aims, characteristics and advantages of the invention.
The process according to the invention constitutes a new way of ammoniaizing agricultural by-products, in particular those of those products which contain appreciable quantities of pectin or of pectic substances. Appeared the products likely to be thus ammoniated are found: apple pulp, lemon peel, natural polysaccharides and particularly sugar beet pulp. Ammoniation is carried out by treating the agricultural product with ammonia at substantially normal pressures. Usually these pressures vary with altitude, climate and weather conditions, between 500 and 800 mm Hg pressure. These pressures are achieved by allowing the pressure equilibrium to occur between the reaction system and the pressure. the outside atmosphere.
The reaction system can be substantially dry or there can be moisture in varying proportions. However, the moisture content should not be preferred. this exceed 75% by weight of the reaction mixture. It is preferable that the reaction mixture is substantially dry, since under these conditions it is not necessary to remove water by drying after ammonia, if it is desired to store the reaction product in a dry state. Also, when the reaction mixture is substantially dry, it is more convenient to handle the product.
The ammonia may be introduced into the reaction vessel which contains the agricultural product, as anhydrous gas drawn from a cylinder of this gas or as liquid anhydrous ammonia, or as anhydrous liquid ammonia per se, or it can be introduced in the form of a concentrated aqueous solution. When it is desired to operate under substantially anhydrous conditions, or under conditions requiring only small amounts of humidity, it is obviously necessary to introduce the ammonia in the form of the anhydrous gas.
In cases where substantial amounts of moisture are to be present in the reaction mixture, one can introduce
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the agricultural product to be ammoniated in the wet state and it is arranged that the amount of moisture introduced from all sources does not exceed 75% of the weight of the total reaction mixture.
It has been found according to the invention that when pressure conditions corresponding substantially to atmospheric pressure are employed to effect the ammoniation, excellent results can be obtained without having to heat the reaction mixture. Thus, the temperature of the ambient atmosphere (ordinary temperature) gives satisfactory results. It should be noted that these temperature conditions can vary from approximately -30 C to +50 C, the preferred temperature range being between 20 and 30 C. The advantages of these temperature ranges are manifold.
It is not only possible to carry out the ammoniation satisfactorily without the need for heat control means and a heat source, which entail some expense, but also an ammonium product which is not significantly altered in appearance from the original non-ammoniated product. Also, an ammonia product is obtained which does not exhibit undesirable blackening or decomposition and which can be produced of a consistently high quality and exhibiting a high degree of uniformity between each batch of ammonia product obtained.
The outward appearance of the product, and the fact that it does not exhibit decomposition, are important factors in a food since good appearance and 'good taste' are necessary qualities if the product is to be accepted. as feed for livestock. The ammoniated feeds obtained according to the invention are to a high degree acceptable to animals and give excellent results from the nutritional point of view.
Preferably stoichiometric amounts are used.
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reagents. found it desirable to make beet pulp, for example, having an equivalent of protein
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15% or about 2.4% total nitrogen. By adding this comment. tion of ammonia which if it reacts completely with the beet pulp gives this percentage of total nitrogen, it is possible to use substantially exact amounts of ammonia, without excess. In this way it is possible to allow savings in the substances used in this process.
For carrying out the ammoniation process according to the invention, the dried sugar beet pulp or other solid pectic agricultural products are preferably reduced to a finely divided state before processing so as to provide maximum surface area. Dried sugar beet pulp, such as that obtained from the sugar beet processing plant, is entirely suitable as a starting material for the process according to the invention.
Although other pectic or pectin-containing products can be used for the ammoniation, sugar beet pulp is preferred. This product usually contains about 25% to 30% pectin.
When it comes to using dry or substantially dry systems for the ammoniation treatment, all humidity need not be excluded. Dried agricultural products usually contain, in practice, a certain moisture content, often between 10% and 15%.
The term "seci employed in this description in relation to the reaction system means the absence of a liquid aqueous phase in the reaction mixture. The process according to the invention gives an ammonium product in which the total nitrogen is partially in soluble form in the reaction mixture. the water.
From the foregoing discussion it is evident that the process can be carried out with minimum equipment. The farmer or breeder must be able to conduct his aliillloniation operation himself by introducing ammonia gas at atmospheric pressure into a silo or a container containing the agricultural product.
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raw and reasonably waterproof. By leaving the products in contact, ammoniation takes place.
In order to make the nature of the invention more clearly understood, various specific examples are given below which illustrate the process without however limiting it.
EXAMPLE 1.
