saturs - Latvijas Lauksaimniecības universitāte

llufb.llu.lv
  • No tags were found...

saturs - Latvijas Lauksaimniecības universitāte

SATURS / CONTENTSDzivnieku valsts produkcija organiskajs lauksaimnieciba / Animal Products in Organic Farming:A. Jemefiar?ovsOrganiskg lauksaimnieciba raioto lopbaribas lidzeklu ietekme uz vistu produktivitati un olu kvalitatiInfluence of Feedstuffs Produced in Organic Farming on Layers' Productivity and Egg Quality:1 Ktipa, A. Jeme[janovs, J. MidisSvaiga govs piena kvalitati ietekmejogie mikrobialie faktori / Microbial Factors Affecting theQuality of Raw Cow's Milk: I. H.Kono.i;onoka, A. Jemefianov.~Energetiskii un proteina bilance atSkirigIs vegetacijas fazes noviiktiis stiebrzales un no tamdaiadi gatavotas skabbaribiis I Energy and Protein Balance in Grass, Harvested in Three VegetationStages, and in Differently Made Grass Silage: B. 0,Fmane. I. RamaneKokoglu destilata baribas piedevas ietekme uz vistu gremoianas sistemu un produktivitati IInfluence of the Charcoal Distillate Feed Additive on the Layers' Digestive System and Productivity:1. Vitipa, B. Puce, A. Z6rip.iEfficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy Cows I Saldo lupinu unlauku pupu seklu izmantoiana slaucamu govju CdinBSanB: S. Blizrrikas, C: Tarvydas, b! UchockisSolid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradation I Cietfazes FermentacijasSistEmas Biologiskai AttiriSanai un Biodegradacijai: U. Viestur.~, Dz. Zariqa, L. Dubova,A. BCrzi~i, S. StrikauskaSmago metslu plusmas notekfidenu biologiskb attiriianas process / Flows of Heavy Metals in theWaste Water Biological Treatment Process: I. Gemste, A. Vucans, R. Bebris, M. GraseThe Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar Collector I Plakana saules kolektora daiuparametru optirnizac ija: (/. I/j'ins, I. ZiemelisSlaukSanas iekartu mazgiiSanas Skidruma atdziSanas teoretiskie petijumi / Theoretical Research on theCooling of Milking Installation Washing Liquid: C: Zujs, U. IljinsKvalitstes vadiSanas ekonomiska efektivitate Latvijas piensaimniecibas primaraja sfera / EconomicalEfficiency of Quality Management in Primary Stage of Dairying: L. MeleceRedkolEgija 1 Editorial BoardJani


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāoksidantu, vitamīna E u.c. ietekmi uz olu kvalitāti (taukskābjuun holesterīna saturu), vistu produktivitāteslīmeni. Izvērtējām organiskās lauksaimniecības barībaslīdzekļu saturoša barības maisījuma ietekmi uz olukvalitāti un produktivitātes līmeni. Lai nodrošinātuputnus ar organiskajā lauksaimniecībā ražotiemgraudiem, tos iepirkām vienā Cēsu rajona zemniekusaimniecībā, kas ir attiecīgi akreditēta.Visos gadījumos organiskā lauksaimniecībā pienaražošanā tika izmantotas Eiropā plaši pazīstamās govjuēdināšanas 2 sistēmas: A sistēma – kad piena ražošanāizmanto tikai pašražoto lopbarību organiskā lauksaimniecībāstrādājošā saimniecībā ar nosacījumu, ka nekasnetiek iegādāts un pievienots lopbarībai. Šī metode būtulaba, ja šādā veidā varētu pilnīgi nodrošināt organismametaboliskos procesus, dzīvības un produkcijasražošanai nepieciešamās barības vielas. Diemžēl topanākt mūsu apstākļos nevar. Tāpēc, lai dzīvniekinesaslimtu un nesamazinātu produktivitāti, ir nepieciešamsiegādāties tādus obligātos organismam nepieciešamoskomponentus kā mikroelementus, minerālvielas,vitamīnus, atsevišķos gadījumos proteīnapiedevas, cukura avotus u.c. Tādā gadījumā sāk darbotiesotra – B sistēma, kad organiskā lauksaimniecībāstrādājošā saimniecība pie pamata pašražotās lopbarībasiepērk trūkstošās minētās barības devas sastāvdaļas(Weller, 2001). Mūsu pētījumos saimniecības, kas tikaiekļautas eksperimentā, parasti darbojās B sistēmā. Tasvarēja nodrošināt dzīvnieku veselību, augstas kvalitātesoptimālu produkciju. Protams, dzīvnieku ēdināšanānetika iekļauti ģenētiski modificēti augi vai citi no šādiemaugiem iegūti komponenti.Lai nodrošinātu organiskajā lauksaimniecībā producējošogovju tesmeņa veselību, LLU ZC “Sigra”pretstatā plaši lietotajam antibiotiku klāstam tikaizstrādāta vakcīna Staphylococcus aureus ierosinātomastītu ārstēšanai un profilaksei. Kā izejmateriālu toizstrādei izmantojām vietējos ierosinātāja celmus.Minētās vakcīnas izgatavošanai lietojām modificētumetodiku (Jemeljanovs u.c., 2000; Jemeļjanovs u.c.,2001; Jemeljanovs, Konosonoka, 2002; Jemeļjanovsu.c., 2002; Jemeljanovs u.c., 2003).Lai palielinātu organiskajā lauksaimniecībā pielietojamoārstniecisko un profilaktisko preparātu klāstuun izslēgtu neatļautos medikamentus, kopīgi ar SIA“Fitosan” izstrādāti vairāki zāļu līdzekļi no augu valstsproduktiem – kumelītēm, kliņģerītēm, asinszāles u.c. Tosbez sarežģījumiem var lietot reproduktīvās sistēmasslimību ārstēšanai, gremošanas trakta darbībasoptimizēšanai un vispārējā veselības stāvokļa stabilizēšanai.Šīs izstrādes ir sākuma stadijā.Pētniecības darbu organiskajā lauksaimniecībāsaistībā ar dzīvnieku veselību un to produkcijas novērtējumuveicām kopīgi ar Dr.habil.agr. I. Ramani, Dr.biol.J. Mičuli, Dr.med.vet. J. Blūzmani, Dr.med.vet. E. Ramiņu,Dr.agr. V. Krastiņu, Dr.agr. R. Kaugeru, Dr.biol. Ī. I.Vītiņu,asistentēm I. H. Konošonoku, V. Šternu un B. Pūci.LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18Kontroles un pētāmo grupu rezultātu starpību ticamībanovērtēta ar t-testu. Faktoru ietekmes būtiskumalīmeni noskaidrojām ar dispersijas analīzes metodi.Rezultāti un diskusijaVairāk nekā 10 gadu laikā Latvijas Lauksaimniecībasuniversitātes Zinātnes centrā “Sigra” veiktie pētījumipar dzīvnieku valsts produktu ražošanas iespējāmzemnieku saimniecībās organiskās sistēmas ietvarosparādīja, ka šī sistēma ar labām sekmēm var attīstītiesun dot patērētājam šādu produkciju pietiekamā apjomāun kvalitātē. Tā kā šī sistēma ir jāizstrādā kopumā, nevistikai atsevišķi tās segmenti, mēs organiskā lauksaimniecībāatsevišķi apzinātos posmus vai riska faktorussavienojām vienā ķēdē un atstrādājām tos visā pilnībā.Organiskā lauksaimniecībā ražotā dzīvnieku valstsprodukcija, līdz tā nonāk uz patērētāja galda, iziet garu,ļoti sarežģītu transformācijas ceļu. Šis ceļš vai “ķēde”,kas iekļauj sevī virkni riska faktoru, ir parādīts 1. attēlā.Kā redzam 1. attēlā dzīvnieku valsts produkturažošanas zinātniskā pamatojuma izstrāde darbamorganiskajā lauksaimniecībā aptver pārtikas produktuveidošanās ķēdi no zemnieka saimniecības līdzpatērētāja galdam, iekļaujot sevī 8 galvenos pieturaspunktus. Katra no šīm vietām vai punktiem satur sevīvirkni problēmu, kurām visām jārod loģisks risinājums.Tikai pirmā sadaļa ietver sevī tehnoloģiskos risinājumussaistībā ar augsni, tās agroķīmisko vērtējumu, mēslošanu,lopbarības augu izvēli, to pasargāšanu nokaitēkļiem, novākšanu, konservēšanu, dzīvniekuēdināšanu, nepieciešamo piedevu iegādi, jaundzīvniekuaudzēšanu, labturību, slimību ārstēšanu un profilaksi,produkcijas ieguvi, tās pārstrādi utt. Ļoti svarīga iriegūtās produkcijas transportēšana. Pieļaujot kļūdasšajā ķēdes posmā, iegūtā produkcija var tikt samaitāta,bakteriāli vai mikoloģiski piesārņota, un tās turpmākaizmantošana, sevišķi organiskās lauksaimniecībasietvaros, ir apdraudēta. Dzīvnieku valsts produkturažošanā, transportā, pārstrādē un uzglabāšanā irjāievēro visstingrākie attiecīgam posmam paredzētienoteikumi. Stingri ir jāievēro arī higiēnas un bioētikasnosacījumi. LLU ZC “Sigra” veiktie pētījumi aptvervisus 8 kritiskos ražošanas ķēdes posmus.Kā viens no problemātiskākajiem punktiem visā šajā“ķēdē” ir atliekproduktu pārstrāde. Tie rodas organiskāsun konvencionālās lauksaimniecības darbības rezultātā,sevišķi kā fermu atlikums – organiskais mēslojums unpārstrādes uzņēmumu atliekvielas, t.sk. notekūdeņi, –kā piena, tā gaļas pārstrādes uzņēmumos. Lai savādarbībā nodrošinātu pilnu riska faktoru izpēti unnelabvēlīgo faktoru izslēgšanu, jo sevišķi dabasaizsardzībā un visā organiskās produkcijas ražošanasķēdē, esam sākuši arī šī svarīgā jautājuma atstrādi.Lai iegūtu garantētu augstas kvalitātes dzīvniekuvalsts produkciju, kuru varētu iekļaut organiskāslauksaimniecības nosacījumu rāmjos, 2. attēlā mēsrādām šādas produkcijas pamata prasības.Kā redzam 2. attēlā, drošu, garantētu dzīvnieku3


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībā1Primārā ražošana (zemnieka saimniecība), dzīvnieki, to audzēšana,labturība, lopbarība, ēdināšana, slimības un ārstēšana, produkcija atbilstošiorganiskās lauksaimniecības prasībām / Primary production (private farm),animals, its rearing, welfare, feedstuffs, feeding, diseases and treatment,products correspondingly to the organic farming requirements2 Dzīvnieku un to produktu transports / Transport for animals and animalproducts3 Kaušana un pārstrāde / Slaughter and processing4 Pārstrādes produktu transports / Transport for processing products5 Vairumtirdzniecība / Wholesale6 Produktu transports / Products transport7 Mazumtirdzniecība, t.sk. pārtikas veikali, tirgi, restorāni, sabiedriskāēdināšana / Retail trade, incl. groceries, markets, restaurants, publiccateringAtliekproduktupārstrāde /Waste processingObligātotemperatūrurežīms /Obligatorytemperatureregimen8 Patērētājs / Consumer1. att. Pārtikas produktu veidošanās “ķēde”: principa “no zemnieka saimniecības līdz galdam”ievērošana organiskajā lauksaimniecībā.Fig.1. Food products forming “chain”: observing the principle “from stable to table” in organic farming.Mājdzīvnieku labturība /Domestic animals welfare:- audzēšanas metodes / breedingmethods- ēdināšana / feeding- turēšana / keeping- ārstēšana un profilakse /treatment and prevention- menedžments / management- atliekproduktu utilizācija vaiatkārtota izmantošana /remains utilization or repeatedusingPrasības dzīvnieku valsts produkcijai /Requirements to animal products:- pirmskaušanas režīms; piena ieguve /before-slaughter regimen; milk obtaining- kaušanas process; piena pirmapstrāde /slaughter process; milk primary processing- higiēnisko noteikumu precīza izpilde / exactfulfillment of hygienic requirements- augstvērtīgu pārtikas produktu ieguve / highvalue food products obtaining- atliekproduktu utilizācija vai atkārtotaizmantošana / remains utilization or repeatedusingDzīvnieku valsts pārtikas produkti /Animal food products:- veselīgi / healthy- garšīgi / tasty- estētiski / esthetic- daudzveidīgi / multiform- lēti / cheap- atpazīstami / generally known2. att. Dzīvnieku valsts produkcijas ieguves shēma organiskajā lauksaimniecībā.Fig. 2. The scheme of animal products obtaining in organic farming.4 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāvalsts produkciju varam iegūt, ja ievērojam trīs galvenospamatnosacījumus:- mājdzīvnieku labturība,- prasības dzīvnieku valsts produkcijai,- zīvnieku valsts pārtikas produkti.Mājdzīvnieku labturības jautājumi skar darbību tikaizemnieku saimniecībās. Tie ir saistīti ar dzīvniekuēdināšanu, turēšanu, kopšanu u.c. Šajā sadaļā ietilpstarī visas problēmas, kas ir saistāmas ar higiēnu unbioētiku. Ja tiek pieļauti pārkāpumi šajos jautājumos,t.sk. arī pēdējos, tad iegūtās produkcijas kvalitāte undrošums nevar tikt garantēts un iegūto produkcijunevarēs realizēt ne tikai kā organisko, bet arī kākonvencionālo produktu.Stingri jāievēro arī 2. prasību kopa, proti, prasībasdzīvnieku valsts produkcijai. Šajā sadaļā,pamatojoties uz zinātnieku izstrādēm, ir jāapkopoprasību, noteikumu, regulu nosacījumi pirmskaušanas, piena pirmapstrādes, kā arī pārstrādesuzņēmumu noteikumu pareiza izpilde, kas nodrošināsgarantētu, augstas kvalitātes produkcijas ieguvi,kuras nosacījumus mēs varam redzēt 3. sadaļā. Šīsadaļa parāda, ka patērētājam jāsaņem veselīgi, garšīgi,estētiski noformēti, daudzveidīgi, atpazīstami un lētiprodukti. Tiesa gan, lēti produkti ir relatīvs jēdziens.Organiskajā lauksaimniecībā ražotie produkti vienmērbūs dārgāki augstākas pašizmaksas dēļ. Tas irjāsaprot, bet, vienmēr izvēloties produktu, ir jānovērtēne tikai tā kvalitāte un atbilstība prasībām, bet arī cena.Organiskā lauksaimniecībā pienu producē veselidzīvnieki, un tas sastāv no ūdens, olbaltuma, taukiem,cukuriem, fermentiem, vitamīniem, minerālvielām,mikroelementiem u.c. komponentiem, kas ir tādosdaudzumos un proporcijās, kas raksturīgas minētāsdzīvnieku sugas pienam; tas nesatur toksiskas,produkciju stimulējošas un tai neraksturīgas vielas vaišūnas, medikamentu atlikumus un radionukleotīdus.Dzīvnieki tiek ēdināti pēc A vai B sistēmas ar pilnvērtīgubarības devu, bez antibiotikām, augšanu unprodukciju stimulējošām vielām, ģenētiski modificētuvai dzīvnieku sugai neraksturīgu barību. Tiek stingriievēroti bioētikas un labturības nosacījumi.Ir izveidojies uzskats, ka govju, acīmredzot arī kazu,ražība, ja tās producē pienu organiskās lauksaimniecībastehnoloģijas ietvaros, ir un vienmēr būs zemākanekā konvencionālajā lauksaimniecībā. Mūsu pētījumipar piena lopu produktivitāti, salīdzinot organiskajā unkonvencionālajā lauksaimniecībā producējošo dzīvniekuražību, parādīti 1. tabulā.Kā redzam 1. tabulā, pētījums veikts 2002. gadaganību periodā – jūnijā, jūlijā un augustā – kopā fiksējotgovju produktivitāti 92 dienu laikā un kūtstures periodā– oktobrī, novembrī, decembrī – arī 92 dienu laikā. Dati1. tabulā parāda, ka vasaras laikā piens no govīm, kastika turētas un ēdinātas pēc organiskās lauksaimniecībasprincipiem, būtiski neatšķīrās no konvencionālajālauksaimniecībā turētām un ēdinātām govīmun bija attiecīgi 16.9 un 16.5 kg piena dienā no govs, 4.3un 4.4% tauku saturs, 3.19 un 3.22% proteīna saturs.Visprecīzāk produktivitātes rādītāju salīdzinošoslīmeņus izsaka enerģētiski koriģētais piens, kas attiecīgibija 16.9 kg un 17.28 kg vidēji no vienas govs dienā, unšī starpība nebija ticama. Analoģiski veidojās arī govjuproduktivitāte kūtstures periodā, kad organiskā unkonvencionālā lauksaimniecībā govju produktivitātebija attiecīgi 14.8 kg un 15.2 kg dienā ar tauku saturu4.4% un 4.5% un proteīna saturu 3.13% un 3.26%.Rezultātā, vērtējot organiskajā un konvencionālajālauksaimniecībā producējošo govju piena ražību pēcenerģētiski koriģētā piena daudzuma, redzam, ka pirmajā1. tabula / Table 1Govju ražības rādītāji organiskajā un konvencionālajā lauksaimniecības sistēmā*Cows productivity indices in organic and conventional farming systems (2002; n=27)*Saimniekošanas veids /Farming systemOrganiskā lauksaimniecība /Organic farmingKonvencionālā lauksaimniecība /Conventional farmingIzslaukums dienā /Milk yieldper day,kg -1Taukusaturs / Fatcontent,%Olbaltumvielusaturs / Proteincontent,%Vasarā (jūn., jūl., aug. = 92 dienas) / Summer (June, July, August = 92 days)Enerģētiskikoriģētais piens /Energeticallycorrectedmilk, kg -116.9 4.3 3.19 16.9016.5 4.4 3.23 17.28Ziemā (okt., nov., dec. = 92 dienas) / Winter (October, November, December = 92 days)Organiskā lauksaimniecība /Organic farming14.8 4.4 3.13 15.82Konvencionālā lauksaimniecība /Conventional farming15.2 4.5 3.26 15.95* VSIA “Valsts ciltsdarba informācijas datu apstrādes centra” dati / Data from the State Pedigree Data Processing CentreLLU Raksti 12 (307), 2004; 1-185


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāgadījumā tas ir 15.82 kg un otrajā gadījumā – 15.95 kg.Starpības nav ticamas (p>0.05).Rezumējot minēto, varam secināt: ja pareizi organizētagovju izaudzēšana, ievērojot visus labturības pamatnosacījumus,kā organiskajā, tā konvencionālajā lauksaimniecībāvar iegūt augstus izslaukumus gan vasaras,gan ziemas periodā. Mūsu rezultāti par govju produktivitāteslīdzīgiem līmeņiem abās lauksaimniecībassistēmās kā vasaras, tā kūtstures periodā sakrīt arpētījumiem, ko veicis R. Vellers (Weller, 2001).Bez minētajiem govju piena produktivitātes kvantitatīvajiemun kvalitatīvajiem rādītājiem zinātniekus,zemniekus, speciālistus un konsultantus interesē vēlkāds ļoti svarīgs piena kvalitāti raksturojošs lielums, –un tas ir piena bakteriālā piesārņotība un ar to biežikorelatīvā saistībā esošais somatisko šūnu skaits (SŠS)un tesmeņa iekaisumi. ZC “Sigra” ir veikti pētījumi parpiena paaugstinātas bakteriālās piesārņotības cēloņiemvai infekciju avotiem gan konvencionālajā, ganorganiskajā lauksaimniecībā (Jemeļjanovs, Blūzmanis,2000; Jemeljanovs u.c., 2001; Lūsis u.c., 2002; Konošonoka,Jemeļjanovs, 2003). Pirmajā gadījumā pienaražošanas fermās izmanto plašu preparātu klāstu tesmeņasanitārajā apstrādē, piena vadu un trauku mazgāšanā undezinfekcijā, piena transportēšanā u.c. Sakarā ar to, kaminētos pasākumus grūti realizēt 2. variantā ievērojamiierobežoto mazgāšanas un dezinfekcijas līdzekļulietošanas dēļ, daļa piena ražotāju mazgāšanas undezinfekcijas līdzekļus nelieto vispār vai lieto ļoti maz.Līdz ar to iegūtais piens organiskajā lauksaimniecībādiemžēl mēdz būt vairāk piesārņots nekā tas ir konvencionālajālauksaimniecībā. Piena bakteriālās piesārņotībaslīmeņi ar vulgāro mikrofloru saistībā ar higiēnasnosacījumu pārkāpumiem doti 2. tabulā.Analizējot 2. tabulu, redzam, ka, ievērojot sanitārihigiēniskos noteikumus slaukšanas laikā, fermerisizslauc bakteriāli maz piesārņotu un līdz ar to samērāaugstas kvalitātes pienu. Tiesa gan, pienā esamkonstatējuši kā Streptococcus, tā arī Escherichia coli,Staphylococcus, kā arī raugus, pelējumus u.c. Praktiskiir neiespējami iegūt absolūti sterilu pienu, tāpēc arīLatvijas Republikas Ministru kabineta 1999. gada 12.oktobra noteikumi Nr. 347 pieļauj augstākās šķiras pienābūt līdz 100 000 mikroorganismu 1 ml svaiga piena, betno 2006. gada 1. janvāra tikai 50000. Ja pienu iegūstfermā, kurā pedantiski neievēro sanitāri higiēniskosnoteikumus, mikroorganismu skaits strauji palielināsun daudzkārt pārsniedz pieļaujamās normas 1 ml.Kopsavilkumā par 2. tabulu ir redzams, ka, piena ieguvēievērojot sanitāri higiēniskos noteikumus, 1 ml tikakonstatēts 227.4 tūkstoši koloniju veidojošo vienību(KVV) vai mikroorganismu skaits 1 ml. Turpretim, jašos noteikumus neievēro, piena mikrobiālā piesārņotībasasniedz aptuveni 3 reizes augstāku līmeni.No mūsu iepriekšējo gadu pētījumos iegūtajiemdatiem (Jemeļjanovs, 1990) varam izteikt hipotēzi, ka piensvarētu tikt inficēts arī ar dažāda rakstura mikroskopiskāmsēnītēm. No kūts gaisa, lopbarības, pakaišiem esamizolējuši 420 dažādu sugu mikroskopiskās sēnes, t.sk.arī toksiskās: Fuzarium sporotrichiella, F.graminearum,F.nivale; Stachybotrys alternans; Aspergillus fumigatus,A.candidus; Dendrodochium toxicum; Trichodermalignorum; Alternaria alternata, kā arī ģintisLichthenia, Cephalosporium, Candida, Actinomyces,Penicillium, Helminthosporium, Mucor, Trichophytonu.c. Tā kā piens un tā pārstrādes produkti ir laba barotnemikroskopiskām sēnēm, uzskatām par nepieciešamu šovirzienu attīstīt tālāk, sevišķi, ja tas skar organiskālauksaimniecībā iegūtos augu un dzīvnieku valstsproduktus.Analizējot abās sistēmās iegūtā piena bakteriālopiesārņotību, rezultāti ir parādīti 3. attēlā.Kā redzam 3. attēlā, veselu govju svaigi slauktapiena bakteriālā piesārņotība nav augsta un veido18.6% no iegūtā piena. Te pamatā izolējām vulgāromikrofloru, kas pēc savas darbības normālos tempe-2. tabula / Table 2Mikroorganismu veidi un to daudzums pienākonvencionālajā un organiskajā lauksaimniecības sistēmāThe kinds of microorganisms and its count in milk in conventional and organic farmingMikroorganismu veids /Kind of microorganismsMikroorganismu daudzums, tūkstošos 1 ml /Microorganisms count, thousands per 1 mlslaukšanas laikā ievērotihigiēniskie noteikumi /hygienic requirementsobserved during milkingslaukšanas laikā pavirši ievērotihigiēniskie noteikumi /hygienic requirements carelesslyobserved during milkingStreptococcus spp. 24.3±3.64 86.3±24.13Escherichia coli 4.6±1.21 56.0±12.36Staphylococcus spp. 2.3±0.40 36.3±15.17Raugi, pelējumi u.c. /Yeasts, moulds etc.0.8±0.27 8.9±0.90Kopējais mikroorganismu skaits /Total count of microorganisms 227.4±30.90 612.7±166.32p


