ES2582181T3 - Uso de celulosa pura en el aumento de contenido energético de pienso - Google Patents

Uso de celulosa pura en el aumento de contenido energético de pienso Download PDF

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Abstract

Pienso que contiene al menos un tipo de grano de cultivo, caracterizado por que contiene adicionalmente microcelulosa que tiene un contenido en glucosa de >97% en peso, o microcelulosa que contiene lignina que tiene un contenido en glucosa de >70% en peso.

Description

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DESCRIPCION
Uso de celulosa pura en el aumento de contenido energetico de pienso Fundamento de la invencion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere un tipo de pienso que contiene microcelulosa, ademas del grano de cultivo habitual. Descripcion de la tecnica relacionada
Cuando se alimenta a los animales, en particular rumiantes, todos los componentes del pienso, tal como las fibras, la protelna y los azucares, todos tienen su significado en las diferentes etapas de la production y el crecimiento del animal. Los animales deben alimentarse de forma eficiente en todas las etapas de sus vidas, hasta su sacrificio. Sin embargo, se identifican diferentes necesidades en la alimentation en estas diferentes etapas, ya que, entre otros, las necesidades de energla del animal cambian. Ademas, los animales utilizados para diferentes propositos (por ejemplo, como ganado lechero o como ganado para carne) tienen diferentes necesidades con, por ejemplo, las vacas productoras de leche que necesitan grandes cantidades de energla para producir de forma efectiva leche de alta calidad, y las necesidades del ganado para carne que se gulan por su crecimiento.
Los granos habituales se usan como pienso para el ganado, entre otros, debido a su contenido en almidon. Como un carbohidrato, el almidon proporciona a los granos el contenido energetico deseado. Sin embargo, el almidon tiene una estructura qulmica desventajosa, por la cual se disuelve demasiado rapido en el rumen del animal. Asl, el valor de pH del rumen disminuye de una manera desventajosa despues de comer, y la funcion del rumen se interrumpe temporalmente.
Ademas, las fibras vegetales habituales, tal como las contenidas en cultivos de grano habituales, tienen contenidos en carbohidratos relativamente bajos. Ademas de la celulosa, pueden contener principalmente hemicelulosas y lignina. La lignina tiene la desventaja de que no se digiere facilmente, mientas que las hemicelulosas son similares al almidon mencionado anteriormente en que se digieren demasiado rapido. Por lo tanto, el ganado raramente se alimenta usando grano de cultivo puro. En vez de eso se usan diversos aditivos, o bien como productos nutritivos separados o mezclados con el grano de cultivo habitual. Una forma normal de mejorar el pienso es enriquecer los componentes de alta energla en las fibras vegetales. Estas fibras de alta energla pueden ser fibras anadidas al grano de cultivo, obtenidas, por ejemplo, de la industria de procesado de madera.
El documento JP 2011083281 se refiere a un tipo de pienso hecho de pulpa de madera o vegetal que contiene celulosa y hemicelulosa.
Los documentos FI 78814 y FI 1094/66 se refieren ambos a materias primas para usar en un pienso, cuyas materias primas contienen finos de la industria de procesado de madera.
El documento US 5023097 se refiere a la deslignificacion de biomasa para obtener fibras nutritivas.
El desarrollo adicional se ha enfocado generalmente al uso de altas cantidades de aditivos especlficos, tales como celulosa o hemicelulosas, o ambas.
El documento US 2004 047897 se refiere a un tipo de pienso que contiene celulosa que tiene una longitud de fibra de 50-250 pm como un aditivo. El documento DE-A-10006125 describe microcelulosa modificada que se usa en varios campos. El documento WO-A-2011/154599 describe un procedimiento para producir microcelulosa.
Sin embargo, estas fibras, incluso cuando contienen altas cantidades de componentes de alta energla naturales, tal como la celulosa y subproductos de la industria de procesado de madera, contienen dicha energla en una forma que no es facilmente utilizable y digerible en el rumen del animal, o se digiere demasiado rapido.
El documento DD 144862 se refiere a un tipo de pienso que contiene una mezcla de cultivo vegetal habitual y celulosa que tiene un tamano de partlcula de 20-40 pm, para usar mezclandolo con diversos aditivos nutritivos o medicamentos.
Sin embargo, en dicha publication, el papel del pienso es puramente repartir los nutrientes adicionales o medicamentos al animal. Asl, el contenido nutritivo del pienso, como tal, no se ha optimizado.
