Quantitative und qualitative Dosiergenauigkeit von Flüssigfütterungsanlagen für Mastschweine

Abstract

Die Flüssigfütterung hat als teil- bis vollautomatisiertes Fütterungsverfahren in derpraktischen Schweinemast neben der Breifütterung und den Trockenfutterautomatenein weite Verbreitung gefunden. Ziel der vorliegenden Dissertation war es, unter Einsatz geeigneter Probenahmeverfahren,die Arbeitsqualität von Flüssigfütterungsanlagen hinsichtlich Mischgüteund Dosiergenauigkeit nährstoffanalytisch zu bewerten. In den einzelnen Untersuchungen wurden verschiedene Flüssigfutterrezepturen eingesetzt,die sich in der Getreidekomponente (Gerste oder Gerste/Weizen) unterschieden.Die Nährstoffanalytik umfasste neben Trockenmasse und Rohasche auchRohprotein und ausgewählte Mineralstoffe (Calcium, Phosphor, Kupfer und Zink). Für die Misch- und Dosierversuche standen am Institut für Landtechnik der Justus-Liebig-Universität zwei Flüssigfütterungsanlagen zur Verfügung, die abwechselnd anein fest installiertes Rohrleitungssystem angeschlossen werden konnten. Die quantitative Dosiergenauigkeit wurde durch Wägung der an ausgewähltenVentilen der Ringleitung ausdosierten Portionen für einen Bereich von 5 bis 60 kggeprüft. Prüfmerkmale für diese quantitative Dosiergenauigkeit der Versuchsanlagenwaren mittlere Sollwertdifferenz, Variationskoeffizient und Dosierfehler. DieseMerkmale variierten deutlich in Abhängigkeit von der Wahl der Versuchsanlage, desRührwerks, der Dosierstufe und der Ventilposition im Verteilsystem. Bei derAusdosierung von 5 kg lagen die Variationskoeffizienten zum Teil über 10%. Beihöheren Dosierstufen (20 kg und mehr) wurden mit Ausnahme systematischer ÜberundUnterdosierungen an speziellen Ventilpositionen Variationskoeffizienten undDosierfehler von unter 5% erreicht. Zur Prüfung der qualitativen Dosiergenauigkeit wurden sowohl im Mischbehälter alsauch von den ausdosierten Portionen Proben gezogen. Für die Probenentnahme ausdem Wiegemischbehälter von Flüssigfütterungsanlagen wurde ein wasserdichterProbenmessstab mit fünf verschließbaren Probenkammern entwickelt und geprüft.Dieser Stab ermöglicht nach Abschalten des Rührwerks eine Entnahme von getrenntenProben über den gesamten Bereich der Futtersäule. Mit seinem Einsatz ließen sichsystematische Abweichungen in der Nährstoffverteilung (Rohnährstoffe, Mineralstoffe)vom Bodenbereich bis zur Oberflächenschicht mit ausreichend hoher Präzisionnachweisen. Für die Entnahme von repräsentativen Proben aus den zugeteilten Flüssigfutterportionenwurden vier Probenahmeverfahren verglichen:

Becherhandentnahme (Schöpfmethode) Entnahme mit einem speziell entwickelten kurzen Probenmessstab Radprobenteiler, der Flüssigfutter während der Ausdosierung aus demfließenden Futterstrom auffangen soll Laborprobenteiler, der Flüssigfutter in vergleichbare Teilmengen aufteilensoll Die Handentnahmeverfahren und der kurze Probenmessstab erwiesen sich alsgeeignete Verfahren. Demgegenüber erwiesen sich Radprobenteiler und Laborprobenteilerals ungeeignet für die Probenahme von Flüssigfutter. Um im Anmischbehälter eine ausreichend homogene Verteilung der Nährstoffe, insbesondereder Mineralstoffe, zu erzielen, war es zusätzlich zum laufenden Rührwerkunerlässlich, über eine spezielle Bypassleitung das Flüssigfutter umzupumpen. Kurznach dem Anmischen des Flüssigfutters noch nachweisbare Unterschiede imTrockenmassegehalt von Proben aus Boden- und Oberflächenschichten imMischbehälter gingen nach mehrstündiger Standzeit und erneutem Mischvorgangdeutlich zurück. Untersuchungen der Mischstabilität von Flüssigfutter mitunterschiedlichem Futter-Wasser-Verhältniss von 1:2,8 bis 1:3,2 ergaben, dassinnerhalb von wenigen Minuten nach Unterbrechung des Mischvorganges nicht miterheblichen Entmischungen zu rechnen ist. Die Prüfung der qualitativen Dosiergenauigkeit der Versuchsanlagen zeigte in denverschiedenen Dosierversuchen bei variierter Anlagentechnik und Futterrezeptur fürverschiedene Nährstoffe systematische Konzentrationsverschiebungen entlang derDosierstrecke, vor allem bei Calcium und Zink. Insgesamt lassen die beobachteten Schwankungsbereiche der untersuchten Rohnährstoffeund Mineralstoffe in den ausdosierten Futterportionen aus der Perspektiveder Tierernährung die Schlussfolgerung zu, dass die Versuchsanlagen eine ausreichendhohe qualitative Dosiergenauigkeit aufwiesen, um im Rahmen des physiologischenKompensationsvermögens der Tiere eine leistungsgerechte Nährstoffversorgungsicherzustellen. Systematische Über- oder Unterdosierungen, wie sie in den Versuchenauftraten, erfordern anlagentechnische Korrekturmaßnahmen.

Liquid feeding as a partially or fully automated technique has found a widespreadapplication in the feeding of growing-finishing pigs in addition to the use of dry andgruel feeders. The main goal of this dissertation was to evaluate the performance of liquid feederswith respect to the accuracy and precision of mixing and dosing the feed blend. The feed formulae used for a series of different studies were based on grain (barley orbarley plus wheat). Nutrient analyses included dry matter, crude ash, crude protein, andselected minerals (calcium, phosphorus, copper and zinc). For studying the quality of the mixing and dosing process, two different liquid feedingunits, which could be alternately connected to a stationary 250 m pipeline with 24dosing valves, were installed at the Institute of Agricultural Engineering of theUniversity.The accuracy and precision of dosing the liquid feed blends was assessed over therange of 5 to 60 kg by weighing the feed portions collected at selected valves of thepipeline and by taking samples for nutrient analysis. Test criteria were coefficient ofvariation, deviation from the set dosage and dosing error (sum of the two formermeasures). These criteria were significantly affected by the feeder system, the type ofstirrer in the mixing tank, and the valve position in the feed pipe. The qualitative dosing quality (nutrient distribution) was tested by drawing feedsamples both from the weighing-mixing tank and from the feed portions at selectedvalve positions. For taking samples of the liquid blend from the mixing tank, awaterproof, stainless-steel sampling rod divided into five separate chambers wasdeveloped and tested. This sampling device made it possible to take samplessimultaneously over the full vertical feed column in the mixing tank immediately afterthe stirrer had been turned off. Thus, systematic differences in the distribution ofnutrients (crude nutrients and minerals) could be detected from the bottom to the toplayer of the liquid feed in the mixing tank with a sufficiently high precision. For analysing the nutrient composition of the liquid feed portions delivered by thevalves, four different methods of sampling were compared:

Manual sampling with a square container (scooping method) Sampling with a short one-chamber sampling rod Wheel-mounted containers passing through the feed stream during the dosingprocess Laboratory sampler designed to divide fluid media into equal aliquotsAmong these four methods, only the manual scooping and the short sampling rodproved to be suitable procedures. In order to obtain a sufficiently uniform nutrient distribution in the mixing tank, it wasnecessary to circulate the liquid feed during the mixing step via a special by-pass pipein support of the stirrer rotation. Differences found in the dry matter content betweenthe top and bottom layers of the mixing tank shortly after mixing markedly diminishedafter several hours of repeating the mixing process. Variation in the feed to water ratioof 1:2.8 versus 1:3.2 did not indicate that there was a major difference in nutrientseparation after stirring was stopped. Analyses of feed samples taken at selected valve sites showed that the technicalequipment of the feeder system, valve position, and feed composition maysystematically affect concentration of nutrients in the allocated feed portions,especially concerning calcium and zinc. Overall, it can be concluded that the observed deviations in nutrient concentration inthe dosed feed portions stayed, for the most part, within the limits of the physiologicalability of the animals to compensate fluctuations in nutrient supply.