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībā18.6Tīrs piens / Pure milkPiesārņots piens / Polluted milk81.43. att. Bakteriāli tīru un piesārņotu svaiga piena paraugu attiecībaorganiskajā un konvencionālajā lauksaimniecībā, %.Fig.3. The ratio of bacterially pure fresh milk samples to pollutedfresh milk samples in organic and conventional farming, %.ratūras režīmos neizraisa to strauju vairošanos, bet varsaturēt cilvēka un jaunlopu veselībai bīstamu mikrofloru.Tīrs piens (protams, relatīvi) veido 81.4%. Svaigā pienākonstatētās mikrofloras sugas un daudzumi parādīti4. attēlā.No 4. attēla redzam, ka piena piesārņojums 18.6%apmērā no iegūtā nav sevišķi augsts, bet, analizējot tākvalitatīvo sastāvu, jākonstatē, ka piesārņotais pienssatur daudz cilvēkam un jaundzīvniekiem bīstamomikroorganismu. Starp tiem ir sastopami Staphylococcusspp. sugas pārstāvji, bet jo sevišķi bīstams ir Staphylococcusaureus jeb zeltainais stafilokoks, kas irdaudzu slimību, t.sk. gremošanas, elpošanas unreproduktīvās sistēmas slimību ierosinātājs. Ļoti biežišo ierosinātāju izolē govju tesmeņa iekaisumu gadījumos.Šo iekaisumu izārstēt ar parastām ārstniecībasmetodēm ir samērā grūti, pat ar antibiotikām, kurasorganiskajā lauksaimniecībā vispār ir ierobežotā lietošanā.Lai paaugstinātu Staphylococcus aureusierosināto mastītu ārstniecības efektivitāti, LLU ZC“Sigra” zinātnieku grupa (Jemeljanovs et al., 2000;Jemeļjanovs u.c., 2001; Jemeljanovs, Konosonoka,2002; Jemeļjanovs, 2002; Jemeljanovs et al., 2003)izstrādāja vakcīnu Staphylococcus aureus ierosinātomastītu ārstēšanai un profilaksei. Pēc slimu govjuapstrādes vai profilakses nolūkos vakcinētu dzīvniekuimūnstatusa pārbaudes konstatēts, ka neviens novakcinētajiem dzīvniekiem ar šā tipa mastītiem neslimoun to antivielu titri organismā saglabājas augstā līmenīilgstošu laiku. Līdztekus minētajiem mikroorganismiem4. attēlā redzam, ka svaigā pienā ir sastopami arīstreptokoki, mikrokoki un gramnegatīvā mikroflora. Šomikroorganismu iespējamā negatīvā ietekme uzpatērētāju organismu vēl ir jāpēta.6054.550Staphylococcus spp.40Staphylococcus aureus302018.91016.6Streptococcus spp.,Micrococcus spp.Gramnegat īvā mikroflora /Gramnegative microflora10014. att. Svaiga piena piesārņoto paraugu mikrofloras sastāvs organiskajā un konvencionālajā lauksaimniecībā, %.Fig. 4. Composition of microflora of polluted fresh milk samples in organic and conventional farming, %.LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-187


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāNo 3. tabulas varam secināt, ka aprīlī veiktajāsbarības analīzēs organisko skābju daudzums vairākkārtpārsniedz oktobrī konstatētos līmeņus, t.sk. arīlinolēnskābes un linolskābes līmeņus 2.5 reizes vairāk.Oktobrī arī citu organisko skābju līmeņi lopbarībā irievērojami augstāki. Tajā pašā laikā varam atzīmēt, kapienā aprīlī ir nedaudz zemāks holesterīna (19.38 mg100 ml-1) un piesātināto taukskābju līmenis (C4-C14 –1.73 g 100 g-1). Aprīlī slauktajā pienā 2.6 reizespaaugstinās C16-C18 piesātināto un 3.19 reizespolinepiesātināto taukskābju līmenis, kas ir saistāmsno barības devā ievadāmo koncentrātu daudzuma.Taukskābju līmenis govju pienā var variēt arī atkarībāno to šķirnēm. Šādas atšķirības ir konstatētas LLU ZC“Sigra”, analizējot 11 dažādu taukskābju daudzumupienā Latvijas brūnās un Holšteinas melnraibās šķirnesgovīm.Ir noteikta arī cieša korelatīva saistība starp pienatauku līmeni un holesterīna līmeni, līdz ar to patērētājsvar izvēlēties, kādu pienu lietot uzturā.Organiskā lauksaimniecībā ražotā gaļa sastāv nomuskuļiem, taukiem, subproduktiem un citiem dzīvniekusugai, vecumam un dzimumam raksturīgiem audiem, kasiegūti no veseliem dzīvniekiem, putniem. Šāda gaļa(audi) nesatur toksiskas, augšanu stimulējošas un taineraksturīgas vielas vai šūnas, medikamentu atlikumusun radionukleotīdus. Dzīvnieki tiek ēdināti pēc A vaiB sistēmas ar pilnvērtīgu barības devu bez ģenētiskimodificētiem organismiem un dzīvnieku sugai neraksturīgiemkomponentiem.Gaļa ir daudzu cilvēka organismam nepieciešamovielu avots. Ar to cilvēks uzņem olbaltumvielas, taukus,minerālvielas. Galvenais gaļā ir muskuļaudi. Gaļa ir viensno dārgākajiem olbaltumvielu produktiem, tāpēc svarīgatās izcelsme un kvalitāte.Liellopu gaļas ražošanai ir ievērojama nozīme valstsiedzīvotāju nodrošināšanā ar kvalitatīvu pārtiku novietējiem resursiem. Liellopu gaļu pārsvarā iegūst nopiena šķirņu ganāmpulkiem, brāķējot slaucamās govisun gaļai izaudzējot atražošanai nevajadzīgos jaunlopus,kā arī piena lopus krustojot ar gaļas šķirnes dzīvniekiem.Otrs virziens ir gaļas šķirņu liellopu audzēšana.Pagaidām šo dzīvnieku īpatsvars kopējā liellopupopulācijā Latvijā ir mazs. Latvijā kvalitatīvu liellopugaļu var iegūt no visām audzētām šķirnēm, sevišķispecializētajām gaļas šķirnēm. Kopumā vērtējot, visušķirņu jaunlopiem optimālos apstākļos ir augsts vidējaisaugšanas potenciāls (4. tabula) un labas gaļas īpašības.Katrs iedzīvotājs Latvijā gadā patērē 60 kg gaļas.Gaļa ir pārtikas produkts, ko iegūst galvenokārt nosiltasiņu dzīvniekiem – cūkām, liellopiem, aitām,putniem, medījumiem. To veido muskuļaudi un taukaudi.Gaļa ir nozīmīgs olbaltumu avots uzturā, un tajāvienmēr ir vairāk vai mazāk tauku. Ogļhidrātu gaļā ir ļotimaz. Vidēji liesā gaļā ir 19-23% olbaltumi, 1-10% tauki,71-77% ūdens.Organisms izmanto 97% gaļas olbaltumu un 25%saisaudu. Galvenie saisaudu olbaltumi ir kolagēns unelastīns, ko gremošanas fermenti sašķeļ vāji. Kolagēnspēc gaļas termiskās apstrādes un skābā vidē irsašķeļams daļēji. Elastīns ar gremošanas fermentiemnav sadalāms.Liellopu gaļā polinepiesātināto un piesātinātotaukskābju attiecība vidēji ir 0.05, cūkgaļā – 0.5, vistugaļā – 0.8.Gaļā ir daudz B grupas vitamīnu, bet A un C vitamīnsir tikai aknās un nierēs. Gaļa ir nozīmīgs dzelzs, fosfora,vara un mangāna avots uzturā. Liellopu gaļā ir 2 reizesvairāk dzelzs nekā cūkgaļā.Gaļa gandrīz pilnīgi tiek sagremota un uzsūkta. Toparasti uzsver kā gaļas labo īpašību. Taču uzturzinātniekijau sen ir atzinuši, ka zarnām ir vajadzīgas noteiktaapjoma darbības, tā ka produkta pilnīga uzsūkšanāsvairs nav pozitīvi izceļama īpašība.Gaļas garšu nosaka ekstraktvielas, kas muskuļaudosir 2.0-2.8%.Apkārtējās vides piesārņojums (svins, dzīvsudrabs,arsēns, pesticīdi, polihlorbifenili) vairāk uzkrājas aknāsun nierēs; muskuļaudos to ir maz.Gaļa, un it īpaši gaļas produkti, ir laba barotne mikrobiem.Tie ļoti ātri vairojas desās, gaļas salātos uncitos gaļas produktos, kas tiek turēti siltumā (Zariņš,Neimane, 2002).Liellopu gaļu vērtējām pēc šādiem rādītājiem: ķīmiskaissastāvs, sanitāri higiēniskais sastāvs, tehnoloģiskāsīpašības (ūdens saistīšanas spēja, pH, saistaududaudzums, tauku kvalitāte), organoleptiskās īpašības.4. tabula / Table 4Bullīšu dzīvmasas dinamika atkarībā no šķirnes konvencionālajā lauksaimniecībā, kg-1Dynamics of young bulls live weight depending on breed in conventional farming, kg-1Šķirne / BreedVecums mēnešos / Age in months7 12 18 24Latvijas brūnā / Latvian Brown 190 290 400 500Melnraibās / Black and White 210 325 430 525Aberdinanguss / Aberdinanguss 185 290 400 510Herefordas / Hereforde 190 300 430 540Limuzinas / Limusine 200 315 450 565Šarolē / Sharole 220 345 495 620LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-189


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāGaļas ķīmiskais sastāvs konvencionālajā lauksaimniecībā, %Meat chemical composition in conventional farming, %Dzīvnieku grupa /Animals groupSausna /Dry matter,%Olbaltumvielas /Protein,%Tauki /Fat,%5. tabula / Table 5Pelni /Ash,%LB šķirnes / Latvian Brown breed:bullīšiem / young bulls 24.75 20.71 2.99 1.06telēm / heifers 29.71 20.22 8.45 1.03Pirmās pakāpes (telēm) / First rank heifersHerefords x LB 28.43 20.91 6.46 1.06Dzīvnieku tauki būtiski ietekmē gaļas kvalitāti. Tauki,kas atrodas starp muskuļu šķiedrām (to sauc arī par gaļasmarmorizāciju), uzlabo gaļas garšu. Liellopu gaļas taukusastāvā ir palmitīnskābe, stearīnskābe, oleīnskābe u.c..Liellopu taukos ir maz polinepiesātināto taukskābju.Savos izmēģinājumos konstatējām, ka bullīšiem irlielāks gaļas iznākums nekā telītēm. Gaļas iznākumskautķermenī bullīšiem bija 43.15%, pirmpienēm 40.55%,telēm 37.74%. Gaļas kaloritāte 1 kg gaļas bija attiecīgi2517, 2898 un 3323 kkal. Gaļas ķīmiskais sastāvstīršķirnes un krustojuma dzīvniekiem parādīts 5. tabulā.Analizēts ir dzīvnieku garākais muguras muskulis(m.longissimus dorsi).No 5. tabulas datiem redzam, ka augstāka sausna irmuguras garajā muskulī telēm, kā arī tām ir vairākintramuskulāro tauku nekā bullīšiem.Novērtējot jaunlopu gaļas īpašības, konstatēti šādirādītāji (6. tabula).Kā svarīgākie gaļas kvalitāti raksturojošie lielumi iraminoskābju, t.sk. triptofāna un oksiprolīna līmeņi unto savstarpējās attiecības. Ja triptofāns ir muskuļaududaudzumu gaļā raksturojoša aminoskābe, tad oksiprolīnsir aminoskābe, kas raksturo saišu, skrimšļu,stiegru, saistaudu u.c. līdzīgu audu daudzumu gaļā, jebcitiem vārdiem – triptofāna līmeņa paaugstināšana gaļāir vēlams process. Ņemot vērā minēto un analizējot 6.tabulas datus, varam atzīmēt, ka triptofāna augstākaislīmenis – 346 (vienības) ir Latvijas brūnās šķirnesbullīšu gaļā, bet zemākais 312 – Latvijas brūnās šķirnestelītēm. Vidējā līmenī (320) triptofāna saturs ir Latvijasbrūnās un Herefordas šķirnes krustojuma telītēm.Analoģiska, tikai zemāka līmeņa dinamika novērojamaarī oksiprolīnam.Ūdens piesaistes spējai ir liela nozīme gaļas koloidāliķīmiskā stāvokļa raksturošanā. Gaļas spēju saistītūdeni ietekmē dzīvnieku dzimums, vecums, gaļasnogatavināšanas ilgums, pH u.c. rādītāji. Mūsu izmēģinājumātas svārstījās 52-64% robežās. Vislabāk ūdenipiesaista gaļa ar pH 6.3. Mūsu izmēģinājumā vistuvākoptimālai robežai ir LB šķirnes bullīšu gaļa.Zinātniskās izpētes darbā liellopu un cūkgaļasnovērtēšanā kā konvencionālās, tā arī organiskās lauksaimniecībassistēmā turpinās. Šī darba nobeigumā tiksiegūti jauni, svarīgi secinājumi un priekšlikumi, kas tiksatspoguļoti attiecīgās publikācijās.Minētie rezultāti par liellopu gaļas kvalitāti organiskajāun konvencionālajā lauksaimniecībā ir iegūti arvairāku zemnieku saimniecību un SIA īpašnieku palīdzību.Analogi tas arī ir ar cūkkopībā veicamo zinātniskodarbu atbalstu.LLU ZC “Sigra” veiktie pētījumi par cūku muskuļaudukvalitatīvajiem rādītājiem konvencionālajā unorganiskajā lauksaimniecībā parāda, ka to sastāvāietilpstošās olbaltumvielas un tauki atrodas dažādālīmenī (6. attēls).6. attēlā redzam, ka konvencionālajā lauksaimniecībāDzīvnieku grupa /Animals groupTriptofāns/TryptophanOksiprolīns/OxyprolineŪdenspiesaistesspēja /Waterbindingcapacity%Krāsa,ballēs/Colour inpointspH pēc48 st. /pH after 48hourspH pēc48 st. /pH after 48hoursLB šķirnes / LatvianBrown breed:bullīši / young bulls 346 76.8 64 359 6.40 6.55telītes / heifers 312 68.2 54 433 5.83 5.67F 1 telītes / F 1 heifers(Heref. x LB)Jaunlopu gaļas kvalitātes novērtējums konvencionālajā lauksaimniecībāEvaluation of young animals meat quality in conventional farming6. tabula / Table 6320 66.4 52 405 5.63 5.5510 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībā2521.32 21.67201510503.68olbaltumvielas / protein, % tauki / fat, %2.56Organiskajā lauksaimniecībā / Organic farmingKonvencionālajā lauksaimniecībā / Conventional farming6. att. Cūku muskuļaudu olbaltumvielu un intramuskulāro tauku saturs.Fig. 6. Pigs’ muscle tissue protein and intramuscular fat content.iegūtie cūku muskuļaudi satur 21.67% olbaltumvielu,bet organiskajā lauksaimniecībā iegūtie cūku muskuļaudi– 21.32%. Starpība nav liela. Toties intramuskulārotauku saturs organiskajā lauksaimniecībā iegūtos cūkukautķermeņos ir būtiski augstāks. Ar organiskālauksaimniecībā izaudzētu barību ēdināto cūku muskuļaudoskonstatētais paaugstinātais intramuskulārotauku saturs ir vērtējams ļoti pozitīvi (7. attēls), jo tie netikai uzlabo gaļas produktu sensorās īpašības – garšuun sulīgumu, bet samazina arī holesterīna līmeni cūkumuskuļaudos, un, kā raksta A. Aro, (Aro, 2000), veicinavispārēju holesterīna samazināšanos cilvēku uzturā unkavē saslimšanu ar sirds un asinsvadu slimībām.Nepieciešams ir arī izvērtēt cūku zemādas taukaudoskonstatēto svarīgāko taukskābju saturu un tosavstarpējās attiecības. Šie rādītāji saistībā ar iegūtiemzemādas taukaudiem organiskajā un konvencionālajālauksaimniecībā parādīti 8. attēlā.Kā redzams 8. attēlā, organiskajā lauksaimniecībāēdinot cūkas pēc jauktā ēdināšanas tipa (koncentrāti,sulīgā barība), vēlamo taukskābju – linolskābes unlinolēnskābes – līmeņi ir svārstīgi. Linolskābes līmenisir 3.9±0.79, bet linolēnskābes līmenis ir 3.2±0.12% nokopējo lipīdu daudzuma. Tajā pašā laikā stearīnskābes,kas ir mazāk vēlama, līmenis ir 16.6±0.56% vaiviszemākais no visiem, salīdzinot ar abiem pārējiemkonvencionālās ēdināšanas tipiem. Linolskābespieaugums abos konvencionālās ēdināšanas tipos irgandrīz 2 reizes lielāks, kas liecina par šīs taukskābessamērā augsto līmeni. Bez praktiskas atšķirības ir arīkonstatēts linolēnskābes līmenis visos trīs ēdināšanastipos. Zemādas tauku augstais stearīnskābes līmenisliecina par zemādas taukaudu iespējami nevēlamoietekmi uz patērētāja veselību.Jau iepriekš esam skatījuši jautājumu par liellopugaļā esošo aminoskābju nozīmīgumu cilvēka uzturā.Tikpat svarīgs šis jautājums ir, skatot cūku muskuļauduproteīna kvalitātes rādītājus, t.sk svarīgākajos – trip-4655.156484032241680holesterīns / cholesterol, mg%Organiskajā lauksaimniecībā / Organic farmingKonvencionālajā lauksdaimniecībā / Konventional farming7. att. Holesterīna saturs cūku muskuļaudos.Fig. 7. Cholesterol content in pigs’ muscle tissue.LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-1811