Compendio de la invencion
Es un objetivo de la presente invencion proporcionar un pienso para usar en la alimentacion del ganado, especialmente rumiantes, cuyo pienso tiene un alto contenido en carbohidratos que se digieren de una forma ventajosa.
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Particularmente, es un objetivo de la presente invencion proporcionar un pienso con un contenido energetico adecuado que no interrumpa la funcion del rumen, especialmente teniendo un alto contenido en glucosa.
Estos y otros objetos, junto con las ventajas de los mismos sobre piensos conocidos y sus usos, se alcanzan mediante la presente invencion, como se describen y reivindican en adelante.
Al contrario de las fibras vegetales que contienen celulosa, hemicelulosas, ceras y lignina, la microcelulosa con un alto contenido en glucosa se utiliza y se digiere de forma eficiente en el animal, tal como el rumiante, que se alimenta con estos. Asl, puede obtenerse una mejora tambien en el crecimiento del animal, o en la capacidad del animal (por ejemplo la vaca) para producir leche de alta calidad.
Asl, la presente invencion se refiere a pienso que contiene al menos un tipo de grano de cultivo, ademas de microcelulosa, en una forma que se digiere de una manera ventajosa.
Mas especlficamente, el pienso de la presente invencion se caracteriza por lo que se afirma en la parte de caracterizacion de la Reivindicacion 1.
Ademas, el procedimiento de la presente invencion para fabricar el pienso se caracteriza por lo que se afirma en la parte de caracterizacion de la Reivindicacion 9.
Se obtienen ventajas considerables por medio de la invencion. Asl, la presente invencion proporciona un nuevo tipo de pienso, que contiene componentes de alta energla en una forma que puede digerirse por el animal de una manera ventajosa. El contenido de, entre otros, protelna, componentes de alta energla, tal como carbohidratos, y minerales, en el pienso puede tambien cambiarse facilmente, cuando sea necesario, para acomodarse a los cambios en las estaciones y el crecimiento del animal.
Despues, la invencion se describira mas detenidamente con referencia a la descripcion detallada adjunta. Descripcion detallada de las realizaciones preferidas de la invencion
La presente invencion se refiere a pienso que contiene al menos un tipo de grano de cultivo, ademas de microcelulosa en una forma que se digiere de una manera ventajosa.
La microcelulosa esta en forma de microcelulosa de “alta pureza”, es decir microcelulosa que tiene un alto contenido en glucosa, particularmente que tiene un contenido en glucosa de >97% en peso, lo mas adecuadamente un contenido en glucosa de >98% en peso. De forma alternativa, la microcelulosa esta en forma de microcelulosa de “pureza media”, siendo microcelulosa que contiene lignina que tiene un contenido en glucosa de >70% en peso, preferiblemente >80% en peso, y lo mas adecuadamente >90% en peso.
La microcelulosa puede usarse en el pienso en contenidos variables, dependiendo de la necesidad de energla del animal a alimentar en la actual etapa de su desarrollo y crecimiento. Sin embargo, generalmente se usa un contenido en microcelulosa de hasta 29% en peso del pienso, preferiblemente hasta 20% en peso, mas preferiblemente 5-15% en peso, lo mas adecuadamente 8-10% en peso.
Como se usa en esta memoria, se pretende que el termino “microcelulosa” incluya celulosa microcristalina (MCC), microcelulosa en polvo, y celulosa hidrolizada. La MCC se define generalmente como microcelulosa que se ha purificado, y parcialmente despolimerizado de alfa-celulosa. El grado de polimerizacion es tlpicamente menor que 400. De forma similar, la celulosa en polvo generalmente se ha purificado y desintegrado de alfa-celulosa. Ademas, se pretende que el termino “microcelulosa” incluya microcelulosa que contiene lignina, que (como se afirma anteriormente) puede tener un menor contenido en glucosa, pero en vez de eso contiene lignina. En este caso, la microcelulosa se fabrica (segun los procedimientos descritos en esta memoria) usando celulosa que contiene lignina como una materia prima.
Sin embargo, la microcelulosa usada tiene tlpicamente un contenido en hemicelulosa de aproximadamente 0-10%, preferiblemente 0,5-7%, mas preferiblemente 1-5% en peso, medido por un metodo de analisis de carbohidratos tlpico (por ejemplo, el descrito en “Determination of hemicelluloses and pectins in wood and pulp fibres by acid methanolysis and gas chromatography”, 1996, Nordic pulp and paper research journal, num. 4, pags. 216-219).