About 75.0 grams of finely divided, dried beet pulp (about 10% moisture content) is dipped in 750 cc. of concentrated aqueous ammonia solution (36% ammonia) and 150 cc. of distilled water. The reaction mixture is abandoned. nel at 37 ° C. for one week, after which the solids were collected by filtration, and washed with three portions of 700 cc. of distilled water. After the solids of the ammoniated beet pulp were air dried, they were dried for 5 hours at 105 ° C. and a product weight of 27.0 grams was found. The combined filtrate and wash water are boiled down to 750 cc. and 1 liter is diluted in a volumetric flask.
Several 10 cc aliquots are taken. and dried to constant weight to determine their solids content. It is found that the total proportion of soluble solids represented by the filtrate and the washing waters is 35.3 grams. Thus the total amount of solids recovered is 62.3 grams which gives a solid yield of 92.5%. The water-insoluble and water-soluble fractions of the solids are analyzed to determine the fixed nitrogen, and the results obtained are shown in the table below:
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<tb> '<SEP> TABLE <SEP> I.
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<tb>
<tb>
<tb>
'% <SEP> solids <SEP>% <SEP> solids <SEP>% <SEP> N <SEP> calculated <SEP> on <SEP> the <SEP> base
<tb>
<tb>
<tb> soluble <SEP> insoluble <SEP> of <SEP> weight <SEP> sec
<tb>
<tb> in <SEP> water <SEP> in <SEP> water
<tb>
<tb> (value <SEP> don- <SEP> {weight <SEP> sec) <SEP> total <SEP> soluble <SEP> insoluble
<tb>
<tb> born <SEP> in <SEP> in <SEP> in <SEP> water
<tb>
<tb>
<tb> Product <SEP> weight <SEP> sec) <SEP> water
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pulp <SEP> not <SEP> treated-
<tb>
EMI7.2
humidity 101% 3.2 968 '1.6 0., 14 1.46 Aramonia pulp nol
EMI7.3
<tb> (1 <SEP> week <SEP> to <SEP> 37 C)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> efficiency <SEP> 92.5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> calculated <SEP> on <SEP> the <SEP> base
<tb>
EMI7.4
dry weight 5f, 7 l 3.3 5.0 3.9 1.1
<Desc / Clms Page number 8>
EXAMPLE II.
About 500 kg are placed in a closed container. finely divided dried sugar beet pulp (moisture content approx. 10%). Ammonia gas is diffused into the container.
Heat is observed and the ammonia is rapidly absorbed as indicated by a pressure gauge connected to the vessel.
Ammonia gas is introduced into the vessel until absorption ceases, and the reaction system is allowed to stand under ammonia at room temperature (about 23 ° C). During this time the reaction mixture is in pressure equilibrium with the atmosphere. The excess ammonia gas is removed and the ammonia product is analyzed to determine the fixed nitrogen. The results are given in Table 2 below:
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<tb> TABLE <SEP> 2.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
% <SEP> solids <SEP>% <SEP> solids <SEP>% <SEP> N <SEP> calculated <SEP> on <SEP> the <SEP> base <SEP> of the
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> soluble <SEP> insoluble <SEP> weight <SEP> dry
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> water <SEP> in <SEP> water <SEP> Total <SEP> soluble <SEP> insoluble
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> weight <SEP> in <SEP> weight <SEP> in <SEP> in
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Product <SEP> sec <SEP> sec <SEP> ¯¯¯¯ <SEP> 1 <SEP> water <SEP> water
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pulp <SEP> not <SEP> processed
<tb>
<tb>
<tb> tee
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> humidity <SEP> 10.1% <SEP> 3.2 <SEP> 96.8 <SEP> 1.6 <SEP> 0.14 <SEP> 1.46
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ammoniation <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gaseous <SEP> phase
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> humidity <SEP> 10.1% <SEP> 17.1 <SEP> 82.9 <SEP> 3,
45 <SEP> 1.5 <SEP> 1.95
<tb>
It is almost indistinguishable from the external appearance of the ammoniated product from the non-ammoniated beet pulp.
The following example shows the relatively small effect of the moisture content on the degree of ammoniation obtained.
EXAMPLE III.
Samples of 40 to 50 grams of finely divided beet pulp, having different moisture contents, were placed in tubes of about 3.8 in. We feed
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each ammonia gas tube: to. from a 5 liter tank.