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībā2519.221.62016.6151053.977.63.2 3.12.80linolskābe / linoleic acid linolēnskābe / linolenic acid stearīnskābe / stearic acidOrganiskajā lauksaimniecībā ar jauktu ēdināšanas tipu / Organic farming with mixed feeding typeKonvencionālā laukasimniecībā ar jauktu ēdināšanas tipu / Conventional farming with mixed feeding typeKonvencionālā laukasimniecībā ar kombinētās spēkbarības ēdināšanas tipu / Conventional farming with combined concentrate feeding type8. att. Taukskābju saturs cūku zemādas taukaudos, %.Fig. 8. Fatty acids content in pigs’ hypodermic fat tissue, %.tofānu un oksiprolīnu. Šo aminoskābju līmenis cūkumuskuļaudos ir dots 9. attēlā.Kā redzam 9. attēlā, triptofāna līmenis cūkumuskuļaudos (m.longissimus dorsi) organiskajālauksaimniecībā ir tikai nedaudz augstāks (3.26±0.15g kg - 1) par triptofāna līmeni cūku muskuļaudos pēckonvencionālā lauksaimniecībā pieņemtās metodikasaudzētām cūkām (3.14±0.18 g kg -1 ). Tajā pašālaikā oksiprolīna līmenis organiskajā lauksaimniecībāir 1.24±0.06 g kg -1 , vai tas ir par 0.55 g kg -1 augstāksnekā konvencionālajā sistēmā izaudzētām cūkām.Protams, pēdējie rādītāji nav augsti, un patērētājanegatīva attieksme nebūtu sagaidāma.Kā viens no svarīgākajiem jautājumiem ir gaļasbakteriālais piesārņojums un tā vērtējums. Esam veikušiliellopu un cūku kautķermeņu mikrobiālā piesārņojumaizpēti, un jākonstatē, ka tas bīstami pārsniedz pieļaujamāsrobežas (Konošonoka, Jemeļjanovs, 2002). Kāpiemēru, kas raksturo šo apgalvojumu, varam ņemtmūsu pētījumu rezultātus par liellopu kautķermeņubakteriālo piesārņojumu tirdzniecības vietās – Rīgaspilsētas tirgos. Šāda piesārņojuma kaitīgā iedarbe irvienlīdz bīstama kā konvencionālajā, tā organiskajālauksaimniecībā iegūtai gaļai.Pētījumos noskaidrots, ka liellopu gaļas virsmasmikrobiālās kontaminācijas pakāpe (mikrobu skaits cm -2 )3.532.521.510.503.263.14triptofāns / tryptophane, g/kg1.240.69oksiprolīns / oxyproline, g/kgOrganiskajā lauksaimniecībā / Organic farmingKonvencionālajā lauksaimniecībā / Conventional farming9. att. Cūku muskuļaudu proteīna kvalitātes rādītāji.Fig. 9. Indices of the pigs’ muscle tissue protein quality.12 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāKVV / CFU cm-23500000300000025000002000000150000010000005000000A B C D sv.izcirsta /fresh cutoutmin./minimum max./maximum vid./averageuzglabāta /stored10. att. Liellopu kautķermeņu, svaigas un uzglabātas izcirstas gaļas virsmasmikrobiālā kontaminācija Rīgas centrāltirgū.Fig. 10. Microbial contamination of fresh and stored cut down meat surface ofcattle carcasses in the Riga central market.zināmā mērā ir atkarīga no gadalaika (apkārtējās videstemperatūras), gaļas transportēšanas un uzglabāšanasnoteikumu izpildes precizitātes.Konstatēts, ka gan uz kautķermeņu, gan izcirstasgaļas virsmas mikroorganismu daudzums straujipalielinās, iestājoties siltam laikam (maijs – jūlijs).Visbiežāk no liellopu gaļas virsmas izolēti Proteus spp.,Micrococcus spp. un Staphylococcus spp. dzimtumikroorganismi. Atsevišķos gaļas pārstrādes uzņēmumosražotā auksti kūpinātā cūkgaļā ir konstatētssevišķi bīstams mikroorganisms Listeria monocytogenes(Bērziņš, 2003). Svaigu un uzglabātu liellopugaļas kautķermeņu mikrobiālā kontaminācija parādīta10. un 11. attēlā.Apkārtējās vides temperatūras paaugstināšanāsvienlaicīgi ar pieļautajām kļūdām liellopu kautķermeņupirmapstrādē un transportēšanā un temperatūras režīmuneievērošana uzglabāšanas vietās paaugstina kautķermeņuvirsmas mikrobiālo piesārņojumu.10. attēlā ir redzams, ka visaugstākais mikrobiālaispiesārņojums (2.6 milj. max) ir konstatēts liellopukautķermeņu virsmas lāpstiņas (B) rajonā 25 cm 2laukumā. Otra visvairāk kontaminētā vieta ir krūšu kurvja(A) iekšpusē (1.2 milj. max). Daudz mazāks piesārņojumsskāris bļodas dobuma iekšējo malu (C) un muskulatūrasvirsmu gūžas apvidū (D). Ja vērtējam šo piesārņojumupēc minimāliem vai vidējiem rādītājiem, tad varamsecināt, ka tie nav pārāk augsti. Bet jārēķinās ar augstākopiesārņojuma līmeni, jo tie var izraisīt patērētājasaslimšanu ar augstāku ticamības pakāpi. Šajā attēlāKVV / CFU cm-23500000300000025000002000000150000010000005000000sv.izcirsta/ fresh cutoutuzglabāta /storedsv.izcirsta/ fresh cutoutuzglabāta /storedsv.izcirsta/ fresh cutoutuzglabāta /storedRīgas centrāltirgus /Riga central marketLubānas tirgus /Lubana marketPurvciema tirgus /Purvciema marketmin./minimum max./maximum vid./average11. att. Svaigas un uzglabātas liellopu gaļas virsmas mikrobiālā kontaminācija Rīgas tirgos.Fig. 11. Microbial contamination of fresh and stored beef surface in the Riga markets.LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-1813


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāredzam arī to, ka svaigi izcirstā gaļa ir nesalīdzināmimazāk bakteriāli piesārņota nekā 24 stundas uzglabātā.Līdzīga aina vērojama arī citos Rīgas tirgos (11. attēls).11. attēlā atainota izcirstas un uzglabātas gaļasbakteriālā piesārņotība Rīgas pilsētas tirgos pavasarī –aprīlī. Bīstami ir tas, ka Lubānas tirgū piesārņotībaslīmenis ir augsts svaigi izcirstai gaļai.No minētā izriet, ka higiēnas nosacījumu ievērošanadažos Rīgas tirgos netiek pildīta. Sevišķi tas attiecas uzuzglabātu kautķermeņu bakteriālo piesārņojumu. Tie tiekuzglabāti nepietiekami tīrās un dezinficētās telpās, topārvietošana pa tirgus paviljonu teritoriju notiek bezkautķermeņu pasargāšanas no putekļiem un netīrumiem.Netiek pietiekami veikta gaļas sadalīšanas vietu un attiecīgodarba rīku un instrumentu dezinfekcija. Sanitārihigiēnisko noteikumu neievērošana noved pie dažādarakstura patērētāja gremošanas trakta infekcijas slimībuizplatības. Ir zināmi saslimšanas gadījumi ar salmonelozi,šigelozi, kolibakteriozi u.c. Kā viens no infekcijas avotiemvar būt liellopu, cūku un putnu gaļa. Situācija var nopietnisarežģīties arī tādēļ, ka Rīgas pilsētas tirgos turpmāk vairsnebūs valsts veterinārā dienesta uzraudzības.Aprakstītās problēmas par gaļas mikrobiālo piesārņotībuun tās profilaktēšanu ir vienlīdz svarīgas kā konvencionālajā,tā organiskajā lauksaimniecībā strādājošajiemzemniekiem. Sevišķi tas ir svarīgi no ekonomiskāviedokļa, jo, lai dzīvnieku izaudzētu līdz realizācijasvecumam un kondīcijai, audzētājam ir jāieguldaievērojami līdzekļi un darbs, un, ja tas gatavas produkcijasstadijā tiek kontaminēts ar mikrofloru un nenonākrealizācijā, dzīvnieka audzētājs cieš ievērojamus zaudējumus.Analoģisku ainu novērojam arī attiecībā uz cūkgaļasmikrobiālo piesārņojumu. Visi novērojumi rāda, ka varamprognozēt arī to, ka kautķermeņi var būt kontaminēti armikroskopiskām sēnēm un izraisīt nopietnas slimībascilvēkiem. Bet pie šiem jautājumiem vēl jāstrādā…LLU Zinātnes centra “Sigra” vivārijā tika veikti izmē-24.06±0.31 23.98±0.26 21.53±0.59 21.69±0.46Sausna / Dry matter, % Kopproteīns / Total protein, %-0.73-9.37-9.211.57±0.08 0.84±0.09 65.62±0.06 56.25±0.03 102.18 92.97Koptauki / Total fat, g%(p


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībā3211.382.040linolēnskābes saturs oludzeltenumā / linolenic acidcontent in egg yolk, %450440430420450430holesterīna saturs oludzeltenumā / cholesterolcontent in egg yolk, mg%vistām izēdina konvencionāli ražoto barības līdzekļumaisījumu / conventionally produced feed mix wasfed out to layers13. att. Linolēnskābes un holesterīna saturs vistu olās.Fig. 13. Content of linolenic acid and cholesterol in eggs.ģinājumi ar gaļas putniem – tītariem. Noteicām to gaļaskvalitāti bioķīmiskā un sensorā vērtējumā. Eksperimentosiekļautie putni tika dalīti 2 grupās: pirmā grupatika ēdināta pēc organiskajā laukaimniecībā pielietojamāmmetodikām – pēc A un B sistēmas; otrajā grupāputni tika ēdināti pēc konvencionālajā sistēmā pieņemtāmmetodikām. Šajā eksperimentā iegūtie rezultāti doti 12. attēlā.Kā redzam 12. attēlā, sausnas un kopproteīna līmenitītaru gaļā kā konvencionālajā, tā arī organiskajālauksaimniecībā ražotā un izēdinātā lopbarība saglabājavienādi. Daudz labākus rezultātus ieguvām pēc organiskajālauksaimniecībā izaudzētās lopbarības izēdināšanastītariem attiecībā uz koptaukiem, holesterīnu ungaļas enerģētisko vērtību. Šajā izmēģinājuma grupāiegūtie rezultāti salīdzinājumā ar konvencionālajālauksaimniecībā ražotās lopbarības izēdināšanusamazināja koptauku līmeni gaļā par 0.73 g%; holesterīnalīmeni par 9.37 mg% un gaļas enerģētisko vērtību par9.21 kkal/100 g. Putnu gaļas kvalitātes indekss organiskāslauksaimniecības grupā palielinās par 11.04 ungaļas sensorā kvalitāte paaugstinās par 1.11 ballēm.Sakarā ar minēto varam izdarīt secinājumu, ka, ēdinottītarus ar organiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarību,to gaļas īpašības uzlabojās pēc visiem parametriem:koptaukiem, holesterīna, enerģētiskās vērtības, gaļasvistām izēdina organiskajā lauksaimniecībā ražotobarības līzekļu maisījumu / feed mix produced inorganic farming was fed out to layerskvalitātes indeksa un gaļas sensorām īpašībām pretkontroles grupu, kas tika ēdināta pēc konvencionālālauksaimniecībā pieņemtiem normatīviem. Analoģiskirezultāti iegūti arī vērtējot paipalu un pērļu vistiņu gaļasīpašības abu ēdināšanas sistēmu skatījumā. Turpmākgaitā izstrādājot jautājumus par organiskajā unkonvencionālajā lauksaimniecībā iegūto putnu produktivitātiun olu kvalitāti, bija jākonstatē, ka abu saimniekošanasveidu kvantitatīvā puse ir līdzīga, par to mēsvaram pārliecināties 7. tabulā.7. tabulā redzam, ka vistu produktivitāte – dējībasintensitāte – saglabājas vienā līmenī visu eksperimentalaiku abās sistēmās: kā konvencionālajā (90.71%), tāarī organiskajā (90.08%; p>0.05). Vienādā līmenī irproducēto olu svari (58.24 un 58.14 attiecīgi; p>0.05)un barības patēriņš 1 kg olu masas ražošanai (2.26 un2.27 attiecīgi; p>0.05).Kā pozitīvu rādītāju, kas ir sasniegts eksperimentāar dējējvistām, izvērtējot to olu sastāvā esošoslinolēnskābes un holesterīna saturu, varam atzīmētpirmā rādītāja pieaugumu un otrā rādītāja samazināšanosgrupā, kurā putni ēdināti pēc organiskālauksaimniecībā pieņemtās sistēmas. Tas redzams13. attēlā.13. attēlā redzam, ka linolēnskābes saturs to vistu7. tabula / Table 7Konvencionālajā un organiskajā lauksaimniecības sistēmāiegūtā putnu produktivitāte un barības patēriņšPoultry productivity and feed consumption in conventional and organic farmingRādītāji / IndicesKonvencionālāsaimniekošanassistēma / Conventionalfarming systemOrganiskāsaimniekošanassistēma / Organicfarming systemDējības intensitāte / Laying intensity, % 90.71 90.08Olu svars, g (vidējā olu masa) /Egg weight, g (average egg mass)58.24 58.14Barības patēriņš 1 kg olu masas ražošanai, kg /Feed consumption for 1 kg egg mass production, kg2.26 2.27p>0.05LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-1815


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībā21.51.41.61.81.910.500.790.520.460.450.450.430.56 0.99 1.45 1.69 1.94linolskābe putnu barībā / linolic acid in poultry feed, %holesterīns / cholesterol14. att. Linolskābes un holesterīna līmeņa izmaiņas olu dzeltenumā.Fig. 14. The linolic acid and cholesterol level in egg yolk.olu dzeltenumā, kuras ēdinātas ar konvencionālajālauksaimniecībā iegūtiem barības maisījumiem, veidoja1.38% no kopējā lipīdu daudzuma un tas ir zemāks paršo rādītāju to vistu olās, kuras bija ēdinātas ar organiskālauksaimniecībā ražoto barības līdzekļu maisījumu unsastādīja 2.04% no kopējā lipīdu daudzuma (p


LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāciju un līdz ar to nodrošina tās augstu kvalitāti un aizsargāsabiedrības veselību.6. Ir jāturpina dziļa zinātniska izpēte un jādodpadziļināti priekšlikumi par stāvokļa uzlabošanuorganiskajā un konvencionālajā lauksaimniecībā ražotāsdzīvnieku valsts produkcijas ražošanas ķēdes un riskafaktoru savstarpējas saistības likumsakarībām, sevišķuvērību pievēršot produkcijas gala produktam – pārtikai,ko veikalos vai tirgos iegādājas patērētāji, un jāveidospeciāla produktu atpazīstamības sistēma, lai varētukonstatēt kļūmes vai nepilnības, kas radušās iepriekšējosposmos.7. Kā svarīgu izpētes objektu nepieciešams atzītatliekvielu utilizācijas vai otrreizējās pārstrādes iespējumeklējumus un izstrādāt ieteikumus to realizācijai.PateicībaVēlos izteikt pateicību tiem cilvēkiem un iestādēm,kas veicināja un palīdzēja organizēt minētos izmēģinājumus:Cēsu rajona zemnieku saimniecības“Grantskalni” īpašniekam Verneram Blausam, Cēsurajona Zaubes pagasta kooperatīvās sabiedrībasvadītājai Aelitai Runcei, putnu fabrikām “Ķekava”un a/s “Balticovo”, a/s “Gaļas un piena rūpniecībasinženiercentrs”, a/s “RUKS” Cēsu un Jelgavas gaļaskombinātiem, kā arī cūkkopības kompleksu “Šķaune”,“Cirma” un “Mikelāni” vadībai, LLU Zinātnescentra “Sigra” Veterinārmedicīnas, Dzīvnieku pētniecībasnodaļu, Bioķīmijas, Mikrobioloģijas laboratorijupersonālam.Literatūra1. Adamovich, A., Gaile, Z. (2002) Alfalfa varietiesproductivity potential use in forage production systemsfriendly to environment. In: Scientific Aspects of organicfarming: Proceedings of the conference held in Jelgava,Latvia, March 21-22, 2002. Jelgava, pp. 63-68.2. Aro, A. (2000) Diet-associated changes in coronaryheart disease mortality. In: Animal products quality:Materials of International Scientific Conference,Sigulda, Latvia, September 15, 2000. Sigulda, pp. 31-33.3. Arsenos, G., Athanasiadou, S., Kyriazakis, I.(2001) Animal health and welfare issues arising fromorganic ruminant production systems. In: OrganicMeat and Milk from Ruminants: Book of Abstracts ofthe International Conference on Organic Meat andMilk from Ruminants Athens, Greece, 4 – 6 October2001. Athens, p. 9.4. Belicka, I., Legzdina, L. (2002) Hulless barley –the perspective cultivated cereal in organic farming.In: Scientific Aspects of organic farming: Proceedingsof the conference held in Jelgava, Latvia, March21-22, 2002. Jelgava, pp. 45-48.5. Bērziņš, A. (2003) Nepublicēti dati, personīgainformācija.6. Espejo Díaz, M., García Torres, S., López Parra,M. M., Robles Lobo, A., Izquierdo Cebrián, M. (2001)Effects of slaughtering weight and feeding system ongrowth and carcass characteristics of organic beef productionin Southwest Spain. In: Organic Meat andMilk from Ruminants: Book of Abstracts of the InternationalConference on Organic Meat and Milk fromRuminants, Athens, Greece, 4 – 6 October 2001. Athens,p. 30.7. Jemeļjanovs, A., Blūzmanis, J. (2000) Pienakvalitāte un tās uzlabošanas pamatprincipi. Lopkopībasgadagrāmata. Ozolnieki, 17.-26. lpp.8. Jemeljanovs, A., Bluzmanis, J., Mozgis, V. (2000)Udder inflammation prophylaxis by using vaccine. In:Symposium on Immunology of Ruminant MammaryGland, Stresa, 11-14 June 2000: Proceedings. Parma,pp. 446-447.9. Jemeljanovs, A., Bluzmanis, J., Mozgis, V. (2000)Cows udder inflammation, its causes, treatment andprevention. In: International Symposium ProspectsFor Sustainable Dairy Sector in The Mediterranean:Abstracts. Hammamet, Tunisia, p. 33.10. Jemeljanovs, A., Bluzmanis, J., Konosonoka, I.H., Eiduka, L., Drabe, D. (2001) Somatic cells count andbacterial pollution characterisation in raw milk. In: Bookof Abstracts of the 52nd Annual Meeting of EuropeanAssociation for Animal Production. Budapest, Hungary,26-29 August 2001. Wageningen, WageningenPers., p. 150.11. Jemeļjanovs, A., Blūzmanis, J., Konošonoka, I.H., Pūce, B. (2001) Staphylococcus aureus ierosinātatesmeņa iekaisuma ārstēšana un profilakse. Veterināraisžurnāls, Nr.1, 29.-31. lpp.12. Jemeljanovs, A., Miculis, J., Dulbinskis, J., Tamane,R. (2001) Content of heavy metals in animal products.In: Organic Meat and Milk from Ruminants:Book of Abstracts of the International Conference onOrganic Meat and Milk from Ruminants, Athens,Greece, 4 – 6 October 2001. Athens, p. 54.13. Jemeļjanovs, A., Blūzmanis, J., Konošonoka, I.H., Duļbinskis, J. (2002) Imunizācija – tesmeņa iekaisumuprofilkses efektīvākais pasākums. Starptautiskāszinātniskās konferences “Dzīvnieki. Veselība.Pārtikas higiēna.” raksti. Jelgava, 64.-69. lpp.14. Jemeljanovs, A., Konosonoka, I. H. (2002) Staphylococcusaureus prevalence in mastitic secret ofcows with udder inflammation. In: Book of abstracts ofWorld Veterinary Congress 27th September 25-29,2002. Tunis, Tunisia, p. 217.15. Jemeljanovs, A., Miculis, J. (2002) Establishingthe nutritional status of deer in Latvia. In: Organic meatand milk from ruminants: Proceedings of a joint internationalconference organised by the Hellenic Societyof Animal Production and the British Society of AnimalScience. EAAP publication No .106. The Netherlands:Wageningen Academic Publishers, pp. 229.-231.16. Jemeljanovs, A., Bluzmanis, J., Lusis, I. (2003)Mastitis bacteriological diagnosis and its specificprophylaxis in dairy cows. In: Farm animal reproduc-17