El tamano de partlcula promedio de la microcelulosa es preferiblemente 8-100 pm, mas preferiblemente 10-60 pm, incluso mas preferiblemente 15-30 pm, lo mas adecuado menos que 20 pm.
El pienso puede proporcionarse de una forma que se parezca a las hierbas u otros tipos normales de plantas de pienso naturales, preferiblemente con al menos un tipo de grano de cultivo que contiene granos y pajas que tienen una longitud de fibra/partlcula promedio de >2 mm, mas preferiblemente una longitud de fibra/partlcula promedio de >5 mm. Opcionalmente, al menos una parte del grano de cultivo se fermenta a forraje, por ejemplo 10-100% en peso, adecuadamente 50-100% en peso.
Dicho grano de cultivo se selecciona preferiblemente de malz, trigo, cebada, sorgo, hierbas, avenas, alfalfa, loto, coles, trebol, mijo y soja, ademas de sus hlbridos y mezclas.
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Otros componentes nutritivos pueden anadirse al pienso ademas del grano de cultivo y la microcelulosa, aunque estos no son necesarios. Particularmente, se prefiere seleccionar todos los componentes del pienso a partir de material primas naturales, preferiblemente materiales basados en plantas, evitando especialmente los compuestos sinteticos pequenos, por ejemplo medicamentos, que pueden acumularse en la carne del animal o la leche producida por el.
Segun una realizacion preferida de la invencion, el pienso no contiene componentes adicionales ademas del grano de cultivo y la microcelulosa, es decir, consiste en al menos un tipo de grano de cultivo y microcelulosa.
Sin embargo, en todas las realizaciones de la invencion, mas de un tipo de grano de cultivo puede mezclarse, para obtener mas variacion en los contenidos nutritivos del pienso. Segun una alternativa de la invencion, se usan al menos dos tipos de grano de cultivo.
La presente invencion tambien se refiere a un procedimiento para fabricar dicho pienso. En base a este procedimiento, se proporciona al menos un tipo de grano de cultivo, mientras la microcelulosa se fabrica de forma separada. Estos componentes se mezclan entonces, despues de lo cual se anaden componentes adicionales opcionales a la mezcla de pienso formada.
La etapa opcional de fermentacion del cultivo en forraje puede llevarse a cabo o bien antes o despues de mezclar el grano de cultivo con la microcelulosa.
El producto de pienso obtenido puede procesarse, por ejemplo, prensandolo en granulos u otras formas de producto empaquetado en unidades. Sin embargo, la longitud de la fibra del grano de cultivo se mantiene preferiblemente en el tamano de >2 mm, como se afirma anteriormente, por lo cual se evita el molido exhaustivo.
La microcelulosa puede fabricarse segun cualquier procedimiento conocido.
Sin embargo, segun una realizacion preferida de la invencion, la microcelulosa se fabrica mediante un procedimiento descrito en el documento FI20105641. Mas particularmente, un material celulosico fibroso se somete a hidrolisis acida suave a una temperatura de al menos 140°C, preferiblemente entre 140 y 185°C, mas preferiblemente entre 150 y 180°C, lo mas adecuadamente entre 155 y 175°C, y a una consistencia de al menos 8%, preferiblemente de 8 a 50%, mas preferiblemente de 15 a 50%, incluso mas preferiblemente de 20 a 50%, y lo mas adecuadamente de 25 a 45%, en base al peso seco de la celulosa.
La hidrolisis puede llevarse a cabo poniendo en contacto el material celulosico fibroso con el acido, preferiblemente por mezcla.
El material celulosico fibroso usado como un material de partida en la hidrolisis puede ser cualquier material celulosico, tal como un material basado en madera blanda o madera dura, preferiblemente una pulpa qulmica del mismo, cuyo material puede hidrolizarse bajo las condiciones mencionadas anteriormente, y puede contener otros materiales distintos de celulosa, tal como lignina o hemicelulosa. Ademas pueden ser adecuados materiales vegetales lignocelulosicos que no son madera, tal como algodon, hierba, bagazo, pajas de granos de cultivo, lino, canamo, sisal, abaca o bambu. Asl, parcialmente los mismos materiales pueden usarse en la fabricacion de la microcelulosa como se usa como el grano de cultivo del pienso de la invencion. Lo mas adecuadamente, las pajas de los granos de cultivo mencionados anteriormente se usan en el material de partida de la hidrolisis.
En el material de partida de la hidrolisis, el contenido en lignina es preferiblemente <5%, mas preferiblemente <2%, lo mas adecuadamente <1% en peso del material de partida, mientras el contenido de hemicelulosa es preferiblemente <15%, mas preferiblemente <10% en peso.
