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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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'% <SEP> solides <SEP> % <SEP> solides <SEP> % <SEP> N <SEP> calculé <SEP> sur <SEP> la <SEP> base
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<tb> solubles <SEP> insolubles <SEP> du <SEP> poids <SEP> sec
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<tb> dans <SEP> l'eau <SEP> dans <SEP> l'eau
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<tb> (valeur <SEP> don- <SEP> {poids <SEP> sec) <SEP> total <SEP> soluble <SEP> insoluble
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<tb> née <SEP> en <SEP> dans <SEP> dans <SEP> l'eau
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<tb> Produit <SEP> poids <SEP> sec) <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> solubles <SEP> insolubles <SEP> poids <SEP> sec
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<tb> dans <SEP> l'eau <SEP> dans <SEP> l'eau <SEP> Total <SEP> soluble <SEP> insoluble
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<tb> en <SEP> poids <SEP> en <SEP> poids <SEP> dans <SEP> dans
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<tb> Produit <SEP> sec <SEP> sec <SEP> ¯¯¯¯ <SEP> 1 <SEP> eau <SEP> l'eau
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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>
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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
<tb>
<tb>
<tb> dans <SEP> dans <SEP> ammonium
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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.
<tb>
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N <SEP> % <SEP> calcule <SEP> sur <SEP> la <SEP> base <SEP> du <SEP> poids <SEP> sec
<tb>
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<tb>
<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.