A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībātion: Reducing infectious diseases: Proceedings froma symposium at the Faculty of Veterinary Medicine,Jelgava, Latvia, January 22-23, 2003. Uppsala, pp.14-16.17. Konošonoka, I. H., Jemeļjanovs, A. (2002) Pienaun gaļas mikrobioloģiskais piesārņojums to realizācijasvietās. Starptautiskā konference EcoBalt’2002: Rīgā,2002. gada 7.-8. jūnijā. Rīga, 78.-79. lpp.18. Konošonoka, I. H., Jemeļjanovs, A. (2003)Pasterizēta piena mikrofloras kvantitatīvās un kvalitatīvāsizmaiņas uzglabāšanas temperatūras ietekmē.Starptautiskā konference EcoBalt’2003: Rīgā, 2003.gada 15.-16. maijā. II Stendu sesija. Rīga, 24.-25. lpp.19. Kouba, M. (2001) The product quality andhealth implications of organic products. In: OrganicMeat and Milk from Ruminants: Book of Abstracts ofthe International Conference on Organic Meat andMilk from Ruminants, Athens, Greece, 4 – 6 October2001. Athens, p. 22.20. Kravale, D., Adamovich, A. (2002) Forage legumesuse for silage production in biological farmingsystems. In: Scientific Aspects of organic farming:Proceedings of the conference held in Jelgava, LatviaMarch 21-22, 2002. Jelgava, pp. 92-95.21. Kristensen, E. S., Thamsborg, S. M. (2001) FutureEuropean market for organic produce from ruminants.In: Organic Meat and Milk from Ruminants:Book of Abstracts of the International Conference onOrganic Meat and Milk from Ruminants, Athens,Greece, 4 – 6 October 2001. Athens, p. 6.22. Lūsis, I., Jemeļjanovs, A., Antāne, V. (2002)Kalifornijas mastītu testa pielietojums regulārāmtesmeņa veselības pārbaudēm lielos govju ganāmpulkos.Starptautiskās zinātniskās konferences“Dzīvnieki. Veselība. Pārtikas higiēna.” raksti.Jelgava, 132.-136. lpp.23. Margerison, J. K., Edwards, R., Burke, J. (2001)Animal health and welfare of dairy cattle in organic milkproduction systems. In: Organic Meat and Milk fromRuminants: Book of Abstracts of the International Conferenceon Organic Meat and Milk from Ruminants,Athens, Greece, 4 – 6 October 2001. Athens, p. 18.24. Mariuzzo, D. M., Lobo, D. P., Lobo, R. B. (2001)The GAP Program: Implementation of EnvironmentalManagement Systems in Nerole Cattle Producers Farmsin Brazil. In: Organic Meat and Milk from Ruminants:Book of Abstracts of the International Conference onOrganic Meat and Milk from Ruminants, Athens,Greece, 4 – 6 October 2001. Athens, p. 47.25. Nicholas, P. K. (2001) Organic Dairy farming inNew Zealand. In: Organic Meat and Milk from Ruminants:Book of Abstracts of the International Conferenceon Organic Meat and Milk from Ruminants, Athens,Greece, 4 – 6 October 2001. Athens, p. 39.26. Noteikumi par obligātajām nekaitīguma prasībāmpārstrādei paredzētajam govs pienam. Ministrukabineta 1999. gada 12. oktobra noteikumi Nr. 347.Latvijas Vēstnesis, 1999. gada 15. oktobrī.27. Oosting, S. J., de Boer, I. J. M. (2001) Sustainabilityof organic dairy farming in the Netherlands.In: Organic Meat and Milk from Ruminants: Book ofAbstracts of the International Conference on OrganicMeat and Milk from Ruminants, Athens, Greece, 4 – 6October 2001. Athens, p. 15.28. Osītis, U., Strikauska, S., Grundmane, A. (2000)Lopbarības analīžu rezultātu apkopojums. Ozolnieki,62 lpp.29. Siardos, G. C. (2001) The Impact of OrganicAgriculture on Socio-economic Structures. In: OrganicMeat and Milk from Ruminants: Book of Abstracts ofthe International Conference on Organic Meat andMilk from Ruminants, Athens, Greece, 4 – 6 October2001. Athens, p. 24.30. Vigovskis, J. (2002) Dažādu bioloģiskās zemkopībassistēmu efektivitāte. Praktiskā bioloģiskā lauksaimniecībaLatvijā: Mācību palīglīdzeklis lauksaimniecībasmācību iestāžu audzēkņiem. Rīga, 80.-83. lpp.31. Weller, R. F. (2001) Systems for Organic Milkproduction. In: Organic Meat and Milk from Ruminants:Book of Abstracts of the International Conferenceon Organic Meat and Milk from Ruminants, Athens,Greece, 4 – 6 October 2001. Athens, p. 12.32. Wright, I. A., Louloudis, L., Zervas, G. (2001)The development of sustainable farming systems andthe challenges producers in the EU. In: Organic Meatand Milk from Ruminants: Book of Abstracts of theInternational Conference on Organic Meat and Milkfrom Ruminants, Athens, Greece, 4 – 6 October 2001.Athens, p. 8.33. Zariņš, Z., Neimane, L. (2002) Uztura mācība.(Ceturtais, pārstrādātais un papildinātais izdevums.)Rasa ABC, 416 lpp.34. Емельянов, А. (1990) Оценка и отбор быковпроизводителейна устойчивость к болезням: Дис.д-ра с.-х. наук. Сигулда, 343 c.18 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


Ī. Vītiņa et al. Organiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitātiOrganiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarības līdzekļu ietekmeuz vistu produktivitāti un olu kvalitātiInfluence of Feedstuffs Produced in Organic Farming onLayers’ Productivity and Egg QualityĪra Vītiņa, Aleksandrs Jemeļjanovs, Jānis MičulisLLU Zinātnes centrs “Sigra”, e–pasts: sigra@lis.lvResearch Centre “Sigra”, LLU, e–mail: sigra@lis.lvAbstract. In layer feeding, the effectiveness of a feed mix elaborated on a basis of feedstuffs produced in organicfarming was compared with a feedstuffs mix of an analogous composition and value produced in conventionalfarming. By feeding out an organic farming feedstuffs mix to layers the laying intensity reached on average 91.90%,egg mass was 57.92 g, feed consumption for 1 kg of egg mass production was 2.27 kg, and costs of feed for 1 kg eggmass production was 0.39 LVL. Feeding out the organic farming feedstuffs mix to layers did not influence the layers’productivity but improved the egg quality compared to the mix based on conventionally produced feedstuffs. Theamount of n–3 fatty acids in egg yolk increased by 0.72% (p


Ī. Vītiņa et al. Organiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitātiizstrādāja barības maisījuma sastāvu, kas saturēja LRMinistru kabineta noteikumu Nr. 514 “Bioloģiskāslauksaimniecības produktu aprites un sertifikācijas kārtība”4. un 5. pielikumā (“Latvijas Vēstnesis”, 03.12.2002.)norādītos organiskā lauksaimniecībā ražotos un atļautoslopbarības līdzekļus. Izstrādātā barības maisījumasastāvā bija šādi organiskās lauksaimniecības saimniecībāsražotie lopbarības līdzekļi: kvieši, mieži, griķi,rapšu rauši, rapšu eļļa un atļautie lopbarības līdzekļi:vitamīni, mikroelementi, krīts u.c.Kontroles grupas vistām izēdināja barības maisījumu,kura sastāvā organiski ražoto barības līdzekļu vietābija attiecīgie konvencionāli ražotie kvieši, mieži, rapšueļļa u.c.barības līdzekļi. Jānorāda, ka konvencionāli ražotobarības līdzekļu maisījumā bija iekļauti arī importa sojasspraukumi. Turpretim organiski audzēto barības līdzekļumaisījumā izmēģinājuma grupas vistu ēdināšanai sojasspraukumu vietā bija izmantoti organiskā saimniecībāizaudzēto griķu milti un rapšu rauši.Izmēģinājuma periodā uzskaitīja, aprēķināja unanalizēja barības maisījuma sastāvu, patēriņu, izmaksas,vistu dējību, olu masu un bioķīmisko sastāvu. Barībaslīdzekļu un olu bioķīmiskās analīzes veica LLU ZC“Sigra” Bioķīmijas laboratorijā pēc LATAK veiktajāakreditācijas procesā akceptētām metodēm. Taukskābjusaturu vistu olās noteica ar gāzu hromatogrāfa (HP 6890)un masu selektīva detektora (Hewlett Packard 5973)iekārtu. Pēc metodikas (Matiseks u. c., 1998) taukskābjusaturs ir noteikts kopējo lipīdu daudzumā, kuru saturattiecīgi analizētais paraugs. Holesterīnu noteicaspektrofotometriski pēc Blūra metodes (Методическиеуказания, 1973).Iegūtie rezultāti apstrādāti statistiski, izmantojotSPSS 8.0 programmu paketi.Rezultāti un diskusijaIzstrādājot barības maisījumu sastāvu 2.grupasvistu ēdināšanai, konstatējām, ka organiskās lauksaimniecībassaimniecībā audzēto kviešu un miežu barībasvērtība pēc sausnas, kopproteīna, koptauku un koppelnusatura bija līdzvērtīga attiecīgi konvencionāliražotiem kviešiem un miežiem (2. tabula). Turpretimorganiskā tipa saimniecībās audzētos un iegūtos rapšuraušos bija par 2.13% un griķu miltos – par 1.60% zemākskopproteīna līmenis, bet attiecīgi par 2.28% un 0.30%augstāks koptauku daudzums nekā raušos un griķumiltos, kas iegūti no konvencionāli audzētiem barībaslīdzekļiem (p


Ī. Vītiņa et al. Organiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitātiRādītājiParameters1. grupa – kontrole1st group – control2. grupa – izmēģ.2nd group – trialDējības intensitāte, %Laying intensity, %90.71±1.01 91.90±0.97 + 1.19Vidējā olu masa, gAverage egg mass, g58.24±0.26 57.92±0.38 -0.32Olu čaumalas biezums, µShell thickness, µ372.50±3.20 380.00±3.22 +7.5Barības patēriņš 1000 olu ražošanai, kgFeed consumption per 1000 eggs, kg132 131 -1.0Barības konversija, kg kg -1Feed conversion, kg kg -1 2.26 2.27 +0.01Barības izmaksas, LVL / Costs of feed, LVL:– 1000 olu ražošanai / per 1000 eggs 22.68 22.56 -0.12– 1 kg olu masas ražošanai / per 1 kg eggmass productionVistu produktivitāte, barības patēriņš un izmaksasProductivity of layers, consumption and costs of feed± pret kontroli± to control0.39 0.39 –3. tabula / Table 3sagatavotā organiskās lauksaimniecības barībaslīdzekļu maisījumā.2. grupas vistām, izēdinot organiski audzēto barībaslīdzekļu maisījumu, dējības intensitāte vidēji bija 91.90%,vidējā olu masa – 57.92 g un barības patēriņš1 kg olu masas ražošanai – 2.27 kg (3. tabula). Norādītieizmēģinājuma grupas vistu produktivitātes rādītāji iraugsti un vistu produktivitātes līmenis bija praktiskilīdzvērtīgs kontroles grupas vistu produktivitātei. Tajāskaitā arī barības izmaksas 1 kg olu masas ražošanaikontroles un izmēģinājuma grupām bija praktiskivienādas, jo sagatavoto barības maisījumu cenustarpība nebija būtiska.Lai gan vidējais olu masas lielums 1. un 2. grupasvistām bija praktiski līdzīgs, tomēr olu masas bioķīmiskaissastāvs starp grupām bija nedaudz atšķirīgs.Tā organiskās lauksaimniecības barības līdzekļumaisījumu izēdināšana 2. grupas vistām paaugstinājasausnas (par 5.93%, p


Ī. Vītiņa et al. Organiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitāti5. tabula / Table 5Taukskābju (% no kopējo lipīdu daudzuma) un holesterīna (g kg -1 ) saturs vistu olāsContent of fatty acids (% of total lipids) and cholesterol (g kg-1) in layer eggsRādītājiParameters1. grupa – kontrole /1st group– control2. grupa –izmēģinājuma /2nd group – trial± pret kontroli /± to controlPiesātinātās taukskābes / Saturated fatty acidsMiristīnskābe C14:0 / Myristic acid 0.34±0.03 0.32±0.02 -0.02Palmitīnskābe C16:0 / Palmitic acid 24.47±0.21 23.22±0.22 -1.25Stearīnskābe C18:0 / Stearic acid 8.09±0.11 9.93±0.10 +1.84Kopā / Total 32.90 33.47 0.57Mononepiesātinātās taukskābes / Monounsaturated fatty acidsPalmitoleīnskābe C16:1 / Palmitoleic acid 3.94±0.06 3.50±0.04 -0.44Oleīnskābe C18:1 / Oleic acid 43.39±0.94 42.34±0.95 -1.05Eikosenskābe C20:1 / Eikosenic acid 0.26±0.03 0.25±0.02 -0.01Kopā / Total 47.59 46.09 -1.50Polinepiesātinātās taukskābes / Polyunsaturated fatty acidsLinolskābe C18:2, n–6 / Linoleic acid 14.14±0.12 14.29±0.11 +0.15Linolēnskābe C18:3, n–3 / Linolenic acid 1.38±0.03 2.04±0.02 0.66Arahidonskābe C20:4, n–6 / Arahidonic acid 1.14±0.01 1.21±0.02 +0.07Eikosapentānskābe C20:5, n–3 /0.10±0.001 0.12±0.001 +0.02Eicosapentaenoic acidDokosapentānskābe C22:5, n–3 /Docosapentaenoic acid0.27±0.01 0.27±0.01 –Dokosaheksānskābe C22:6, n–3 /Docosahexaenoic acid2.38±0.04 2.42±0.02 0.04Kopā / Total 19.41 20.35 0.94Holesterīns / Cholesterol 4.50±0.02 4.33±0.03 -0.17Σ Polinepiesātinātās taukskābes : Σ Piesā-tinātās taukskābes /Σ Polyunsaturated fatty acids : Σ Saturated fattyacids1:0.58 1:0.61kvalitāti novērtē pēc to sastāvā esošo polinepiesātinātoun piesātināto taukskābju daudzuma attiecības.1. grupas vistu olu dzeltenumā polinepiesātināto unpiesātināto taukskābju attiecība bija 1:0.58, 2. grupasvistu olu dzeltenumā attiecīgi 1:0.61 (5. tabula).Jānorāda, ka 2. grupas vistu olās šo taukskābjuattiecība nedaudz pārsniedz rekomendēto polinepiesātinātoun piesātināto taukskābju attiecībulīmeni, t.i., 0.59 (Farrell, 1997).Tas norāda, ka 2. grupas vistu olās ir cilvēku uzturāun veselībai labvēlīgāka taukskābju attiecība. Proti,2. grupas vistu olu kvalitāte ir augstāka par 1. grupasvistu olu kvalitāti.Ļoti liela nozīme pārtikas produktos, tajā skaitā arīolās, ir n–3 (apzīmē arī omega–3) grupas taukskābjulinolēnskābes, eikosapentānskābes un dokosaheksānskābesdaudzumam. Šīs taukskābes novērš riskafaktorus, kas izraisa sirds, asinsvadu, aknu, plaušu,locītavu un citu slimību rašanos (Farrell, 1998).Kopējais n–3 taukskābju grupas saturs kontrolesgrupas vistu olu dzeltenumā vidēji bija 4.13% no kopējolipīdu daudzuma. Izmēģinājuma grupas vistu oludzeltenumā n–3 taukskābju saturs 4.85%, tas ir, par0.72% (p


Ī. Vītiņa et al. Organiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitāti6. tabula / Table 6n-3 (omega-3) un n-6 (omega-6) taukskābju saturs olu dzeltenumā(% no kopējiem lipīdiem) un olu masā (gramos)The content of n-3 (omega-3) and n-6 (omega-6) fatty acids in the egg yolk(% of total lipids) and in egg mass (gramm)RādītājiParameters1. grupa – kontrole1st group – contrololu dzeltenumā,% /in egg yolk, %olu masā, g /in eggmass, g2. grupa – izmēģinājuma2nd group – trialolu dzeltenumā,% / in eggolu masā, g /in egg yolk, mass, g%n–3 (omega–3) taukskābes / n–3 (omega–3) fatty acids:linolēnskābe / linolenic acid 1.38±0.01 0.056 2.04*±0.02 0.094eikosapentānskābe / eicosapentaenoic acid 0.10±0.001 0.004 0.12±0.001 0.006dokosapentānskābe / docosapentaenoic 0.27±0.01 0.011 0.27±0.01 0.012dokosaheksānskābe / docosahexaenoic acid 2.38±0.04 0.097 2.42±0.02 0.112n–3 taukskābju kopējā summa / total n–3 4.13 0.168 4.85* 0.224fatty acidseikosapentānskābes un dokosaheksānskābessumma / total eicosapentaenoic anddocosahexaenoic acids2.48 0.101 2.54 0.118n–6 (omega–6) taukskābes / n–6 (omega–6) fatty acids:linolskābe / linoleic acid 14.14±0.12 0.575 14.29±0.11 0.660arahidonskābe / arachidonic acid 1.14±0.01 0.046 1.21±0.02 0.056n–6 taukskābju summa / total n–6 fatty acids 15.28 0.621 15.55 0.716Σn–6:Σn–3 3.69:1 3.69:1 3.21:1 3.20:1Linolskābe:linolēnskābi /10.25:1 10.26:1 7.00:1 7.02:1Linoleic acid:linolenic acid* – ticamība ar kontroles grupu p


Ī. Vītiņa, et al. Organiskā lauksaimniecībā ražoto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitātiW. (2002) Profitability of organic egg production oncommercial farms in Germany. Archiv für Geflügelkunde.11 th European Poultry Conference. Abstracts.6–10 September 2002. Bremen, p. 142.6. Jemeļjanovs, A. (2002) Scientific motivation ofanimal food production in organic farming and its developmentin relation to public expectations. Scientificaspects of organic farming. Proceedings of the conferenceheld in Jelgava, Latvia, March 21–22, 2002,pp. 17–20.7. LR Ministru kabineta noteikumi Nr. 514 “Bioloģiskāslauksaimniecības produktu aprites un sertifikācijaskārtība 2002. g. 26. nov. 4. pielikums “Lopbarībaslīdzekļi”; 5. pielikums “Lopbarības piedevas unlopbarības gatavošanai izmantojamie līdzekļi”; 8. pielikums“Lauksaimniecības dzīvnieku novietņu unpastaigu laukumu minimālās prasības”. Latvijas Vēstnesis,Nr. 176, 03.12.2002.8. Matiseks, R., Šnēpels, F. M., Šteinere, G. (1998)Pārtikas analītiskā ķīmija. Pamati, metodes, lietošana.Rīga: 77.–82., 356.–379. lpp.9. Mетодические указания по исследованиюлипидного обмена у сельскохозяйственныхживотных. (1973) Под ред. Шманенкова Н. А.,Алиева А. А. Боровск: стр. 31–42.24 LLU Raksti 12 (308), 2004; 19-24 1-18


I. H. Konošonoka, A. Jemeļjanovs Svaiga govs piena kvalitāti ietekmējošie mikrobiālie faktoriSvaiga govs piena kvalitāti ietekmējošie mikrobiālie faktoriMicrobial Factors Affecting the Quality of Raw Cow ’ s MilkInāra Helēna Konošonoka, Aleksandrs JemeļjanovsLLU Zinātnes centrs “Sigra”, e–pasts: sigra@lis.lvResearch Centre “Sigra”, LLU, e–mail: sigra@lis.lvAbstract. In total, 713 bulk milk samples and 92 quarter milk samples were investigated using conventionalbacteriological methods at the Department of Veterinary Medicine of the Research Centre “Sigra” of the LatviaUniversity of Agriculture. Bulk milk samples did not exceed the permissible level of microbial contamination in70.4% of all cases, but in 29.6% of cases it was exceeded. The average bacterial counts in bulk milk samples were2 241 400 CFU ml -1 , which points to violation of the veterinary sanitary regulations in the milking process.Staphylococcus spp. were isolated from 96.3% of quarter milk samples. Using the BBL Crystal IdentificationSystem for gram-positive microorganisms, some Staphylococcus species were identified – coagulase positiveStaphylococcus aureus and coagulase negative Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus simulans, Staphylococcushyicus, Staphylococcus xylosus. The numbers of staphylococci in the quarter milk samples weredifferent. In 46.0% of cases they exceeded 2 000 cfu ml -1 , which suggests subclinical udder inflammations. Thesomatic cell count in quarter milk samples with the number of staphylococci over 2 000 cfu ml -1 was 3.1 timeshigher compared to samples with the number of staphylococci below 2 000 cfu ml -1 .Key words: cow’s milk quality, bacterial pollution.IevadsDzīvnieku izcelsmes pārtikas produkti, kas veidoapmēram 90% no cilvēku ēdienkartes, ir gaļa, zivis, olas,piens un to produkti. Tie visi satur olbaltumvielas uncitus organiskus savienojumus ar augstu bioloģiskuvērtību [1.]. Dzīvnieku piens un tā produkti ir barojošiun veselīgi. Latvijā uzturā galvenokārt tiek lietots govspiens. Tas satur aptuveni 12.8% sausnas, kas sastāvno olbaltumvielām, ogļhidrātiem, taukiem, minerālvielām,vitamīniem u.c. vielām. Pienā identificētiaptuveni 250 ķīmisku komponentu [14.]. Viena novērtīgākajām piena sastāvdaļām ir olbaltumvielas: 0.4%albumīns, 0.1% globulīni un 2.6% kazeīns. Kalcijs, kasir aptuveni 120 mg 100 ml piena, pilnīgi nodrošinaaugoša organisma prasības. Piens ir teicams E vitamīna,riboflavīna, tiamīna, pantotēnskābes u.c. vitamīnuavots. Tāpēc pienu un tā produktus plaši izmantouzturā, sevišķi svarīgi to lietot bērnu un pusaudžuvecumā.Vienlaikus piens un tā produkti ir piemērota barotneapkārtējās vides mikroorganismu augšanai un attīstībai,jo satur pietiekami ūdeni, gaisu, kas nepieciešamsaerobo baktēriju attīstībai, dažādas organiskās vielas,kas tiek izmantotas kā enerģijas avots mikroorganismumetabolisma procesos. Piens nodrošina ar barībasvielām arī pašas prasīgākās, piemēram, Leuconostocun Lactobacillus ģinšu baktērijas, kuru attīstībainepieciešams 19 dažādu aminoskābju, 10 dažādu,galvenokārt B grupas, vitamīnu, purīni un pirimidīni.Piena pH ir 6.6–7.2, kas ir optimāls lielākās daļasbaktēriju augšanai [7., 6.].Mikroorganismu darbības rezultātā pienam izmaināsgarša, smarža, skābums [3., 5.], jo mikroorganismuLLU Raksti 12 (307), 2004; 25-29 1-18fermenti šķeļ piena cukurus, olbaltumvielas, taukus līdzvienkāršākiem ķīmiskiem savienojumiem [12.]. Jo lielāksir mikroorganismu kopējais skaits, jo pienā izteiktāk norisbioķīmiskās izmaiņas. Tāpēc, lai iegūtu augstvērtīguun kvalitatīvu produktu, ir būtiski iegūt pienu ar zemukopējo mikroorganismu skaitu un pārstrādes, transportēšanasun uzglabāšanas laikā nodrošināt šā skaitanemainīgumu.Cits būtisks piena kvalitātes rādītājs ir somatiskošūnu daudzums pienā. Somatiskās šūnas ir govs organismašūnas, t.sk. leikocīti, tesmeņa audu epitēlijašūnas, eritrocīti. Somatisko šūnu daudzumu pienāietekmē vairāki faktori – govs šķirne, vecums, laktācijasperiods, produktivitāte, slaukšanas veids, ēdināšanau.c. Tomēr būtiskākais somatisko šūnu daudzumuietekmējošais faktors ir tesmeņa iekaisumi, jo šo procesupavada fagocitoze, ap iekaisuma perēkli pastiprinātikoncentrējas leikocīti. Patogēnām baktērijām iekļūstottesmenī, somatisko šūnu skaits var palielināties līdz600 000 ml -1 , slimības akūtā fāzē līdz vairākiem miljoniemšūnu ml -1 . Tādējādi somatisko šūnu skaits pienā ir govstesmeņa veselības indikators [9.].Latvijas Republikas Ministru kabineta 2001. gada20. novembra 491. noteikumi paredz obligātās nekaitīgumaprasības pārstrādei paredzētajam govs pienam.Pārejas periodā līdz 2006. gada 1. janvārim ir atļautspieņemt pārstrādei pienu, kurā baktēriju kopskaitsnedrīkst pārsniegt 500 000 ml -1 , bet somatisko šūnuskaits – 450 000 ml -1 . Pakāpeniski šīs robežassamazināsies attiecīgi līdz 100 000 baktērijām un 400000 somatiskām šūnām ml -1 [13.]. Šīs prasības irzinātniski pamatotas un praktiski realizējamas.Īpaši svarīgs ir jautājums par cilvēkam patogēniem25