Este procedimiento proporciona microcelulosa de alta calidad con una estrecha distribucion de tamano de partlcula, cuya distribucion de tamano puede controlarse variando las condiciones del procedimiento de hidrolisis, por ejemplo la cantidad de acido usado y el tiempo usado para la etapa de hidrolisis, como se describe en el documento FI20105641.
Segun una realizacion adicional de la invencion, la produccion de microcelulosa se integra en una planta de produccion de celulosa, como se describe en el documento FI20105642, por lo cual se proporciona un suministro constante de microcelulosa de alta pureza.
En la crla de animales, el ganado se alimenta generalmente segun un plan de alimentacion, que tiene en cuenta contenidos medidos de varios componentes, tal como protelna, componentes de alta energla, por ejemplo, carbohidratos, y minerales en el pienso, ademas de su digestibilidad. En base a esta informacion, se proporcionan diferentes tipos de animales (utilizados para diferentes propositos o que estan en diferentes etapas de crecimiento) con planes de alimentacion separados, que pueden cambiarse facilmente cuando se necesite, para tener en cuenta, entre otros, los cambios en las estaciones y el crecimiento del animal.
Asl, segun una realizacion de la presente invencion, el procedimiento para fabricar el pienso de la invencion incluye una etapa de diseno de un plan de alimentacion, o bien para un tipo especlfico de animal o para un animal individual, teniendo en cuenta las necesidades de energla actuales de ese animal o grupo de animales.
El siguiente ejemplo no limitante esta previsto meramente para ilustrar las ventajas obtenidas con las realizaciones 5 de la presente invencion
Ejemplo
Composiciones de pienso ejemplares se fabricaron usando el procedimiento descrito en el documento FI 20105642, mezclando 0-10% en peso de microcelulosa, en forma de celulosa microcristalina (MCC) preparada segun el documento FI20105641, en grano de cultivo actual. Los contenidos totales en carbohidrato se calcularon, ademas 10 del aumento relativo en estos contenidos. Los contenidos de las composiciones se representan en la siguiente Tabla 1.
Tabla 1.
Parte de grano de cultivo
Parte de MCC Precio de grano de cultivo Precio de MCC Precio de la mezcla de producto Contenido en carbohidratos y aumento %ual Precio de venta de la mezcla de producto (cont. Carbohidr./(200 kg/t)) x 400)
(%)
(%)
(e/t) (e/t) (e/t) (kg/t) (%) (e/t)
100,0%
0,0% 400 1000 400 200,0 (0%) 400
99,0%
1,0% 400 1000 406 207,7 (3,9%) 415
98,0%
2,0% 400 1000 412 215,4 (7,7%) 431
97,0%
3,0% 400 1000 418 223,1 (11,6%) 446
96,0%
4,0% 400 1000 424 230,8 (15,4%) 462
95,0%
5,0% 400 1000 430 238,5 (19,3%) 477
90,0%
10,0% 400 1000 460 277,0 (38,5%) 554
Parte de grano de cultivo
Parte de MCC Precio de grano de cultivo Precio de MCC Precio de la mezcla de producto Contenido en carbohidratos y aumento %ual Precio de venta de la mezcla de producto (cont. Carbohidr./(200 kg/t)) x 400)
(%)
(%)
(e/t) (e/t) (e/t) (kg/t) (%) (e/t)
100,0%
0,0% 400 2000 400 200,0 (0%) 400
99,0%
1,0% 400 2000 416 207,7 (3,9%) 415
98,0%
2,0% 400 2000 432 215,4 (7,7%) 431
97.0%
3,0% 400 2000 448 223,1 (11,6%) 446
96,0%
4,0% 400 2000 464 230,8 (15,4%) 462
95,0%
5,0% 400 2000 480 238,5 (19,3%) 477
90,0%
10,0% 400 2000 560 277,0 (38,5%) 554
15 Cuando se calculan los contenidos, se ha usado la informacion de 200 kg/t de carbohidratos en el grano de cultivo y 970 kg/t en el MCC.
La Tabla 1 proporciona ademas una estimation del efecto del precio de MCC en el precio final de un producto de pienso animal (representando dos diferentes precios de MCC y variando los contenidos de componentes). El precio final es claramente menor que el precio que serla para los productos correspondientes que contienen microcelulosa 20 fabricada segun los procedimientos alternativos.
