Sığır Yemi Üretiminde Hammadde İsrafının Azaltılması

Yem neden fazla formüle edilir

Süt ve besi sığırı rasyonları besin maddesi temelinde formüle edilir: National Academies gereksinim sistemleri, hayvanın ihtiyacını ham protein, lif fraksiyonları, nişasta ve enerji olarak ifade eder ve hammaddeler bu besin maddelerini en düşük maliyetle sağlayacak biçimde seçilir [1][2]. Yem endüstrisinde bir karma yemin beyan edilen bileşenleri ayrıca resmî kontrole tabidir; referans prosedürler — diğerlerinin yanı sıra nem için etüvde kurutma, ham protein için Kjeldahl — (AT) No 152/2009 sayılı Komisyon Tüzüğü'nün Ek III'ünde belirlenmiştir [3].

Ne var ki hammaddeler formülasyon tablosunda yazdığı gibi değildir. Buckmaster ve Muller, toplam karma rasyonlara belirsizlik analizi uygulamış ve hammaddelerin besin maddesi derişimlerindeki belirsizliğin, teslim edilen rasyonun toplam belirsizliğine en büyük katkıyı yaptığını, kaba yem kuru maddesinin ve besin maddesince yoğun hammaddelerin miktarlarının da önemli ölçüde katkıda bulunduğunu bulmuştur [4]. Beyan edilen bir minimumun altına düşmemesi gereken ve silodaki soya küspesinin bugünkü protein içeriğini bilmeyen bir formülatör, pahalı hammaddeden bir güvenlik payı ekler. Bu pay “fazladan verilen” kısımdır: parası ödenmiş ama gerekmeyen protein, yağ ya da enerji; fabrikadaki ölçümün küçültmeyi amaçladığı büyüklük de budur.

Değişkenlik nereden gelir

St-Pierre ve Weiss, ticari süt sığırı işletmelerinden elde edilen besin maddesi bileşimi verilerinin varyansını işletme, günden güne, örnekleme ve analitik bileşenlere ayırmış; yalnızca örneklemenin, besin maddesine ve silaj tipine bağlı olarak silajların işletme içi varyansının 30 ila %81 kadarını açıkladığını, örnekleme ile analitik varyansın birlikte toplam karma rasyonların işletme içi varyansının kabaca 40 ila %70 kadarını oluşturduğunu bulmuştur [5]. Vardıkları sonuç, tek bir numuneden elde edilen verilerin pek güvenilir olmadığıdır [5]. Bir fabrika için bu, hammadde partisi başına tek bir laboratuvar sonucunun formülasyon kararı için zayıf bir temel olduğu anlamına gelir: hammaddedeki değişim gibi görünen şeyin bir kısmı örnekleme gürültüsüdür. Dolayısıyla fazladan verilen payı azaltmak, daha kesin tek bir ölçümden çok daha fazla sayıda ölçüm ve parti sevk edildikten sonra değil, hammadde dozlanmadan önce elde edilen sonuçlar gerektirir.

NIR yem hammaddelerinde ve karma yemde neyi ölçer

Yakın kızılötesi spektroskopi yarım asırdır yem bileşimine uygulanmaktadır. Norris ve ark., öğütülmüş 87 kaba yem numunesinin yansıma spektrumlarını kaydetmiş, en çok dokuz dalga boyu kullanarak ham protein için 0,99 korelasyon katsayısı elde etmiş ve numune setinin bağımsız yarısını ham protein için ±%0,95 standart hata içinde tahmin etmiştir [6]. Givens ve Deaville, hayvan beslemede NIRS'in izleyen yirmi yılını kaba yemler ve kaba yem dışı yemler açısından derlemiştir [7]; ISO 12099 ise bugün, referans yöntemlere karşı doğrulama dâhil, NIR'in hayvan yemleri ve tahıllara uygulanmasına ilişkin kılavuz ilkeleri verir [8].

Simmler ve ark., kanatlı yemi, mısır, buğday, soya ve DDGS'den oluşan 1.437 referans numune üzerinde 30 PLS modeli kurmuş; protein, yağ ve nem modellerinin çoğunun ayrılmış test verisinde 3 üzerinde RPD'ye ulaştığını, lif, suda çözünür karbonhidrat ve kül modellerinin çoğunun ise 2 değerini aştığını ve malzemenin heterojenliğinin sonucu birlikte belirlediğini bulmuştur [9]. Çalışma kanatlı yemiyle ilgilidir, ancak hammaddeler ruminant konsantreleriyle örtüşür ve sıralama fizikle tutarlıdır: protein, yağ ve su güçlü yakın kızılötesi soğurmalara sahiptir; lif ve kül ise dolaylı olarak ve daha düşük kesinlikle tahmin edilir.