I. H. Konošonoka, A. Jemeļjanovs Svaiga govs piena kvalitāti ietekmējošie mikrobiālie faktorimikroorganismiem pienā un tā produktos. Slaukšanaslaikā pienā var nokļūt klīnisko un subklīnisko tesmeņaiekaisumu ierosinātāji: Staphylococcus aureus (Staph.aureus) un citu Staphylococcus sugu baktērijas, Streptococcusagalactiae, Streptococcus dysgalactiae,Streptococcus uberis, Corynebacterium pyogenes,Actinomyces pyogenes, Escherichia coli, Klebsiellapneumonia, Salmonella spp. u.c. baktērijas, kas irpatogēnas arī piena patērētājam [8.]. Antropozoonožuierosinātāji – Listeria monocytogenes, Campylobacterjejuni, Yersinia enterocolitica, Mycobacterium tuberculosis,Brucella abortus, Salmonella dublin u.c. vartikt pārnesti cilvēkam ar govs pienu [6.].Latvijā veiktie pētījumi liecina, ka 37.5% koagulāzespozitīvā Staph. aureus celmu ir enterotoksigēni un līdzar to bīstami piena patērētājiem [10., 11.]. Enterotoksīnusgalvenokārt producē Staph. aureus, tomēr ir pētījumi,ka arī koagulāzes negatīvie Staph. intermedius unStaph. hyicus var veidot enterotoksīnus [2.].Mūsu darba mērķis bija noskaidrot un izvērtēt svaiga,termiski neapstrādāta piena mikrobiālo piesārņojumu,īpašu uzmanību pievēršot Staphylococcusģints baktēriju sastopamībai un skaitam pienā.Materiāli un metodesPētījumi veikti no 2002. gada jūlija līdz decembrim.Kopējā baktēriju skaita pētījumiem izmantoti 713 diviempiena pārstrādes uzņēmumiem nododamā koppienaparaugi, kas ņemti dažādās Rīgas, Cēsu un Gulbenesrajonu zemnieku saimniecībās. Staphylococcus ģintssugu sastopamības noskaidrošanai Aizkraukles, Cēsuun Rīgas rajona zemnieku saimniecību ganāmpulkosaseptiski paņemti 23 govju 92 atsevišķu tesmeņaceturkšņu piena paraugi. Baktēriju kopskaita noteikšanaun Staphylococcus ģints sugu identificēšana veiktaLatvijas Lauksaimniecības universitātes Zinātnes centra“Sigra” Veterinārmedicīnas nodaļā. Baktērijukopskaits kvv ml -1 (koloniju veidojošās vienības 1 mlpiena) noteikts uz piena agara barotnes Petri platēs.Mikroorganismi kultivēti aerobos apstākļos 30°Ctemperatūrā 72 stundas. Pēc koloniju skaita uz platēmun izvēlētā atšķaidījuma aprēķināts mikroorganismukopskaits 1 ml piena.Staphylococcus sugu izolēšanai, skaitīšanai undiferencēšanai 0.05 ml piena parauga uzsēts uz gaļaspeptona agara ar 5% liellopu asins piedevu, Bairda–Parkera agara un mannitola sāļu agara barotnēm (BBL,Becton Dickinson, USA). Uzsētās plates inkubētas 37°Ctemperatūrā 48 stundas. Uzsējumu bakterioloģiskāreģistrācija veikta pēc 24 un 48 stundām. Uz Bairda–Parkera barotnes uzaugušajām stafilokoku kolonijāmveikta koagulācijas reakcija. Reakcijai lietots truša asinsplazmas sausais preparāts. Staph. aureus pierādīšanaiizmantots lateksa aglutinācijas tests Pastorex Staph-Plus (Bio-Rad, FRANCE). Koagulāzes negatīvo stafilokokusugas identificētas, izmantojot firmas BectonDickinson BBL Crystal grampozitīvo baktēriju identifikācijassistēmu, kurā iekļauti vairāku substrātu fermentācijas,oksidācijas, šķelšanas un hidrolīzes testi.Mikroorganismus identificē, salīdzinot iegūtos reakcijurezultātus ar datu bāzē esošajiem.Somatisko šūnu skaits koppiena paraugos noteikts a/s“Siguldas CMAS”, izmantojot iekārtu “Somacount 300”.Iegūto datu statistiskā apstrāde tika veikta, izmantojotSPSS 8.0 programmu paketi.Rezultāti un diskusijaLai izvērtētu analizētā piena mikrobiālo kvalitāti,koppiena paraugi atkarībā no kopējā baktēriju skaitasadalīti grupās (1. att.).Iegūtie rezultāti rāda, ka 33.8% koppiena paraugubija atbilstoši obligātajām nekaitīguma prasībām,34.53433.834.1līdz 100 000 kvv ml-1/ to100 000 cfu ml-133.5%3332.532.1no 100 000 līdz 500 000kvv ml-1/ from 100 000to 500 000 cfu ml-132virs 500 000 kvv ml-1/over 500 000 cfu ml-131.53111. att. Koppiena paraugu iedalījums grupās, atkarībā no baktēriju skaita (%).Fig. 1. Groups of bulk milk samples according to bacterial count (%).26 LLU Raksti 12 (308), 2004; 25-29 1-18


I. H. Konošonoka, A. Jemeļjanovs Svaiga govs piena kvalitāti ietekmējošie mikrobiālie faktoriBaktēriju skaits koppiena paraugos pa mēnešiemBacterial count in bulk milk samples in different months1. tabula / Table 1Mēnesis /MonthJūlijs /JulySeptembris /SeptemberOktobris /OctoberNovembris /NovemberKoppienaparaugu skaits /Number of bulkmilk samplesBaktēriju skaits, tūkstošos /Bacterial counts, thousandsminmaxvidējie/average105 3 28 000 1658.2 ± 353.3260 1 65 000 3545.3 ± 597.6224 1 36 000 1205.1 ± 251.9124 1 50 000 1873.5 ± 500.2nepārsniedzot 100 tūkstošus baktēriju kvv ml -1 piena,32.1% paraugu saturēja no 100 001 līdz 500 000 baktērijukvv ml -1 piena, bet 34.1% piena paraugu bija nekvalitatīvi,jo saturēja vairāk nekā 500 tūkstošus baktērijukvv ml -1 piena. Saskaņā ar iepriekš minētajiem noteikumiemšādu pienu nav atļauts pieņemt pārstrādesuzņēmumos termiski apstrādātu piena produkturažošanai.Baktēriju skaits koppiena paraugos (1. tabula)2002. gada jūlija, septembra, oktobra un novembramēnešos atšķīrās statistiski būtiski (p=0.022


I. H. Konošonoka, A. Jemeļjanovs Svaiga govs piena kvalitāti ietekmējošie mikrobiālie faktoriIzolēto Staphylococcus ģints mikroorganismu skaits (kvv ml-1)Count of isolated Staphylococcus spp. (cfu ml-1)3. tabula / Table 3Izolētie mikroorganismi /Isolated micro-organismsKoagulāzes negatīviestafilokoki / Coagulasenegative staphylococciStaphylococcus aureus /Staphylococcus aureusKoagulāzes negatīvostafilokoku unStaphylococcus aureusasociācija /Association of coagulasenegative staphylococciand Staphylococcusaureusn Min MaxVirs 2 000 kvv ml -1 /Vidējais / Over 2 000 cfu ml -1Average n %42 20 6 200 1 540.0 ± 207.7 13 31.039 140 28 000 4 879.8 ± 859.4 25 64.19 1 300 11 300 4 495.7 ±1080.93 33.3Cilvēkam un dzīvniekiem patogēnais koagulāzespozitīvais Staph. aureus tika izolēts no 39 (43.3%)ceturkšņu piena paraugiem. Šī mikroorganismanokļūšana koppienā ir nopietns drauds cilvēkaveselībai, jo apmēram puse Staph. aureus producēcilvēkam bīstamus enterotoksīnus, kas izsauc organismaintoksikāciju.Koagulāzes negatīvo stafilokoku un Staph. aureusasociācijas tika izolētas 8 (10.0%) gadījumos, kas liecinapar dažādu stafilokoku sugu simbiozi.Izolēto stafilokoku skaits bija dažāds (3. tabula).Viszemākais bija vidējais koagulāzes negatīvostafilokoku skaits, bet visaugstākais – vidējais Staph.aureus skaits (p=0.03


I. H. Konošonoka, A. Jemeļjanovs Svaiga govs piena kvalitāti ietekmējošie mikrobiālie faktori4. tabula / Table 4Staph.aureus un somatisko šūnu daudzumi ceturkšņu piena paraugosCorresponding Staph.aureus and somatic cell counts in quarter milk samplesStafilokoku skaits,kvv ml -1 /Somatisko šūnu skaits /Somatic cell countCount of staphylococci,cfu ml -1 n min max vidējais / averageLīdz 2 000 /Up to 2 000Vairāk nekā 2 000 /2 000 and over49 1 000 984 000 255 785.7 ± 358 59.443 1 000 4 734 000 797 116.3 ± 152 620.9Secinājumi1. Piena pārstrādes uzņēmumiem piegādātā svaigapiena paraugi 65.9% gadījumu bija derīgi, bet 34.1%gadījumu nederīgi termiski apstrādātu piena produkturažošanai, jo baktēriju kopskaits tajos pārsniedza500 000 kvv ml -1 .2. Vidējais kopējo baktēriju skaits svaiga pienaparaugos 2002. gada jūlija, septembra, oktobra unnovembra mēnešos bija 2 241 400 kvv ml -1 , kas liecinapar nepietiekamu sanitāri higiēnisko normu ievērošanufermās un nepareizu piena atdzesēšanas režīmu pēcizslaukšanas.3. No 92 ceturkšņu piena paraugiem 96.3% saturējaStaphylococcus ģints baktērijas. Tika identificētaskoagulāzes pozitīvā Staph.aureus un koagulāzesnegatīvās Staph. haemolyticus, Staph. simulans,Staph. hyicus, Staph. xylosus sugas.4. 46.0% ceturkšņu piena paraugu saturēja vairāknekā 2 000 kvv ml -1 stafilokoku, kas varētu norādīt uzgovju apslēptiem tesmeņa iekaisumiem.5. Piena paraugos, kuros stafilokoku skaits pārsniedz2 000 kvv ml -1 , somatisko šūnu skaits ir 3.1 reiziaugstāks nekā paraugos ar stafilokoku skaitu zem2 000 kvv ml -1 .Literatūra1. Animal Feeding and Food Safety. (1997) FAOFood and Nutrition Paper. Food and Agriculture Organizationof the United Nations. 69. Raport of an FAOExpert Consultation, Rome, 10-14 March 1997, 69 pp.2. Baird-Parker, A. C. (1990) The staphylococci:an introduction. Journal of Applied Bacteriology Symposiumsupplement. Staphylococci, pp.1S–8S.3. Blūzmanis, J. (1999) Mikroorganismu ietekme uzpiena kvalitāti. Nepiesārņotas un augstvērtīgas pārtikasražošanas zinātniskais nodrošinājums. Latvijaslauksaimniecības zinātniskie pamati, 7.130.–7.136. lpp.4. Ciproviča, I. (1997) Pētījumi par pienakvalitāti. Disertācija inženierzinātņu grāda iegūšanai.Jelgava, 101 lpp.5. Ciproviča, I. (1999) Piena pārstrādes problēmurisinājumi. Lauksaimniecības ražojumu pirmapstrāde,glabāšana, pārstrāde. Latvijas lauksaimniecībaszinātniskie pamati, 12.17.–12.22. lpp.6. Garbutt, J. (1997) Essentials of Food Microbiology.Arnold, London, 251 pp.7. Harding, F. (1995) Hygienic quality. In: Milkquality. London, pp. 41–57.8. Honkanen-Buzalski, T., Seuna, E. (1995) Isolationand Identification of Pathogens from Milk. In: TheBovine Udder and Mastitis. University of Helsinki,Faculty of Veterinary Medicine, pp. 121–143.9. Jemeļjanovs, A., Blūzmanis, J. (2000) Somaticcells and Micro-organisms Content in Milk and its EffectingFactors. 51 st Annual Meeting of the EuropeanAssociation for Animal Production. The Hague, TheNetherlands, 21–24 August, Poster nr. 530, pp.150.10. Joffe, R., Burģele, I., Utināne, A. (2000) Pienakvalitātes kontroles metodes. Veterinārmedicīnasraksti, LLU, Jelgava, 61.–66. lpp.11. Joffe, R. (2002) Latvijā iegūtajā pienā un pienaproduktos sastopamie stafilokoku enterotoksīni.Veterinārmedicīnas raksti, LLU, Jelgava, 75.–80. lpp.12. Mantere-Alhonen, S. (1995) Microbiology ofNormal Milk. In: The Bovine Udder and Mastitis.University of Helsinki, Faculty of Veterinary Medicine,pp. 115–121.13. Ministru kabineta noteikumi Nr. 491 “Noteikumipar obligātajām nekaitīguma prasībām pārstrādei paredzētajamgovs pienam”. (2001) Vēstnesis, 15.10.2001.14. Piena lopkopība. (2001) Profesora A. Jemeļjanovaredakcijā. Sigulda, 191 lpp.15. Robinson, R. K. (1990) Dairy microbiology (2nded.), volume 1. London: Elsevier Applied Science,430 pp.: ill.LLU Raksti 12 (307), 2004; 30-35 1-1829


B. Ošmane, I. Ramane Enerģētiskā un proteīna bilance atšķirīgās stiebrzālēsEnerģētiskā un proteīna bilance atšķirīgās veģetācijas fāzēs novāktāsstiebrzālēs un no tām dažādi gatavotās skābbarībāsEnergy and Protein Balance in Grass, Harvested in Three Vegetation Stages,and in Differently Made Grass SilageBaiba Ošmane, Ilma RamaneLLU Zinātnes centrs “Sigra”, e-pasts: sigra@lis.lvResearch Centre “Sigra”, LUA, e-mail: sigra@lis.lvAbstract. The aim of the study was to determine the quality of grass (perennial ryegrass, meadow fescue,timothy, meadow foxtail, cocksfoot) silage made in different stages of maturity – branching, shooting, blooming.The silage was prepared in four ways: unwilted without additives (control), unwilted with additive AIV-2Plus,unwilted with bacterial inoculant SIL-All 4x4 , and from wilted grass. The count of crude protein (g kg -1 ), NEL (MJkg -1 ), NDF, ADF (g kg -1 ) and TDN (%) were determined in grass in three vegetation stages of maturity and insilage (four ensilage ways). The preserving of the feeding value was determined in a balance experiment. Resultsof green material analysis included in the experiment demonstrated different chemical composition, buffer capacity,and fermentation coefficient of grasses during each grass development stage, which characterizes the greenmass ensilage capacity and microbial spectrum. Grass ensilage capacity, in its turn, allows to select an appropriateensiling method and to predict the quality of the produced silage.Key words: grass, silage, energy and protein balance, conservation method, vegetation stage.IevadsLai ziemas periodam maksimāli saglabātu izaugušoszālaugus ar minimāliem enerģijas un proteīna zudumiemun iegūtai skābbarībai būtu laba apēdamība un izmantojamība,zālaugi skābēšanai jānovāc optimimāli agrāveģetācijas fāzē un jālieto piemērotākā skābēšanasmetode. Labākais zāles novākšanas laiks (optimālais)ir tas periods, kad augu zaļmasas vērtīgās barības vielassasniegušas kvalitatīvo un kvantitatīvo maksimumu.Katrai mājdzīvnieku sugai vajadzība pēc enerģijasun proteīna nodrošinājuma un struktūras ir atšķirīga.Tādējādi arī izēdināto barības līdzekļu enerģētiskā unproteīna vērtība atšķiras (Lopbarības katalogs, 1996). Tākā zāles skābbarību gatavo pamatā liellopiem, tāsbarotājvērtību nosaka pēc enerģētiskās vērtības (NELMJ kg -1 ), kopproteīna daudzuma (barības sausnā g -1 ),kokšķiedras frakcijām – NDF un ADF (apēdamības unuzņemto barības vielu sagremojamības) raksturotājlielumiem(Osītis, 1998, 2002; Osītis u.c., 2000).Enerģija kā rādītājs dzīvības procesu nodrošinājumam,produkcijas ieguvei un reprodukcijas spējuizpausmei organismam jānodrošina ar kvalitatīvulopbarību. Vielu maiņas un fizioloģisko norišu vajadzībāmslaucamām govīm kā enerģijas mērvienību lietomegadžoulu (MJ) un kilokalorijas (Kcal) (Пищеварениеи кормление, 1994; Cooper, 1995; James, 1995). Otrssvarīgākais rādītājs ir proteīns, kuru kā normētāju unnodrošinājuma kritēriju slaucamo govju ēdināšanāizsaka kā kopproteīns sausnā (g -1 ).Izmēģinājumos iegūto skābbarību barotājvērtībuvērtējumam izmantots arī aprēķinātais sagremojamovielu daudzums sausnā. Reizē ar auga attīstību šisrādītājs samazinās. Tādējādi apstiprinās likumsakarībapar agrās pļaujas nozīmi stiebrzāļu barotājvērtībaspaaugstināšanā. Kopējo sagremojamo barības vieludaudzums stiebrzāļu skābbarību sausnā slaucamāmgovīm svārstās no 72 līdz 55% (Thomas u.c., 1991;Raymond u.c., 1996).Neitrāli skalotās kokšķiedras (NDF) saturs ir rādītājs,ar kuru raksturo iegūto skābbarību teorētisko apēdamību.Par optimālo NDF stiebrzālēm uzskata ±45%barības sausnā. Šis rādītājs negatīvi korelē ar skābbarībassausnas uzņemšanas spēju. Otrs rādītājs ir arskābi skalotā kokšķiedra (ADF), kas negatīvi korelē arapēsto barības vielu sagremojamību. Palielinoties ADFsaturam, samazinās uzņemtās barības sausnas sagremojamība(Ramane, 1999; Ošmane, 2003). Slaucamogovju ēdināšanā par augstāko pieļaujamo ADF rādītājuuzskata 40% barības sausnā. Tādējādi, pēc minētiembarotājvērtības rādītājiem, novērtētas 5 stiebrzāles 3attīstības fāzēs, katra skābēta 4 veidos.Pētījuma mērķis bija noteikt trīs attīstības fāzēs(cerošanā, stiebrošanā, ziedēšanā) novāktu stiebrzāļu(ganību airenes, pļavas auzenes, timotiņa, pļavas lapsastes,kamolzāles) un dažādi skābētu (bez piedevām, arķīmiskā konservanta AIV–2Plus un bioloģiskā ieraugaSIL–All 4x4 piedevām un apvītinātas masas bez piedevām)skābbarību barotājvērtību.Pētījuma uzdevums bija atrast labāko atšķirīgās fāzēsnovāktu stiebrzāļu skābēšanas veidu, kas nodrošinātuaugstāku barotājvērtību un maksimālu tās saglabāšanos,un noteikt enerģijas un proteīna bilanci atšķirīgāsveģetācijas fāzēs sagatavotās stiebrzāļu skābbarībās.Materiāli un metodesPriekuļu selekcijas un izmēģinājumu stacijā ņēmāmzaļmasu no speciāliem stiebrzāļu tīrsējas laukiem30 LLU Raksti 12 (308), 2004; 30-35 1-18