Tradicionalmente, el precio de la celulosa microcristalina ha variado entre 2000 y 100.000 €/ton, y los niveles de produccion han sido bajos. Los usos principales han sido la industria alimentaria humana y la industria farmaceutica. La disminucion ilustrada anteriormente del precio de mercado de la microcelulosa (a un nivel entre 1500 y 2000 €/ton) provoca una disminucion del precio del producto final de la presente invencion, por lo cual serla posible, o al 5 menos mas ventajoso, usar este material en el pienso animal.
Se consumen grandes cantidades de biomasa diariamente por el ganado en el mundo. En Norteamerica, por ejemplo, hay aproximadamente 92.500.000 animales que pertenecen a los grupos de ganado de carne y lechero, solo. Cada animal come aproximadamente 10 a aproximadamente 15 kg de biomasa por dla. Asl, en un nivel anual, la cantidad de biomasa consumida, en Norteamerica, es aproximadamente 335 a aproximadamente 500 millones de 10 toneladas, dependiendo de la manera del calculo.
Por lo tanto, se gana una amplia ventaja con el pienso de la presente invencion, que tiene bajos costes de fabricacion, mientras que aun tiene un contenido energetico adecuado que no interrumpe la funcion del rumen, especialmente teniendo un alto contenido en glucosa.

Claims (12)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Pienso que contiene al menos un tipo de grano de cultivo, caracterizado por que contiene adicionalmente microcelulosa que tiene un contenido en glucosa de >97% en peso, o microcelulosa que contiene lignina que tiene un contenido en glucosa de >70% en peso.
  2. 2. El pienso segun la reivindicacion 1, en donde el al menos un tipo de grano de cultivo esta al menos en parte en forma de granos y pajas que tienen una longitud de >2 mm.
  3. 3. El pienso segun la reivindicacion 1 o 2, en donde el grano de cultivo esta al menos en parte fermentado a forraje.
  4. 4. El pienso segun cualquier reivindicacion anterior, en donde el grano de cultivo se selecciona de malz, trigo, cebada, sorgo, hierbas, avenas, alfalfa, loto, coles, trebol, mijo y sojas, ademas de sus hlbridos y mezclas.
  5. 5. El pienso segun cualquier reivindicacion anterior, que contiene hasta 29% en peso de la microcelulosa, preferiblemente hasta 20% en peso, mas preferiblemente 5-15% en peso, lo mas adecuadamente 8-10% en peso.
  6. 6. El pienso segun cualquier reivindicacion anterior, en donde la microcelulosa tiene un tamano de partlcula promedio de 8-100 pm, preferiblemente 10-60 pm, mas preferiblemente 15-30 pm, lo mas adecuadamente menos que 20 pm.
  7. 7. El pienso segun cualquier reivindicacion anterior, que consiste en al menos un tipo de grano de cultivo y microcelulosa.
  8. 8. El pienso segun cualquier reivindicacion anterior, que contiene al menos dos tipos de grano de cultivo.
  9. 9. Un procedimiento para fabricar el pienso segun cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por
    - proporcionar al menos un tipo de grano de cultivo,
    - fabricar microcelulosa, y
    - mezclar dicho grano de cultivo con dicha microcelulosa.
  10. 10. El procedimiento segun la reivindicacion 9, en donde la microcelulosa se fabrica sometiendo un material celulosico fibroso a hidrolisis acida a una temperatura de al menos 140°C, a una consistencia de al menos 8%, en base al peso seco de la celulosa, particularmente poniendo en contacto el material celulosico fibroso con un acido, preferiblemente por mezcla.
  11. 11. El procedimiento segun la reivindicacion 9 o 10, en donde el material de partida de la hidrolisis es un material basado en madera blanda o madera dura, preferiblemente una pulpa qulmica del mismo, o un material vegetal lignocelulosico que no es madera, seleccionado preferiblemente de algodon, hierba, bagazo, pajas de granos de cultivo, lino, canamo, sisal, abaca o bambu, lo mas adecuadamente pajas de granos de cultivo.
  12. 12. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde la microcelulosa se anade a un contenido de hasta 29% en peso del pienso, preferiblemente hasta 20% en peso, mas preferiblemente 5-15% en peso, incluso mas preferiblemente 8-10% en peso, y lo mas adecuadamente a un contenido que se determina en base a un plan de alimentacion, que tiene en cuenta los contenidos medidos de varios componentes en el pienso, su digestibilidad, el tipo de animal, los cambios en las estaciones y la etapa de crecimiento del animal.
ES13712822.9T 2012-03-07 2013-03-07 Uso de celulosa pura en el aumento de contenido energético de pienso Active ES2582181T3 (es)

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