The ammonia gas is passed through the tubes containing the pulps until they are saturated with ammonia. The tubes and the ammonia reservoir are isolated by tweezers and left to stand for two days at substantially atmospheric pressure and at room temperature (about 23 ° C.). The resulting ammoniated pulps are dried and analyzed for nitrogen and ammonium ion bound.
The results are given in Table 3 below:
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<tb> TABLE <SEP> 3 .. <SEP>
<tb>
EMI9.2
% moisture in% N (calculated on the basis of
EMI9.3
<tb> the <SEP> pulp <SEP> Total <SEP> weight <SEP> sec) <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soluble <SEP> insoluble <SEP> Ion
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> in <SEP> ammonium
<tb>
EMI9.4
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 11 water water
EMI9.5
<tb> 0 <SEP> 3.2 <SEP> 1.7 <SEP> 1.5 <SEP> 0.23
<tb>
<tb> 10 <SEP> 3.5 <SEP> 1.5 <SEP> 2.0 <SEP> 0.27
<tb>
EMI9.6
25 3, 1.4 2.0 z38
EMI9.7
<tb> 50 <SEP> 3.2 <SEP> 1.5 <SEP> 1.7 <SEP> 0.43
<tb>
<tb> 75 <SEP> 3.4 <SEP> 1.7 <SEP> 1.7 <SEP> 0.45
<tb>
<tb>
<tb> Pulp <SEP> no
<tb>
<tb> approved <SEP> 1.6 <SEP> 0.14 <SEP> 1.46 <SEP> 0.01
<tb>
As can be seen from the figures above.,
the presence of certain amounts of water has little effect on the results obtained. Ammonia products are only slightly darker than the original beet pulp and give excellent results from a nutritional point of view.
EXAMPLE IV.
The present example aims to show that it is possible to use substantially stoichiometric quantities of ammonia gas to arrive at an ammonia product. By stoichiometric is meant only the amount of ammonia needed to produce a desired total nitrogen content assuming all the ammonia reacts with the beet pulp. It was found
<Desc / Clms Page number 10>
that a total nitrogen content giving good results for cattle feed is 3.5% total nitrogen, equivalent to 21.87% protein.
About 200 large pieces of finely divided beet pulp, having a moisture content of about, are placed in a 2 liter flask connected to a eudiometer of a manometer, and partially evacuated in the flask. Then introduced into the flask 6.75 liters of ammonia measured under standard conditions of temperature and pressure. Then allowed to stand, and samples are taken at intervals; their pH is determined and analyzed for their content of free ammonia, ammonium ion and total nitrogen. The results are given in Table 4 below:
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<tb> TABLE <SEP> 4.
<tb>
<tb>
<tb>
N <SEP>% <SEP> calculates <SEP> on <SEP> the <SEP> base <SEP> of the <SEP> weight <SEP> sec
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> B <SEP> C <SEP> B + C <SEP> A- (B + C)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Time <SEP> pH <SEP> total <SEP> NH3 <SEP> free <SEP> Ion <SEP> NH3 + NH4 + <SEP> organic
<tb>
<tb> ¯ <SEP> ammonium <SEP>
<tb>
EMI10.2
non-ammoniated 4.5 136 0 0.01 0.01 159
EMI10.3
<tb> 3 <SEP> hours <SEP> freeze <SEP> - <SEP> 0.85 <SEP> 0.59 <SEP> 1.44 <SEP> -
<tb>
<tb> 26 <SEP> "<SEP> 8.65 <SEP> 3.69 <SEP> 0.64 <SEP> 0.70 <SEP> 1.34 <SEP> 2.35
<tb>
<tb> 72 <SEP> "<SEP> 8.4 <SEP> 3.69 <SEP> 0.32 <SEP> 0.74 <SEP> 1.06 <SEP> 2.63
<tb> @
<tb>
Besides its excellent nutritional properties for ruminants and its excellent taste,
controlled quantitative laboratory tests have been carried out which demonstrate that the ammoniated sugar beet pulp according to the invention increases the digestion of cellulose by rumen bacteria found in the intestinal tract of ruminants. For example, by making comparisons between the ammoniated beet pulp prepared according to the invention, the normal sugar beet pulp supplemented with ammonium salts in order to give the same nitrogen content,
<Desc / Clms Page number 11>
and a negative control test not containing sugar beet pulp, it was found that the amonated product according to the invention gave a digestion of the cellulose greater than about 50% compared to the samples containing the. ordinary beet pulp supplemented with ammonium salts.
The digestion of the cellulose for the ammoniated product according to the invention is also greater than that of the negative test which does not contain beet pulp.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described which have been cited only as examples.