B. Ošmane, I. Ramane Enerģētiskā un proteīna bilance atšķirīgās stiebrzālēs(ganību airene Lolium perenne L., pļavu auzene piedevu (0.01 g kg -1 );Festuca pratensis Huds., timotiņš Phleum pratense L.,kamolzāle Dactylis glomerata L.), no LLU Mācību unpētījumu saimniecības “Pēterlauki” (pļavu lapsasteAlopecurus pratense L.). Zaļmasa tika pļauta unkonservēta no piecām stiebrzāļu sugām to cerošanas,stiebrošanas un ziedēšanas fāzēs, četros variantos, trīsatkārtojumos trīslitru burkās laboratorijas apstākļos.Zaļmasa pirms ieskābēšanas tika nosvērta arprecizitāti ±1 g un analizēta pēc atbilstošām metodēm.Skābēšanas piedevas pievienoja ar rokas smidzinātāju.Iekonservētā masa burkās bija hermētiski noslēgtaar plastmasas vākiem un politelēna plēvi. Konservēšanasvarianti:- kontrole – svaiga zāles masa bez piedevām;- svaiga zāles masa ar ķīmiskā konservanta AIV2Plus piedevu (5 ml kg –1 );- svaiga zāles masa ar bioloģiskā ierauga SIL–ALL 4x4Stiebrzāles /GrassGanību airene /Perennial ryegrassPļavas auzene /Meadow fescueTimotiņš /TimothyPļavas lapsaste /Meadow foxtailKamolzāle /CocksfootGanību airene /Perennial ryegrassPļavas auzene /Meadow fescueTimotiņš /TimothyPļavas lapsaste /Meadow foxtailKamolzāle /CocksfootGanību airene /Perennial ryegrassPļavas auzene /Meadow fescueTimotiņš /TimothyPļavas lapsaste /Meadow foxtailKamolzāle /Cocksfoot- apvītināta zāles masa (24 stundas laboratorijastelpās) bez piedevām.Augu novākšanas apstākļi un skābēšanas tehnoloģijavisos variantos bija vienāda. Visu eksperimentalaiku darbus veica vieni un tie paši darbinieki. Ieskābētaismateriāls tika glabāts vienādos apstākļos tumsāoptimālā temperatūrā no +10 °C līdz +12 °C.SIL-ALL 4x4 satur pienskābes baktērijas Lactobacillusplantarum, Streptococcus feacium, Pediococcusacidilactici, Lactobacillus salivarus un fermentusamilāzi, celulāzi, hemicelulāzi un pentosanāzi.AIV–2Plus satur 76% skudrskābi un 5.5% amonijaformiātu.Svaigā zaļmasā ZC “Sigra” akreditētajā bioķīmijaslaboratorijā noteikti šādi rādītāji:- kopproteīns – pēc Kjeldāla metodes (ISO 5983–1997);1. tabula / Table1Stiebrzāļu zaļmasas barotājvērtība attīstības fāzēsInfluence of harvesting time on grass feeding valueSausnā / In DMNEL,MJ kg -1 kopproteīns /CP,g kg -1NDF,g kg -1ADF,g kg -1sagremojamo vieludaudzums 1 kgmasas / TDN, %Cerošana / Branching6.92 166.9 438.4 210.9 72.56.76 196.3 438.0 238.6 70.37.00 207.4 435.6 216.5 73.26.80 163.4 471.5 227.2 68.76.80 179.2 489.0 227.8 71.2Stiebrošana / Shooting6.66 148.7 469.8 243.0 70.06.75 153.3 450.3 257.8 68.86.78 179.3 509.1 229.6 71.06.68 157.5 503.1 239.1 67.36.41 158.3 497.9 276.2 67.4Ziedēšana / Blooming6.48 126.4 497.0 267.8 68.16.50 119.3 496.2 283.6 66.96.54 137.1 529.8 259.4 68.76.62 145.3 532.0 264.5 60.56.31 111.8 537.8 288.0 66.5LLU Raksti 12 (307), 2004; 30-35 1-1831


B. Ošmane, I. Ramane Enerģētiskā un proteīna bilance atšķirīgās stiebrzālēs- kokšķiedras frakcijas – pēc van Soesta metodes(Forage Analyses met 5.1; 5.2; 4.1);- ieliekot burkā, zaļmasa nosvērta uz laboratorijasgalda svariem ar precizitāti ± 1 g;- neto enerģijas laktācijai daudzums barībā (NEL),MJ kg -1 sausnas aprēķināts pēc formulas:NEL = (0.0245 x TDN % sausnā – 0.12) x 4.184; (1)- sagremojamo vielu daudzums sausnā (TDN) %aprēķināts pēc formulas:TDN = 88.9 – (ADF % x 0.779). (2)Skābbarībās pēc 6 mēnešu glabāšanas noteicām ZC“Sigra” akreditētajā bioķīmijas laboratorijā:- kopproteīnu pēc Kjeldāla metodes (ISO 5983–1997);- kokšķiedras frakcijas pēc van Soesta metodes;- izņemot masas svars burkā nosvērts uz laboratorijasgalda svariem, ar precizitāti ±1 g;- barotājvērtības saglabāšanos noteicām, veicotSkābēšanas veids /Ensilage methodKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x4enerģijas un kopproteīna bilanci (ieliktā zaļmasa –izņemtā skābbarība).Likumsakarības starp pētītām kvantitatīvām unkvalitatīvām pazīmēm, to savstarpējā mijiedarbība,atrastas, izmantojot datorprogrammas SPSS GLMmodeli. Veicām iegūto datu statistisko apstrādi, lietojottrīsfaktoru dispersijas un korelācijas analīzi.RezultātiSkābbarību kvalitāti ietekmētājfaktori ir skābējamāmasa, tās botāniskais un ķīmiskais sastāvs, fermentācijasprocesi. Tie ir rādītāji, kas atgremotājdzīvniekiemnodrošina atbilstošas kvalitātes skābbarību ar augstubarotājvērtību. Fermentācijas procesus skābbarībāssavukārt ietekmē arī skābēšanas veids. Pētījumosskābēšanai lietotās zaļmasas barotājvērtības raksturojumspirms skābēšanas apkopots 1. tabulā.No 1. tabulas skaitļiem redzams, ka laikā no cero-Stiebrzāļu skābbarību sausnas barotājvērtība cerošanas fāzēFeed value of grass silage harvested in branchingkopproteīns /NEL, CP,MJ kg -1 g kg -1Sausnā / In DMNDF,g kg -1Ganību airene / Perennial ryegrassADF,g kg -12. tabula / Table2sagremojamo vieludaudzums 1 kgmasas / TDN, %6.20 155.70 503.6 293.7 53.76.46 161.20 483.3 267.3 55.96.52 164.01 427.0 259.3 56.4Apvītināta / Wilted 6.22 159.00 498.4 275.9 53.9Pļavas auzene / Meadow fescueKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.41 182.2 506.0 308.7 65.16.66 187.6 480.9 274.8 67.86.74 191.0 460.5 262.9 68.5Apvītināta / Wilted 6.49 196.2 503.6 280.9 66.2Timotiņš / TimothyKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.58 217.8 540.3 314.4 64.26.88 223.8 502.2 297.9 65.86.91 224.7 491.9 277.8 66.9Apvītināta / Wilted 6.80 218.5 531.2 314.3 64.4Pļavas lapsaste / Meadow foxtailKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.47 149.7 488.9 314.2 65.16.69 158.0 448.8 290.7 66.86.62 161.4 435.0 278.5 67.6Apvītināta / Wilted 6.54 157.0 477.6 307.8 64.2Kamolzāle / CocksfootKontrole / Control 6.42 161.9 559.5 377.9 58.3AIV-2Plus6.55 169.7 494.1 320.1 63.4SIL-All 4x46.73 173.9 483.3 281.4 67.1Apvītināta / Wilted 6.60 168.9 526.2 327.4 61532 LLU Raksti 12 (308), 2004; 30-35 1-18


B. Ošmane, I. Ramane Enerģētiskā un proteīna bilance atšķirīgās stiebrzālēsšanas līdz ziedēšanai izmainās stiebrzāļu enerģētiskāvērtība (7.00 līdz 6.31 MJ kg -1 ), kopproteīna saturs (207.4līdz 111.8 g kg -1 ), NDF (435.6 līdz 537.8 g kg -1 ) un ADF(216.5 līdz 288.0 g kg -1 ) daudzums un sagremojamo vieludaudzums sausnā (73.2 līdz 60.5 %).Iegūto skābbarību barotājvērtību pa trim attīstībasfāzēm apkopojām 2., 3. un 4. tabulā.No 2. tabulā apkopotajiem skaitļiem redzams, kaskābbarībām, kas gatavotas no cerošanas fāzē novāktāmstiebrzālēm, ir augsta enerģētiskā un proteīna vērtība. Šīvērtība mainās pa zāļu sugām un skābēšanas veidiem.No 3. tabulā apkopotajiem datiem redzams, ka,izņemot timotiņu, augstāku NEL, sagremojamo vieludaudzumu un kopproteīna daudzumu sausnā stiebrzāļuskābbarībās, kas gatavotas no stiebrošanas fāzēnovāktām stiebrzālēm, vislabāk nodrošinājusi bioloģiskāierauga SIL-All 4x4 piedeva. NDF un ADF rādītājuizmaiņas skābēšanas veids ietekmējis mazāk, kaut gantendence uz zemāko NDF rādītāju (izņemot pļavasauzenei) skābbarībās, gatavotās ar SIL-All 4x4 piedevu,bija vērojama. Tas norāda uz ieraugā esošo fermentuiedarbību.No 4. tabulā apkopotajiem datiem redzams, kaskābbarībās, kas gatavotas no ziedēšanas fāzēnovāktām stiebrzālēm, visaugstāko barotājvērtībunodrošinājušas AIV-2Plus un SIL-All 4x4 piedevas.Par enerģijas un proteīna daudzuma saglabāšanosatšķirīgās veģetācijas fāzēs novāktām stiebrzālēm veiktibilances izmēģinājumi. Nosakot starpību starp ieliktoun izņemto masu, konstatēta enerģijas un kopproteīnadaudzuma saglabāšanās. Skābējot zaļmasu, kas novāktacerošanas, stiebrošanas un ziedēšanas fāzēs, bezpiedevām (kontroles variants), NEL MJ kg -1 saglabāšanāsskābbarību sausnā bija 93.9–94.6% robežās,bet kopproteīna sasniedza 92.8–93.9% no ieskābētādaudzuma. Gatavojot skābbarības ar ķīmiskā konser-Skābēšanas veids /Ensilage methodKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x4Stiebrzāļu skābbarību sausnas barotājvērtība stiebrošanas fāzēFeed value of grass silage harvested in shootingMJ kgSausnā / In DMg kg -1 g kg -1kopproteīns /NEL,CP, NDF,Ganību airene / Perennial ryegrassADF,g kg -13. tabula / Table 3sagremojamovielu daudzums 1kg masas /TDN, %6.28 138.0 524.7 303.9 64.86.39 144.9 502.0 278.0 67.26.55 144.3 492.0 265.5 68.9Apvītināta / Wilted 6.36 143.3 535.4 295.2 65.1Pļavas auzene / Meadow fescueKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.25 138.9 524.7 324.5 64.16.51 144.2 473.0 264.5 66.56.59 146.5 474.6 279.1 67.3Apvītināta / Wilted 6.49 141.2 514.2 316.0 64.5Timotiņš / TimothyKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.53 156.2 559.0 337.5 61.86.62 172.0 512.0 296.1 65.56.46 173.1 491.0 294.0 65.7Apvītināta / Wilted 6.53 159.9 547.0 322.4 63.2Pļavas lapsaste / Meadow foxtailKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.28 148.8 509.4 358.4 61.96.37 153.2 488.1 330.0 64.26.43 154.9 481.2 311.2 65.6Apvītināta/ Wilted 6.47 152.6 495.0 359.2 62.1Kamolzāle / CocksfootKontrole / Control 5.97 142.8 567.3 382.1 58.9AIV-2Plus6.04 151.0 504.7 313.4 64.7SIL-All 4x46.19 151.6 486.3 283.0 66.8Apvītināta / Wilted 6.03 148.9 550.6 351.6 61.5LLU Raksti 12 (307), 2004; 30-35 1-1833


B. Ošmane, I. Ramane Enerģētiskā un proteīna bilance atšķirīgās stiebrzālēsStiebrzāļu skābbarību sausnas barotājvērtība ziedēšanas fāzēFeed value of grass silage harvested in blooming4. tabula / Table 4Skābēšanas veids /Ensilage methodMJ kgSausnā / In DMg kg -1 g kg -1kopproteīns /NEL,CP, NDF,Ganību airene / Perennial ryegrassADF,g kg -1sagremojamovielu daudzums1 kg masas /TDN, %Kontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.12 119.8 573.0 324.3 63.36.32 123.5 534.8 284.4 66.86.38 122.9 500.4 275.3 67.5Apvītināta / Wilted 6.26 121.9 545.7 328.5 63.9Pļavas auzene / Meadow fescueKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.16 113.9 566.5 323.4 62.76.21 119.0 536.5 296.5 65.66.26 119.1 521.4 290.0 66.1Apvītināta / Wilted 6.07 116.7 552.0 313.6 63.3Timotiņš / TimothyKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.15 129.2 581.9 351.0 60.96.46 130.9 531.2 306.7 64.76.45 134.5 527.0 318.5 64.6Apvītināta / Wilted 6.32 132.0 571.7 346.3 61.8Pļavas lapsaste / Meadow foxtailKontrole / ControlAIV-2PlusSIL-All 4x46.23 133.9 536.8 364.1 60.56.40 139.5 521.3 337.0 62.76.34 141.9 509.5 317.0 64.1Apvītināta / Wilted 6.24 136.3 532.0 353.4 61.4Kamolzāle / CocksfootKontrole / Control 5.81 103.7 573.9 388.2 58.3AIV-2Plus5.98 108.1 516.8 384.0 63.3SIL-All 4x46.18 106.9 510.3 303.7 65.2Apvītināta / Wilted 5.96 106.1 558.5 339.1 61.4vanta AIV–2Plus piedevu, NEL MJ kg -1 saglabāšanāsbija 95.9–98% diapazonā, bet kopproteīnam sasniedza 96.4–97.1% no ieskābētā daudzuma. Vislabāko enerģētisko unproteīna saglabāšanos visās pētāmās skābbarībāsnodrošināja bioloģiskā ierauga SIL–All 4x4 piedeva unsasniedza enerģijai 97.4–98.8% un kopproteīnam 96.6–98% robežu. Skābējot nedaudz apvītinātu masu, enerģijasun kopproteīna saglabāšanās bija labāka par rādītājiemkontroles varianta skābbarībā (nevītināta zāle), bet atpalikano rezultātiem, kādus sasniedza ar skābēšanas piedevāmgatavotās skābbarībās. Skābējot apvītinātu masu, vidējiNEL saglabāšanās sasniedza 95.1–96.2% un kopproteīnam95.3–95.8%.Iegūtos datus apstrādājot matemātiski, noskaidrojām,ka:1) NEL saturu stiebrzāļu skābbarībā būtiski ietekmē:- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.544);- stiebrzāļu novākšanas fāze skābēšanai (p < 0.01;R = 0.544);- skābēšanas veids (p < 0.01; R = 0.544);- sugas un fāzes mijiedarbība (p < 0.05; R = 0.544);- sugas un skābēšanas veida mijiedarbība (p < 0.05;R = 0.544).Starp attīstības fāzēm bija būtiska atšķirība (p < 0.01).Salīdzinot savstarpēji kontroles variantu ar pārējiemskābēšanas veidiem, to atšķirības bija būtiski nozīmīgas(p < 0.01).Stiebrzāļu zaļmasas enerģētiskā vērtība būtiskimainījās no:- stiebrzāļu sugas (p < 0.05; R= 0.530);- attīstības fāzes (p < 0.01; R= 0.530);- zaļmasas veida (p < 0.01; R= 0.530).2) Kopproteīna daudzumu stiebrzāļu skābbarībāsbūtiski ietekmēja:- stiebrzāļu suga (p < 0.01; R = 0.692);- stiebrzāļu novākšanas fāze (p < 0.01; R = 0.692);- skābēšanas veids (p < 0.01; R = 0.692);34 LLU Raksti 12 (308), 2004; 30-35 1-18


B. Ošmane, I. Ramane Enerģētiskā un proteīna bilance atšķirīgās stiebrzālēs- sugas un fāzes mijiedarbība (p < 0.01; R = 0.692).Salīdzinot ar kontroli, kopproteīna daudzums būtiskiatšķīrās no skābēšanas veida ar SIL-All 4x4 (p< 0.01) unAIV-2Plus (p< 0.01) piedevām gatavotā skābbarībā(kontroles variantā viszemākais).Zaļmasas kopproteīna daudzumu sausnā būtiskiietekmēja:- stiebrzāļu suga (p < 0.01; R = 0.619);- attīstības fāze (p < 0.01; R = 0.619).3) Sagremojamo barības vielu daudzums sausnādažādām stiebrzāļu sugām bija atšķirīgs veģetācijasgaitā. To būtiski ietekmēja:- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.581);- stiebrzāļu novākšanas fāze (p < 0.01; R = 0.581);- skābēšanas veids (p < 0.01; R = 0.581);- sugas un skābēšanas veida mijiedarbība (p < 0.01;R = 0.581).Salīdzinot ar kontroles variantu, sagremojamo barībasvielu daudzums sausnā būtiski atšķīrās no visiempārējiem skābēšanas veidiem (p < 0.01).Zaļmasas sagremojamo barības vielu daudzumusausnā būtiski ietekmēja:- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.644);- stiebrzāļu novākšanas fāze (p < 0.01; R = 0.644).4) NDF ir augu kokšķiedras frakcija, kas stiebrzāļuskābbarībās veģetācijas gaitā mainījās. Pēc datumatemātiskās apstrādes konstatējām, ka NDF izmaiņasstiebrzāļu skābbarībās būtiski ietekmēja:- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.661),- stiebrzāļu novākšanas fāze (p < 0.01; R = 0.661),- skābēšanas veids (p < 0.01; R = 0.661),- sugas un fāzes mijiedarbība (p < 0.01; R = 0.661).Starp visām trim attīstības fāzēm bija būtiski atšķrīgsNDF (p< 0.01). Visi skābēšanas veidi, salīdzinot arkontroles variantu, bija būtiski atšķirīgi NDF izmaiņāmskābbarībās (p < 0.01).Zaļmasas kokšķiedras frakcijas (NDF) izmaiņas bijabūtiskas pa:- stiebrzāļu sugām (p< 0.01; R = 0.490);- stiebrzāļu novākšanas fāzēm (p < 0.01; R = 0.490);- zaļmasas veidiem (p < 0.01; R = 0.490).5) Kokšķiedru frakcija ADF stiebrzāļu skābbarībāsveģetācijas gaitā palielinās. ADF izmaiņas stiebrzāļuskābbarībās būtiski ietekmēja:- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.530);- stiebrzāļu novākšanas fāze (p < 0.01; R = 0.530);- skābēšanas veids (p < 0.01; R = 0.530);- sugas un fāzes mijiedarbība (p 0.05).SecinājumiNo iegūtiem rezultātiem redzams, ka veģetācijasgaitā 1 kg stiebrzāļu masas samazinās enerģētiskā vērtība,kopproteīna daudzums un sagremojamo vielu daudzumssausnā, bet palielinās NDF un ADF daudzums.Skābbarībās, kas gatavotas no dažādām stiebrzālēmun novāktas atšķirīgās veģetācijas fāzēs, enerģētiskovērtību, kopproteīna daudzumu un sagremojamo vielusummu sausnā ietekmē arī skābēšanas veids. Skābējotnedaudz apvītinātu zaļmasu, augstāka ir barotājvērtība,salīdzinot ar svaigu, tikko pļautu ieskābētu zāles skābbarību.Lai iegūtu kvalitatīvu skābbarību no grūti skābstošāmstiebrzālēm (pļavas lapsaste, kamolzāle), skābēšanasgaitā jāpievieno SIL-All 4x4 piedeva.Lai nodrošinātu kvalitatīvas skābbarības ieguvi novidēji skābstošām stiebrzālēm stiebrošanas fāzē (ganībuairene, pļavas auzene, timotiņš), kā fermentācijasuzlabotāju pievieno ķīmisko konservantu AIV-2Plus vaibioloģisko ieraugu SIL-All 4x4 .Ja iespējams, viegli skābstošās stiebrzāles (ganībuairene, pļavas auzene, timotiņš) ziedēšanas fāzē straujiapvītināt, fermentācijas uzlabotāju pievienošanuaizvieto ar zaļmasas apvītināšanu pirms skābēšanas.Ja grūti skābējamu zaļmasu nepieciešams konservētcerošanas fāzē, izmanto kombinēto metodi – masasapvītināšanu un skābēšanas piedevu lietošanu.Literatūra1. Cooper, D. (1995) Animal Science 232, Feedsand Applied Feeding. University of Wisconsin RiverFalls, pp. 50–73.2. James, G., Michael, F. et al. (1995) Feeding theDairy Herd. Minnesota Extension Service, 51 pp.3. Lopbarības katalogs. (1996) Sastādījis J. Latvietis.LLU, Jelgava, 87 lpp.4. Osītis, U. (2002) Govju ēdināšana. Latvijaslauksaimniecības konsultāciju un izglītības atbalstacentrs, Ozolnieki, 44 lpp.5. Osītis, U. (1998) Barības līdzekļu novērtēšanaatgremotāju ēdināšanā. LLU, 102 lpp.6. Osītis, U., Strikauska, S., Grundmane, A. (2000)Lopbarības analīžu rezultātu apkopojums. LLKC,Ozolnieki, 62 lpp.7. Ošmane, B. (2003) Enterprise of improving fermentationand feed value in meadow fescue silage.Proceedings of International scientific conferenceECO-Balt., Riga, pp. 28-29.8. Ramane, I. (1999) Lopbarības kvalitātes nozīmeaugstvērtīga piena ieguvei. Kr.: Latvijas lauksaimniecībaszinātniskie pamati. Zinātniskā monogrāfija7. nod., LLU, 73.–79. lpp.9. Raymond, F., Waltham, R. (1996) Forage conservationand feeding. Farming Press, 226 pp.10. Thomas, C., Fisher, G. (1991) Forage conservationand Winter feeding. Milk from Grass IGER (2 ndedition). Billingham Press Limited, pp. 27-51.11. Пищеварение и кормление (перевод санглийского). (1994) The Board of Regents of theUniversity of Wisconsin Service,148 pp.LLU Raksti 12 (307), 2004; 30-35 1-1835