Kabulde ve mikserde NIR

Fazladan verilen payı iki ölçüm noktası doğrudan hedefler. Kabulde, her protein küspesi, tahıl veya yan ürün teslimatı siloya girmeden önce taranır; böylece formülasyon tablo değeriyle değil, partinin ölçülen bileşimiyle çalışır. Mikserde ise boşaltılan yem formüle edilen hedefe göre kontrol edilir. Fernández-Ahumada ve ark., bütün hâldeki bitmiş karma yemler için geliştirilen NIR denklemlerini karıştırma aşamasında alınan numunelere uygulamış ve son ürününkilere çok yakın tahminler bulmuştur (ham protein: mikserde %15,65, son üründe %15,87; ham lif: mikserde %7,69, son üründe %8,02); parti tamamlanmadan önce düzeltme yapılabildiği için NIR'in bu aşamada uygulanabilir olduğu sonucuna varmışlardır [10]. Bir kalibrasyonu proses cihazına taşımak ayrı bir iştir: aynı grup, bir laboratuvar cihazı ile diyot dizili bir proses cihazı arasında spektral standardizasyonun tahmin standart hatasını önemli ölçüde azalttığını, ancak kabul edilebilir doğruluk için nihai modelin her iki cihazdan da spektrum içermesi gerektiğini göstermiştir [11].

Bir inceliği göz önünde tutmak gerekir. Mikser homojenliği geleneksel olarak bir iz madde ile test edilir ve bir partiden alınan numuneler arasındaki varyasyon katsayısı olarak ifade edilir; Clark ve ark., pek çok hammadde protein sağladığından ham proteinin zayıf bir iz madde olduğunu ve denemelerinde yalnızca sentetik amino asit işaretleyicilerinin %10 değerinin altında bir varyasyon katsayısına ulaştığını bulmuştur [12]. Rubio ve ark., etlik piliç yeminde hat içi NIR'i iz madde yöntemleriyle karşılaştırmış ve varyasyon katsayısının hem karıştırma süresine hem de yönteme bağlı olduğunu bulmuştur [13]. Bu nedenle mikser çıkışındaki bir NIR protein okuması, makro bileşimin ve dozajın bir kontrolüdür; mikro bileşen dağılımına yönelik bir iz madde testinin yerini tutmaz. Buradan üç uygulama çıkar:

• Yalnızca her hammaddeyi değil, her hammadde partisini ölçün. Örnekleme başlıca varyans bileşenlerinden biridir [5]; teslimat başına birkaç alt numune alıp formülasyonu bunların ortalamasıyla yapmak, güvenlik payının sayılarla gerekçelendirilerek daraltılmasını sağlar.
• Referans yöntemleri döngüde tutun. NIR kalibrasyonları 152/2009 sayılı Tüzük prosedürleri [3] üzerine kurulur ve ISO 12099'un tarif ettiği gibi [8] düzenli aralıklarla bunlara karşı kontrol edilir.
• Proses kalibrasyonunu proses cihazında doğrulayın. Laboratuvar modelleri hat içi bir sensöre değişmeden aktarılamaz [11].

USTECH'in yeri

Kabulde ve son kontrolde, hammaddeler, hayvan yemi ve kaba yem için USTECH MasterLine17EC hat yanı analizörü kullanılır. Mikser çıkışında ProLine17EC ve ProLine17ECS hat içi NIR analizörleri oluklara ve konveyörlere monte edilir; ProChem ise sonuçlarını gösterge panelleri, alarmlar ve set değeri ayarı için PLC veya SCADA sistemine aktarır. Kalibrasyonlar, ISO 12099'un öngördüğü referans analizlere karşı doğrulamayla birlikte [8], caliX kemometri paketinde geliştirilir ve sürdürülür. Belirli bir rasyondaki güvenlik payının ne kadar daraltılabileceği o tesisteki hammaddelere, referans verilere ve örnekleme planına bağlıdır ve kendi numunelerinizle yapılan bir fizibilite çalışmasında belirlenir.