Kukurydza: na biogaz czy do żywienia
2010-08-30

Uprawa i zakiszanie kukurydzy przeznaczonej do żywienia bydła jak i do produkcji biogazu różni się technologicznie, ponieważ produktom końcowym stawiane są inne wymagania. Na pewno oba procesy muszą odbywać się przy minimalnych stratach z uwzględnieniem wysokiej jakości higienicznej.

W pierwszym przypadku chodzi o wybór optymalnej odmiany, ponieważ kukurydza przeznaczona do żywienia bydła musi charakteryzować się wyższym udziałem skrobi, a kukurydza do produkcji metanu - wyższym udziałem polisacharydów strukturalnych, tj. celulozy i pektyn.

W przypadku kukurydzy zakiszanej na biogaz proces fermentacji należy prowadzić w kierunku fermentacji octowej lub ewentualnie propandiolowej, z których produkowany jest metan. Kukurydza zakiszana z przeznaczeniem na kiszonkę musi charakteryzować się wyższą zdolnością trawienia, na którą częściowo ma wpływ stosowanie homofermentacyjnych bakterii mlekowych.

STEROWANIE I UKIERUNKOWANIE PROCESU FERMENTACJI PRZY POMOCY BAKTERII MLEKOWYCH
Większość fachowych publikacji jest zgodna odnośnie uzasadnionego stosowania dodatków mikrobiologicznych do zakiszania kukurydzy. Konieczne jest uświadomienie sobie faktu, że razem z magazynowaną kukurydzą oprócz bakterii dodanych w inokulancie znajdują się bakterie mikroflory epifitycznej, wytwarzające często szkodliwe metabolity zarówno podczas skarmiania jak i podczas produkcji biogazów. Wśród niektórych rolników panuje przekonanie, że kiszonka z kukurydzy zakisza się również bez dodatku biostymulatorów. Jednak w takiej kiszonce straty energii i masy organicznej są znaczne. Strat tych nikt niestety nie obserwuje. A to poważny błąd.

Jaka ?siła? bakterii jest w stanie wpłynąć na kierunek zakiszania?
Otóż potrzebna minimalna ilość, która potrafi sterować fermentacją wynosi około 100 000 (1 x 105) jtk. (jednostek tworzących kolonie) bakterii mlecznych na 1 g kiszonej masy. Bakterie kwasu mlekowego mają jednak optymalną wydajność jeżeli temperatura nie przekroczy 35°C. Na pierwszy rzut oka jest to warunek do spełnienia przy kiszeniu kukurydzy, ale trzeba sobie uświadomić, że chodzi tu również o temperaturę roztworu wodnego bakterii. Jeżeli zbiornik z roztworem inokulantu jest umieszczony w pobliżu silnika maszyny zbierającej, ta temperatura zostanie na pewno przekroczona. Również w sytuacji, gdy od samego początku nie wystąpi natychmiastowe intensywne ugniatanie biomasy może dojść do podwyższenia temperatury poprzez rozwój bakterii z rodzaju Bacillus (acetobacter). Takie sytuacje doprowadzają do dezaktywacji bakterii kwasu mlekowego. Z drugiej strony może wystąpić podczas zakiszania kukurydzy zbyt niska temperatura, która nie sprzyja rozwojowi bakterii kwasu mlekowego. Pomimo, że podczas rozkładu substancji organicznej w procesie zakiszania dojdzie do stopniowego wzrostu temperatury i bakterie mlekowe zaczną ponownie aktywnie pracować, występuje tu określone opóźnienie, któremu mogą towarzyszyć znaczne straty fermentacyjne. Oprócz tego przechłodzoną (zamarzniętą) kiszonką kukurydzianą nie powinno się żywić bydła, gdyż występują tam mikroorganizmy epifityczne mogące wywołać zaburzenia w żwaczu (kwasicę).

Dodatkowym problemem może być woda użyta do rozcieńczenia preparatu z dużą zawartością chloru, który może działać silnie bakteriobójczo na aktywne składniki preparatu. Problematycznym wydaje się być rozcieńczanie inokulantu w zbyt małej ilości wody, zwłaszcza podczas zakiszania kukurydzy z wyższą zawartością suchej masy (> 39%), w której nie występuje ruch soku kiszonkowego i mikroorganizmy nie dostaną się natychmiast do całej zakiszanej masy.
Dla przykładu: dawka 50 ml roztworu podana na 1 tonę (około 1,5 m3) kiszonego materiału jest niewystarczająca, aby równomiernie przeniknąć do całej zakiszanej masy.

Jak wspomniano wcześniej kiszonka z kukurydzy przeznaczona na paszę powinna być ukierunkowana na fermentację mlekową. Wobec tego w żywieniu bydła należy stawiać na jak najszybszy proces utlenienia i zatrzymanie procesów rozkładu w pierwotnym procesie fermentacyjnym.

Do tego celu zaleca się stosować inokulanty składające się z homofermentacyjnych mlekowych mikroorganizmów. Najlepiej sprawdzone są szczepy mleczne z rodziny Enterococcus i Lactobacillus. Podczas gdy Enterococcusy działają przede wszystkim w pierwszej fazie fermentacji, kiedy wartość pH kiszonego materiału wynosi 6,5 to Lactobacillusy zaczynają w pełni aktywnie działać przy obniżonej wartości pH = 5,5. Oprócz tego Enterococcusy są bardzo konkurencyjne, mają bardzo krótki generacyjny czas podwojenia (przykładowo - 18 min w porównaniu do Lactobacillus - 30 min). Każdy homofermentacyjny szczep mlekowy ma swoje oddziaływanie określone dla częściowo innych warunków i jednocześnie potrafi zakwaszać inne spektrum energii. Dlatego zastosowanie mieszanych składów bakterii ma w większości przypadków wyraźniejszy wpływ na sterowanie fermentacji pierwotnej. Dodatkowo każdy z tych homofermentacyjnych szczepów ma również inne wymagania i pracuje w częściowo innych warunkach temperaturowych i ciśnienia osmotycznego. Przykładowo szczepy Pediococcus znoszą również temperaturę ponad 35°C, podczas gdy inne bakterie mlekowe przestają całkowicie być aktywne, a szczepy Lactobacillus casei tolerują wyższe ciśnienie osmotyczne (wyższą zawartość suchej masy surowca).

Do produkcji kiszonki z kukurydzy służącej do produkcji biogazów, gdzie stawiany jest wymóg podwyższonej zawartości kwasu octowego, lepiej jest doprowadzić do zakwaszania octowo - mlekowego, bo ten proces dobrze opanowały heterofermentacyjne bakterie mlekowe. Należą do nich np. Lactobacillus buchneri, Lactobacillus collonoides, Lactobacillus cellobiozum. Prawdą jest, że szczepy te wytwarzają podwyższoną zawartość kwasu octowego i wyższy udział propandiolu w wyniku czego obniżają aktywność drożdży i pleśni. Często jednak za wtórne straty, spowodowane przede wszystkim podwyższoną temperaturą, odpowiedzialne są bakterie Acetobacter, na które podwyższona koncentracja kwasu octowego nie oddziałuje. Tym niemniej do zakiszania kukurydzy w celu produkcji biogazu preparat konserwujący powinien zawierać szczepy heterofermentacyjne.