Ī. Vītiņa et al. Kokogļu destilāta barības piedevas ietekme uz vistu gremošanas sistēmuKokogļu destilāta barības piedevas ietekme uzvistu gremošanas sistēmu un produktivitātiInfluence of the Charcoal Distillate Feed Additive on theLayers’ Digestive System and ProductivityĪra Vītiņa, Baiba PūceLLU Zinātnes centrs “Sigra”, e–pasts: sigra@lis.lvResearch Centre “Sigra”, LLU, e–mail: sigra@lis.lvAivars ŽūriņšLV Koksnes Ķīmijas institūts, e–pasts: koks@edi.lvLatvian State Institute of Wood Chemistry, e–mail: koks@edi.lvAbstract. A distillate is produced during the charcoal production process. From the charcoal distillate’s dry forma feed additive was elaborated. It contained 67.4% of wood acetic acid and other natural components. The crossLohmann Brown layers’ feed mix supplemented by 0.15% of the charcoal distillate feed additive did not essentiallyinfluence the layers’ productivity. The charcoal distillate feed additive influenced the crop, proventriculusand duodenum pH level that had a slight tendency to decrease in these organs’ feed mass. Whereas in smallintestine (pH=5.37) and caecum (pH=5.70) the decrease of pH level was significant compared to pH level in thecontrol group layers’ small intestine and caecum content (p


Ī. Vītiņa et al. Kokogļu destilāta barības piedevas ietekme uz vistu gremošanas sistēmuIzmēģinājuma shēmaScheme of the trial1. tabula / Table 1GrupasGroups1. grupa – kontroles /1st group – control2. grupa – izmēģinājuma /2nd group – trialBarības maisījums / Mixed feedĒdināšanas programmaFeeding programmeBarības maisījums ar 0.15% kokogļu destilāta piedevu /Mixed feed with 0.15% of charcoal distillate feed additiveZarnu mikrobioloģisko piesārņojumu noteica pēcizolētās mikrofloras uz gaļas peptona ar 5% liellopuasins piedevu, kā arī uz “Mac Conkey” agara (BectonDickinson, BBL) un “Endo agara” (Becton Dickinson,BBL), izmantojot mikroorganismu diferencēšanai BBL“Crystal” gramnegatīvo mikroorganismu identifikācijassistēmu. Holesterīna saturu olu dzeltenumā noteicaspektrometriski pēc Blūra metodes. Asins bioķīmiskāsanalīzes veiktas pēc šādām metodēm:- glikozes noteikšana asinīs – orto-toluoidīnametode;- hemoglobīna noteikšana asinīs – fotometriskāmetode;- rezerves sārmainība noteikšana asinīs – Ņevedovametode;- kalcija noteikšana asins serumā – trilonometriskāmetode;- pirovīnogskābes noteikšana asins serumā –Frimana-Haundzema metode;- fosfora noteikšana asins serumā – Brigsa metode;- kopējā olbaltuma noteikšana asins serumā –refraktometrijas metode.Iegūtie rezultāti apstrādāti statistiski, izmantojotSPSS 8.0 programmu paketi.Rezultāti un diskusijaUzskaites periodā kontroles un izmēģinājuma grupasvistām produktivitātes rādītāji bija līdzvērtīgi. Tā,abu grupu vistām dējības intensitāte bija robežās no83.75 līdz 84.38%, vidējā olu masa 66.4–66.5 g, un barībaspatēriņš 1 kg olu masas ražošanai 2.11–2.16 kg(2. tabula). Arī olu kvalitātes rādītāji abu grupu vistāmbija līdzīgi. Būtiska un labvēlīga atšķirība, ka 0.15%kokogļu destilāta barības piedevas pievienošana 2. grupasvistu barībai paaugstināja olu čaumalas stiprumupar 6.2 ņutoniem (p


Ī. Vītiņa et al. Kokogļu destilāta barības piedevas ietekme uz vistu gremošanas sistēmuDējējvistu gremošanas sistēmas svarīgāko orgānu un audu masaThe organs and tissue mass of the layers’ digestive tract3. tabula / Table 3Rādītāji1. grupa / 1st group 2. grupa / 2nd groupParameters g % no dzīvmasas /% of live weightg % no dzīvmasas /% of live weightGuza /17.89±0.16 0.98±0.04 20.32±0.18 1.10±0.04Crop± pret kontroli /– – +2.43 +0.12± to controlDziedzerkuņģis /10.99±1.09 0.60±0.02 9.51±0.10 0.55±0.02Proventriculus± pret kontroli /– – -1.48 -0.05± to controlMuskuļkuņģis /48.31±0.11 2.63±0.01 37.31±0.12 2.14±0.01Gizzard± pret kontroli /– – -11.00 -0.49± to controlAknas /42.53±0.14 2.32±0.03 35.65±0.13 2.05±0.01Liver± pret kontroli /– – -6.88 -0.27± to controlŽultspūslis /3.41±1.06 0.19±0.01 3.54±0.08 0.20±0.01Bilesac± pret kontroli /± to control– – +0.13 +0.01biezumu, kā arī samazināja holesterīna līmeni oludzeltenumā. Iespējams, ka holesterīna līmeņa samazināšanāsolu dzeltenumā bija saistīta ar normālu aknufunkcionālo aktivitāti, jo holesterīna sintēze notiekaknās. Tā, izvērtējot dējējvistu gremošanas sistēmassvarīgāko orgānu un audu masu, 2. grupas vistām aknurelatīvā (par 6.88 g) un absolūtā (par 0.27% nodzīvmasas) masa bija mazāka par kontroles grupas vistuaknu masu (3. tabula). 2. grupas vistām žultspūšļa masaibija tendence palielināties, bet muskuļkuņģa masai –samazināties, salīdzinot ar 1. grupu. Šīs izmaiņas netiešinorāda uz šo orgānu fizioloģisko funkciju intensitāti.Izēdinot 2. grupas dējējvistām barības maisījumu ar0.15% kokogļu destilāta barības piedevu, pH līmenimbija tendence samazināties visās gremošanas traktadaļās(4. tabula, 1. att.), izņemot muskuļkuņģi. Iespējams,ka kokogļu destilāta piedevā esošās etiķskābesnesējsistēma aizsargāja šīs skābes aktivitāti muskuļkuņģī,kur gremošnas sulās dominē sālskābe. Var netiešiarī pieņemt, ka pH līmeņa nelielais pazeminājums guzā,pH līmeņa izmaiņas vistu gremošanas traktāChanges in the pH level in the layers’ digestive tract4. tabula / Table 4RādītājiParametersGuza /CropDziedzerkuņģis /ProventriculusMuskuļkuņģis /Gizzard12-pirkstu zarna /DuodenumTievās zarnas /Small intestineAklās zarnas /CaecumResnā zarna /Rectum1. grupa /1st group2. grupa /2nd group± pret kontroli /± to control4.65±0.19 4.60±0.20 -0.054.83±0.21 4.70±0.21 -0.033.55±0.11 4.0±0.13 +0.055.70±0.13 5.67±0.11 -0.035.69±0.09 5.37±0.07 -0.326.00±0.08 5.70±0.06 -0.306.20±0.10 6.20±0.09 –38 LLU Raksti 12 (308), 2004; 36-40 1-18


Ī. Vītiņa et al. Kokogļu destilāta barības piedevas ietekme uz vistu gremošanas sistēmuMikrofloras sastāvs vistu aklajās zarnāsComposition of tested microflora in caecum of layers5. tabula / Table 5Izolētā mikroflora1. grupa / 1st group 2. grupa / 2nd groupIsolated microflora KVV* 1 g parauga / % KVV* 1 g parauga /CFU* per 1 g sampleCFU* per 1 g sampleEscherichia coli, 37 o C 5 x 10 6 41.49 2 x 10 6 48.90Escherichia coli termophylic 6 x 10 6 49.79 2 x 10 6 48.90Kopā / Total Escherichia coli 11 x 10 6 91.28 4 x 10 6 97.80Proteus vulgaris 80 x 10 4 6.64 – –Enterococcus faecalis 20 x 10 4 1.66 7 x 10 4 1.71Staphylococcus spp. 2x 10 4 0.17 – –Providencia stuartii 3 x 10 4 0.25 2 x 10 4 0.49Kopā / Total 1205 x 10 4 100 409 x 10 4 100* koloniju veidojošo vienību skaits 1 g parauga / colony forming units per 1 g sample%dziedzerkuņģī un 12-pirkstu zarnā arī bija saistīts arkokogļu destilāta piedevā esošo organisko skābjustabilitāti šajos orgānos.Visvairāk pH līmenis bija pazemināts 2. grupas vistutievajās (pH=5.37) un aklajās (pH=5.70) zarnās. Šo zarnusaturā pH līmenis attiecīgi par 0.32 un 0.30 mazāks par pHlīmeni kontroles grupas vistu tievajās un aklajās zarnās.Ņemot vērā izstrādātā kokogļu destilāta barībaspiedevā esošās koksnes etiķskābes spēju samazinātpH līmeni vistu tievajās un aklajās zarnās, tika noteiktaarī tās ietekme uz zarnu mikrobioloģisko piesārņojumu(5. tabula).Jānorāda, ka vistu zarnās Clostridium perfingens,Salmonella, Compylobacter un citu mikroorganismupatogēno celmu attīstība ir labvēlīga un optimāla, ja pHlīmenis ir 6.0–7.2. Turpretim pH līmeņa pazemināšanazemāk par 6.0 kavē patogēnās mikrofloras attīstību(Hyden, 2000; Puyalto, Mesia, 2002).Vistu aklās zarnas kalpo par patogēno mikroorganismuuzkrāšanās vietu, tādēļ analizējām mikroflorassaturu aklajās zarnās.No 1. un 2. grupas vistu aklajām zarnām izolētāsmikrofloras sastāvā visvairāk, attiecīgi 91.28–97.80%(rēķinot no visa izolētā mikrofloras daudzuma) bija Escherichiacoli. Lai gan kokogļu destilāta piedevasiekļaušana 2. grupas dējējvistu barībā samazināja Escherichiacoli mikroorganismu koloniju veidojošo vienībuskaitu 1 g parauga vidēji par 7x10 6 , tomēr, rēķinot % nokopējo izdalīto mikroorganisma koloniju skaita, tas veidojapar 6.52% vairāk par kontroles grupu. Bioraudzes pārbaudeuz pelēm neuzrādīja patogēno Escherichia coli celmuklātbūtni aklo zarnu saturā. Visas kontroles un izmēģinājumavarianta inficētās peles izdzīvoja.Kokogļu destilāta barības piedevas ietekmē no 2.grupas vistu aklo zarnu mikrofloras satura netikaizdalītas Proteus vulgaris, Staphylococcus spp.6.565.55.7 5.695.675.376.005.706.206.2054.54.654.604.834.704.0043.53.553Guza / CropGuza/CropDziedzerkuņģis/Proventriculus12-pirkstu zarna / DuodenumMuskuļkuņģis/ Gizzard12-pirkstu zarna/DuodenumTievās zarnas/Small intestineAklās zarnas/CaecumResnā zarna/Rectum1.grupa / 1st group2.grupa / 2nd group1. att. pH līmeņa izmaiņa vistu gremošanas traktā.Fig. 1. Changes in the pH level in the layers' digestive tract.LLU Raksti 12 (307), 2004; 36-40 1-1839


Ī. Vītiņa et al. Kokogļu destilāta barības piedevas ietekme uz vistu gremošanas sistēmuRādītājiParametersVistu asins bioķīmiskie rādītājiBiochemical indices of layers’ blood1. grupa1st group2. grupa2nd group6. tabula / Table 6± pret kontroli± to controlHemoglobīns, g% /Haemoglobin, g%Kopējais olbaltums, g% /Total albumen, g%Pirovīnogskābe, mg% /Pyruvic acid, mg%Glikoze, mg% /Glucose, mg%Kalcijs, mg% /Calcium, mg%Fosfors, mg% /Phosphorus, mg%Rezerves sārmainība, mg% /Reserve alkaline, mg%15.25±0.10 18.54±0.08 +3.296.48±0.11 6.59±0.10 +0.110.95±0.09 0.95±0.08 –149.23±1.09 171.53±1.06 +22.314.98±0.11 14.34±0.14 -0.646.51±0.08 6.69±0.07 +0.181320±11.4 1300±10.4 -20mikroorganismu kolonijas, kuras bija 1. grupas vistuaklo zarnu saturā.Uzskaites perioda beigās analizēja vistu asinsbioķīmisko sastāvu, lai precizētu kokogļu destilātabarības piedevu ietekmi uz vielu maiņas procesuintensitāti organismā. 6. tabulas dati norāda, ka kokogļudestilāta piedevas iekļaušana dējējvistu barībasmaisījumā sekmēja hemoglobīna (par 3.29 g%, p


S. Bliznikas et al. Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy CowsEfficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets forLactating Dairy CowsSaldo lupīnu un lauku pupu sēklu izmantošana slaucamu govju ēdināšanāSaulius Bliznikas, Vytautas Tarvydas, Virginijus UchockisInstitute of Animal Science, Lithuania, e–mail: lgi@lgi.ltLietuvas Lopkopības institūts, e–pasts: lgi@lgi.ltAbstract. A study was designed at the Lithuanian Institute of Animal Science to investigate the efficiency ofsweet lupins Danko and faba beans Ada in the diets for lactating dairy cows. The study indicated that equivalentby protein content replacement of soyabean oilmeal with sweet lupin and faba bean seeds in the diets forlactating dairy cows had no significant effect on the fermentation of nitrogenous matter and carbohydrate in therumen of cows and nutrient digestibility, except for somewhat higher (1.74–3.30 mg 100 ml -1 ) concentration ofammonia nitrogen in the rumen contents. Feeding sweet lupins and faba beans also revealed a tendency towardshigher retention of nitrogen, calcium and phosphorus in the animal body and lower utilization of these elementsfor milk production.Key words: sweet lupin, faba bean, digestibility, lactating dairy cows.IntroductionThe amount of protein feeds produced on the farmsof Lithuania is insufficient for the development of intensiveanimal husbandry. Therefore, each year variousprotein rich feedstuffs are imported from abroadfor the production of compound feeds and feed additives.Lithuania has real possibilities to increase the areaand productivity of leguminous and other protein-richcrops, and that is a way for alleviation of the problemof protein supply.In Lithuania, light sandy and sandy loam soils coverabout one third of the area. Lupins (Lupinus Albus L.)tend to be productive on such soils. The efficiency oflupin seeds in the diets to cattle, poultry and pigs isconsidered to be high due to high contents of crudeprotein (up to 45%, DM basis), fat (up to 14%, DMbasis) and well digestible fiber (12–16% DM). Lupinseeds are suggested for inclusion into diets as a proteinand energy source in place of soyabean meal orfish meal and also as a partial substitute for cereal crops(Green and Oram, 1983; Hansen, 1976; Hove, 1974; Hoveand King, 1978).Trials indicated that replacement of 25% of barleywith lupins is considered to be optimum for animal diets,though in ruminant diets lupins could be used tocompletely replace the concentrates (Smith, 1995).Faba beans (Vicia faba L.) as well as numerousother legume crops are rich in nitrogenous compounds.Crude protein in faba bean seeds accounts for 23–32%of dry matter (Evans et al., 1972). The levels of methionineand cystine in protein are low and amount to only2.0–2.3% (Tewatia and Virk, 1996). The levels of crudefiber (6–11%) and fat (0.9– 4.2%) in the seeds of fababeans are comparatively low (Newton and Hill, 1983).LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18 41-46Water-soluble carbohydrates account for 5.7–10.08%(Sammour, 1987).It is recommended to replace up to 50% of soyabeanoilmeal with faba beans in the diets for cattle (Huber,1985). It has been reported that replacement of soyabeans and rape seeds with faba beans in the diets fordairy cows had no negative effect on the yield, fatcontent and protein content of milk (Ingalls andMcKirdy, 1974). The protein content of milk was significantlylower and fat content – higher, when the percentageof faba beans in the diets for cows constitutedup to 60% (Hansen and Anderson, 1972).Several cultivars of sweet lupins (“Kastrichnik”,“Danko”, “Augiai”) and faba beans (“Ada”, “Kupa”)are grown in Lithuania. However, only limited informationis available on the suitability of these plants forcow feeding. Therefore, the purpose of the presentstudy was to investigate the nutritive value of sweetlupins and faba beans and to determine the effect ofthese feeds on physiological and productivity responsesin cows.Material and MethodsSeeds“Danko” variety of sweet lupin (Lupinus albus L.)and “Ada” variety of faba bean (Vicia faba L.) seedswere used in the present study. The mentioned varietyof beans was developed at the Lithuanian Institute ofAgriculture in Dotnuva.Animals and dietsLactating cows of the Lithuanian Black-and-Whitebreed and of average productivity were used. Cowswere divided into three analogous groups of 7 cows41


S. Bliznikas et al. Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy Cowseach on the basis of age, lactation, calving, weight andproductivity in the previous lactation. All animals werehealthy and had average condition scores. Their housingconditions were the same. Cows were fed, cleaned,milked and allowed to exercise according to the dailyroutine accepted on the Experimental farm of the Instituteof Animal Science. Cows were housed in tie stalls,automatically watered and milked twice daily.The study was conducted from December throughApril and had two experimental periods. During thepre-experimental period (25 d.) all cows were offereddiets of the same composition, and the analogue principlefor the groups was checked. At the end of thepre-experimental period, cow productivity and rumenmetabolism indicators were fixed.During the experimental period (100 d.), cows in thecontrol and experimental groups were fed the same bynutritive value diets composed of hay, silage and compoundfeeds. The difference was only in the compositionof compound feeds.The ingredients of the compound feed for cows inthe control group (soya) were barley meal (84.0%),soyabean oilmeal (13.0%), and protein-vitamin-mineral(PVM) supplement G2 (3.0%). The compound feed contained157.0 g kg -1 of crude protein and the metabolizableenergy (ME) value was 9.67 MJ kg -1 .Equivalent by protein content replacement ofsoyabean oilmeal with lupin meal resulted in the followingcomposition of the compound feed for cows inExperimental group 1 (lupin): barley meal (81.0%), lupinmeal (16.0%), and PVM supplement G2 (3.0%). Thecompound feed contained 147. g kg -1 of crude proteinand the ME value was 9.77 MJ kg -1 .Soyabean oilmeal was replaced with faba bean mealin the compound feed for cows in Experimental group 2(beans). The compound feed was composed of barleymeal (64.0%), faba bean meal (33.0%), and PVM supplementG2 (3.0%). The compound feed contained158.0 g kg -1 of crude protein and the ME value was9.67 MJ kg -1 .Collection of samplesDuring the experiment, feed intakes were recordedby weighing the feeds and feed remains per animaleach week. Rumen fluid was analyzed once during thepre-experimental and four times during the experimentalperiod. Samples of the rumen fluid were collectedfrom four analogous cows in each group in 2–2.5 hoursafter the a.m. concentrate feeding using a pharynx probewith a steel tip. Every cow had its control milking oncea week. Three analogous cows were used in each groupto determine in vivo digestabilities of nutrients, andnitrogen and mineral balance.Analytical proceduresThe chemical composition of feeds and faeces wasdetermined using standard methods (AOAC, 1990).Nitrogen contents in urine and ruminal fluid were determinedwith conventional methods using Tecatorequipment, pH – by a glass electrode, ammonia – bymicrodiffusion analysis (Conway, 1962). Diaminopimelicacid (DAPA) was used as a bacterial marker,and its content in ruminal fluid was determined by themethod of K. el-Shazly and R.E. Hungate (1966). Volatilefatty acids (VFA) were performed on a Chrom–5(Laboratorni pristroje, Praha, Cz.) gas chromatographfollowing preparation of acidified ruminal fluid by themethod of E.S. Ervin et al. (1961). The glass column (∅2.5 mm) was packed with 20% Tween on ChromatonN-AW-DMCS 0.2–0.25 mm (Chemapol, Praha, Cz.). Thecolumn temperature was 118 o C. Urea content in urinewas measured by photocolorimetric method with sodiumphenate and sodium hypochlorite (Fawcett andScott, 1960). Amino acid-N content in urine was determinedby the method of A. Saifer et al. (1960). Milk wasanalyzed for Kjeldahl N (AOAC, 1990) and fat – byMilko-tester MK. III F3140 (A/S N. Foss Electric,Hillerod, DK).Data were expressed as the mean (± SD) response,and differences in the means were evaluated usingStudent’s t test (P≤0.05).Results and DiscussionChemical composition and nutritive value of lupinand faba bean seedsThe cultivar “Danko” of lupin seeds contained398.70 g kg -1 of crude protein, 49.90 g kg -1 of fat, 126.00g kg -1 of crude fiber, and 292.80 g kg -1 of nitrogen freeextractives (NFE). Lupin seeds contained 17.53 g kg -1of lysine, 3.23 g kg -1 of methionine, and the ME valuewas 11.62 MJ kg -1 .The cultivar “Ada” of faba beans contained258.70 g kg -1 of crude protein, 4.00 g kg -1 of fat,69.40 g kg -1 of crude fiber, 466.30 g kg -1 of NFE,2.73 g kg -1 of methionine, 18.45 g kg -1 of lysine,and the ME value was 10.87 MJ kg -1 .Feed intake and nutrient digestibilityDuring the trials, all cows were fed the same dietscomposed of 3 kg hay, 48 kg silage and on average 4.88kg of compound feed. There were no significant differencesfor the feed intake between the groups, and, thus,all the experimental cows received almost the sameamount of nutrients and metabolizable energy (Table 1).Digestibilities of nutrients of different diets weresimilar and no significant differences between thegroups were determined. However, there was a tendencytowards a little higher digestibilities of proteinand fat when cows were fed the soyabean oilmeal diets.Meanwhile, digestibilities of crude fiber and NFEwere higher when feeding the diet containing lupinmeal (Table 2).42 LLU Raksti 12 (308), 2004; 41-46 1-18


S. Bliznikas et al. Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy CowsAverage composition of experimental diets (as-fed basis)Table 1FeedsPerennial grass hay, kgSilage from various grasses, kgCompound feed with soyabean oilmeal, kgCompound feed with lupin meal, kgCompound feed with faba bean meal, kgAnalytical data:metabolizable energy, MJdry matter, kgcrude protein, gdigestible protein, gcrude fibre, gsugar, gfat, gcalcium, gphosphorus, gGroupSoya Lupin Faba bean2.832.832.8445.2045.3045.504.88–––4.88–––4.88157.04 156.95 156.9717.4317.4417.471681.00 1679.00 1692.001016.00 1014.00 1022.004213.00 4292.40 4255.90487.35 477.73 446.06487.90 515.90 479.10161.40 160.20 159.3062.9963.2462.79Nitrogen, calcium and phosphorus balance andavailability in the animal bodyCows fed compound feeds containing either lupinmeal or faba bean meal retained daily on the average3.17 and 6.31 g of nitrogen, respectively. However, nitrogenutilization for milk production was lower incomparison with the control group (Table 3). Cowsfed diets containing soyabean meal did not retainnitrogenous matter, yet nitrogen utilization for milkproduction was higher.The analysis of the availability of mineral matter(calcium and phosphorus) in the animal body showedsimilar tendencies. Retention of mineral matter after feedand water intakes was higher, yet utilization of calciumand phosphorus for milk production was lower.Analysis of ruminal fluidTendencies for changes of the nitrogenous matterconcentration in the rumen were observed for cowsfed diets containing lupin meal or bean meal (Table 4).Nutrient digestibilities of diets, %Table 2ItemSoyaGroupLupinFaba beanDry matterOrganic matterX ± SD63.08±0.0765.05±0.88X ± SD62.69±0.0764.30±0.17X ± SD60.25±2.2561.41±2.28Protein62.10±1.0261.56±0.6359.62±0.97Fat46.31±2.1244.96±2.4241.06±0.86FibreNFE54.85±5.3965.98±1.2260.35±2.1668.86±1.6858.37±0.7265.13±3.86LLU Raksti 12 (307), 2004; 41-46 1-1843


S. Bliznikas et al. Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy CowsUtilization and balance of nitrogen, calcium and phosphorusTable 3ItemNitrogenBalance± gN absorption, % of N intakeN retained, % of N intakeN retained, % of N digestedN milk productive:% of N intake% of N digestedGroupSoya Lupin Faba bean-0.85±8.72 +3.17±4.63 +6.31±0.6262.1461.5759.6427.1027.4525.8943.6544.5343.4027.3126.6824.3844.0943.3240.86CalciumBalance± g+0.61±0.88+9.58±3.16+12.15±4.05Ca retained, % of Ca intake32.3241.9541.18Ca milk productive, %17.0316.4114.64PhosphorusBalance± g+7.22±0.46+13.44±2.83+15.64±1.90P retained, % of P intake30.2733.5032.25P milk productive, %33.5728.0922.83ItempHTotal nitrogen, mg 100 ml -1Protein nitrogen, mg 100 ml -1Ammonia nitrogen, mg 100 ml -1DAPA, mg 100 ml -1Bacterial nitrogen, mg 100 ml -1* S – soya, L – lupin, B – faba beanBiochemical indicators of the rumen contentsGroupPre-experimentalperiodX ± SDExperimental periodX ± SDS* 7.08±0.08 7.11±0.08L7.05±0.13 7.06±0.08B 7.09±0.09 7.24±0.03S 110.34±4.67 113.92±2.84L 121.58±4.46 108.04±1.45B 102.51±4.78 106.37±2.85S 88.11±2.32 95.80±3.25L 99.42±5.36 92.13±1.07B 85.83±4.32 88.68±2.35S 15.38±1.24 13.45±3.21L 15.43±2.67 15.19±0.86B 12.63±0.58 16.75±0.29S2.36±0.17 2.22±0.05L2.67±0.06 2.26±0.08B 2.40±0.13 2.27±0.07S48.14 45.29L54.47 46.10B 48.96 46.31Table 444 LLU Raksti 12 (308), 2004; 41-46 1-18


S. Bliznikas et al. Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy CowsVFA concentration and ratio in the rumen of cowsTable 5ItemGroupPre-experimentalperiodX ± SDExperimental periodX ± SDTotal VFA, mmol 100 ml -1 L9.30±0.57 8.58±0.46S*9.49±0.17 8.79±0.41B 9.37±0.36 8.42±0.50VFA ratio, %:Acetic acidPropionic acidButyric acid*S – soya, L – lupin, B – faba beanS67.78±1.39 68.87±1.56L70.21±1.90 68.84±1.67B 68.71±0.67 70.98±1.32S15.10±0.50 14.71±0.13L14.55±0.42 15.36±1.04B 16.54±0.57 14.76±0.20S12.53±1.43 11.56±0.59L10.91±1.18 11.40±0.36B 9.85±0.59 9.78±0.26The amounts of total and protein nitrogen were lowerduring the experimental period in comparison with thecontrol group (P>0.1) by, respectively, 5.88 and 3.67mg 100 ml -1 in the lupin group and 7.55 and 7.12 mg 100ml -1 in the faba bean group (P>0.1), though the concentrationof ammonia nitrogen has increased by 1.74and 3.30 mg 100 ml -1 , respectively (P>0.1). The reasonfor the increase might have been higher protein solubilityand degradation in the rumen for the experimentaldiets. Analysis of diaminopimelic acid indicated thatreplacement of soyabean oilmeal with lupin or faba beanseeds in compound feeds had no negative influenceon the activity of microbial protein biosynthesis. Microbialnitrogen in the rumen of cows in Control, Experimental1 and 2 groups accounted for, respectively,39.76, 42.67 and 43.54% of total nitrogen.There was no significant difference for carbohydratefermentation in the rumen of cows (Table 5).The quantitative composition of volatile fatty acids(VFA) has changed insignificantly. During the experimentalperiod, acetic acid in the rumen of cows fedbean meal accounted for 70.98% of the total VFA, andthis content was by 2.11–2.14% higher than that inthe rumen of cows fed soyabean meal or lupin meal(P>0.1).Milk production of cowsIt is natural that during the experimental period,milk production of cows in all groups was lower comparedwith the pre-experimental period because all cowsselected for the treatment were in the third month oflactation, i.e. they were at the peak of their lactation(Table 6). It has been observed that milk yield and milkfat content of cows fed lupin and faba bean mealstended to a more significant variation. Milk yields inboth experimental groups were insignificantly lower inGroupPre-experimental period(n=7)Daily milk productionExperimental period(n=7)Table 6Compared with Preexperimentalperiodkg ± % ±Milk fat content, %Soya 3.75±0.14 3.92±0.07 – +0.17LupinFaba bean3.69±0.283.64±0.183.87±0.183.79±0.17––+0.18+0.154% fat corrected milk, kgSoya 20.2±1.46 20.1±1.23 -0.1 -0.49LupinFaba bean19.6±1.5420.0±0.8418.9±1.6419.3±0.64-0.7-0.7-3.57-3.63LLU Raksti 12 (307), 2004; 41-46 1-1845


S. Bliznikas et al. Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy Cowscomparison with the control group. However, the differenceswere not statistically significant.ConclusionsThe study indicated that replacement of soyabeanoilmeal with lupin meal or faba bean meal had no effecton fermentation of nitrogenous matter and carbohydratein the rumen of cows. There was no significantdifference in the levels of total and protein nitrogenbetween the groups, and the level of ammonia nitrogenhas increased insignificantly. Digestibility trialsindicated that replacement of soyabean oilmeal withlupin meal or faba bean meal did not significantly affectnutrient digestibility, nitrogen, calcium and phosphorusretention and utilization for milk production. Ithas been observed that replacement of soyabeanoilmeal with lupin or faba bean meals resulted in highermilk yield and fat content variations in the course oflactation.References1. A.O.A.C. (1990) Official Methods of Analysis.15 th ed. Association of Official Analytical Chemists.Washington, D.C., 1298 pp.2. Conway, E. J. (1962) Microdiffusion Analysis andVolumetric Error. Crosby, Lockwood and Sons Ltd.,London, 328 pp.3. El-Shazly, K., Hungate, R. E. (1966) Method formeasuring diaminopimelic acid in total rumen contentsand its application to the estimation of bacterial growth.Applied Microbiology, 14, pp. 27–30.4. Ervin, E. S., Marco, G. J., Emery, E. M. (1961)Volatile fatty acid analyses of blood and rumen fluid bygas chromatography. J. Dairy Sci., 44, pp. 1768–1773.5. Fawcett, J. K., Scott, J. E. (1960) A rapid andprecise method for the determination of urea. J. clin.Path.,13, pp. 156–159.6. Green, A. S., Oram, R. N. (1983) Variability forprotein and oil quality in Lupinus albus. Anim. FeedSci. Technol., 9, pp. 271–283.7. Hansen, M. S., Anderson, P. E. (1972) Horse Beans(Vicia faba L.) for dairy cows. Bulletin Fra Forsogslaboratoriet,Copenhagen, 396, pp.1–32.8. Hansen, R. P. (1976) Fatty acid composition ofthe total lipids of seeds from three cultivars of sweetlupins. L. albus cv. “Newland”, L. albus cv. “WBZ”and L. luteus cv. “Weiko III“. N. Z. J. Agric. Res., 19,pp. 343–358.9. Hove, E. L. (1974) Composition and nutritive valueof lupin sseds. J. Sci. Food Agric., 25, pp. 851–876.10. Hove, E. L., King, S. (1978) Composition, proteinquality and toxins of seeds of the grain legumesGlycine max, Lupinus spp., Phasedus spp., Pisumsativum and Vicia faba. N. Z. J. Agric. Res., 21, pp.457–469.11. Huber, H. (1985) Ackerborne und Erbse-Inlandische Eiweissfuttermittel Alternative. Prakt.Landechn., 38, pp. 76–78.12. Ingalls, J. R., McKirdy, J. A. (1974) Faba beansas a substitute for soyabean meal or rapeseed meal inrations for lactating cows. Canadian J. of Anim. Sci.,54, pp. 87–89.13. Newton, S. D., Hill, G. D. (1983) The compositionand nutritive value of field beans. Nutrition Abstractsand Reviews, 53, pp. 99–115.14. Sammour, R. H. (1987) Chemical constituentsand electrophoresis of seed proteins of some speciesof Vicia. Fabis Newsletter, 18, pp. 30–32.15. Saifer, A., Gerstenfeld, S., Harris, A. F. (1960)Photometric microdetermination of amino acids in biologicalfluids with the ninhydrin reaction. Clin. Chim.Acta, 5, pp. 131–140.16. Smith, G. (1995) Lupins. The feed for all situations.Red Cow, 19, pp. 28–29.17. Tewatia, B. S., Virk, A. S. (1996) Nutritional potentialof faba bean for improved productivity in ruminants.A review. FABIS Newsletter, 38/39, pp. 2–12.AnotācijaLietuvas Lopkopības institūtā tika veikti pētījumi par saldās lupīnas Danko un lauku pupu Ada sēkluizmantošanu slaucamu govju ēdināšanā. Izmēģinājumu rezultāti liecināja, ka sojas raušu aizvietošana ar lupīnasvai lauku pupu miltiem neietekmē slāpekļvielu un ogļhidrātu fermentācijas procesus govs spureklī. Kopējā slāpekļaun proteīna slāpekļa līmenim starp izmēģinājumu grupām nebija izteiktu atšķirību, un amonjaka slāpekļa līmenispaaugstinājās tikai nedaudz – 1.74–3.30 mg 100 ml -1 . Sagremojamības izmēģinājumu rezultāti norāda, ka sojasraušu aizvietošana ar lupīnas vai lauku pupu miltiem būtiski neietekmē barības vielu sagremojamību, slāpekļa,kalcija un fosfora uzkrāšanos un izmantošanos piena veidošanai. Sojas raušu aizvietošana ar lupīnas vai laukupupu miltiem paaugstināja piena izslaukumu un tauku procentu pienā visā laktācijas laikā.46 LLU Raksti 12 (308), 2004; 41-46 1-18


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and BiodegradationSolid State Fermentation Systems for Bioremediation and BiodegradationCietfāzes fermentācijas sistēmas bioloģiskai attīrīšanai un biodegradācijaiUldis ViestursLatvian State Institute of Wood Chemistry, e–mail: koks@edi.lvLV Koksnes ķīmijas institūts, e–pasts: koks@edi.lvDzidra Zariņa, Laila Dubova, Andrejs BērziņšInstitute of Microbiology and Biotechnology, University of Latvia, e–mail: lumbi@lanet.lvLU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts, e–pasts: lumbi@lanet.lvSilvija StrikauskaLatvia University of Agriculture, e–mail: aazl@cs.llu.lvLatvijas Lauksaimniecības universitāte, e–pasts: aazl@cs.llu.lvAbstract. The waste gas from composting facilities contains different components, which create odour nuisanceand acid rain. Biofiltration, which is a technology for reduction of odour emissions and involves the biochemicalcapabilities of native or modified biological systems, offers some advantages over the physical-chemical, burningor mechanical methods. These are as follows: low cost of installation, maintenance and operation, simplicityof the technological process and high efficiency of the biodegradation and utilization of different inorganic andorganic compounds (Schmidt, 2000; Viesturs et al., 2003). We have developed a complex biofiltration system forremoval of hydrogen sulphide and ammonia from the composting facility waste gas in a 3 l solid state reactor.Sulphate reducing bacteria Thiobacillus thiopharus were immobilized on glass bricks as the carrier material. Thebiodegradation efficiency of hydrogen sulphide amounted to 62.5% at the gas flow rate 11.2 l h -1 . The nitrificatorassociation for regulating the circulation of nitrogen–ammonification and nitrification processes was isolatedfrom activated sludge. The two-stage biofiltration system was more effective for treatment of the waste gascontaining a high amount of ammonia. This biofiltration system makes it possible to clean waste gas fromammonia for at least a 3-month period, with the degradation efficiency 98%. Monitoring of the compost qualitywas realized by methods such as chemical and microbiological analyses, microbiotests (toxicity), and IRspectroscopy.Key words: solid state fermentation (SSF), biofilters, composting, waste, biodegradation.IntroductionThe rapid increase of the world’s population causesmore and more different types of waste. Large quantitiesof organic waste are generated, and serious environmentalproblems become extremely urgent (Telyshevaet al., 2000; Telysheva et al., 2002).The major alternatives of bioconversion, waste included,are shown in Table 1.The main hindrance of solid state fermentation(SSF) systems is homogenization of the substrate, heatremoval included. As a rule, in commercial-scalebioreactors, the mixing intensity required for temperaturecontrol and oxygen supply leads to shear damagesof the majority of cultures used (Viesturs and Leite,1997; Berzins et al., 2001a, Berzins et al., 2001b; Priedeet al., 2001). SSF systems could be also used as biofilters(Viesturs and Leite, 1997).One of the cheapest and simplest ways to treatorganic waste is composting (Table 1 –types 2, 3).Composting implies microbial processes that proceedinside bioreactors or windrows (Zarina and Utināns,2003).The aim of this work was to overlook SSF andcomposting systems in order to develop a complexLLU Raksti 12 (307), 2004; 47-57 1-18system for biofiltration of gases, in particular, for eliminationof hydrogen sulphide and removal of ammoniafrom the composting facility waste gas.MaterialsBioreactors, their tooling and packingmaterialThe developed and used equipment, its tooling andflow sheets are shown in Figs. 1-5.Mixed systems (Fig. 1) were performed in a 3 l horizontalbioreactor, having a shaft with special blades(position 5) and rotation speed control.The flow sheet of the waste gas biodegradationsystem is shown in Fig. 2.The biofiltration system for hydrogen sulphide removalfrom the composting facility waste gas was realizedin a 3 l solid state reactor (Fig. 3).The oxidation of ammonia was also realized in thesolid state reactor. The bioreactor was constructed fromglass and stainless steel in a cylindrical shape (Fig. 3).Its internal diameter was 140 mm and the loading capacitywas 2 l. At the bottom of the reactor, a 1.5 lvessel was placed. Dolomite broken bricks, 20–30 mmin size, were used as the packing material.47


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and BiodegradationSSF alternatives of the bioconversion processTable 1Type of processing Main features / peculiarities Results1. Aerobic Constant, moderate temperature.Still alive helminthes, weed seeds, etc.High O 2 consumption that means a high heat release.The main performance – degradation of lignocellulose(LC).Shear sensitivity that demands the utilization of thestationary layer, hence, only low specific capacity couldbe achieved.Mixing is required, which leads to mycelia damages, highspecific power consumption.Comparatively fast process.The organic part mainly converted into heat, CO 2 andbiomass.The composition of the final product does not meet themain characteristics of the compost.Greenhouse effect – CO 2 release / O 2 consumption.Yield of product30–50%.Low humuscontent.High costs formaintenance ofprocessing.2. Aerobicwith locallyisolatedmicroorganisms’association asinoculum forbiodegradation oflignocellulose andother organicsubstances3. Facultativeanaerobicaccording toclassicalcompostingtechnologies4. AerobicSS/submergedfermentation5. Mainlyanaerobicaccording to the“bins” technologyLow-rate processes, rather long time to reach biologicalstabilization and humification of the compost.Practically necessary to use biphasic processes,thermophilic and mesophilic phases being separated:− the thermophilic regime 5–10 days,− then the mesophilic regime with special inoculum andaeration of moderate intensity with periodical mixing ofsubstrate.Conversion of the organic matter in the presence ofsuitable amounts of air, moisture and inoculum into ahumus-like product.Well-known technology, equipment and product.Long exposure time.Specially developed, having multifunctional features.Short exposure time.Low humification of the initial/raw material.Problems:− whether a considerable conversion of LC occurs at all,− selection of the culture’s composition is required, as forthe classical anaerobic version.Obviously, the product could be recommended formulching, and not as a classical compost. However, aknown market for mulch also exists (Viesturs et al., 2002).Yield of product~ 30–40%.Qualitative humuswith optimal C: Nratio, pH andwithout pathogenbacteria,helminthes eggsand weed seeds.Yield of classicalcompost~ 50–60%.Production ofinoculumfor biomassdegradation;humification;biofiltration.Yield of specificcompost formulching~ 80%.48 LLU Raksti 12 (308), 2004; 47-57 1-18


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradation1 2 3 4 5 6 7 8Fig. 1. Laboratory reactor with horizontal stirrer for aerobic and anaerobic bioprocessing (total volume 3 l):1 – bioreactor; 2 – air inlet for aerobic process; 3 – cooling/heating jacket; 4 – rotating shaft;5 – mixing blade; 6 – glass part of the cylinder; 7 – hatch; 8 – outlet gases.651 2 3 4 2Fig. 2. Waste gas biodegradation system:1 – waste/contaminated gas source; 2 – receptacle of hydrogen sulphide; 3 – glass bricks with the immobilizedsulphide oxidation bacteria; 4 – peristaltic pump; 5 – gas measuring instrument; 6 – three-way cock.LLU Raksti 12 (307), 2004; 47-57 1-1849


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradation712136564Fig.3.Fig. 3. Combined solid state/submerged bioreactor:1 – hatch for inspection and solid product outlet; 2 – packed bed; 3 – liquid/submerged sector;4 – liquid product outlet; 5 – culture liquid for t° control by circulation; 6 – inlet gas; 7 – outlet gas.50 LLU Raksti 12 (308), 2004; 47-57 1-1821


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and BiodegradationFig. 4. Two-stage biofiltration system:1 – compressor; 2 – vessel for contaminant under degradation; 3 – valve; 4 – measurement ofvolumetric flow rate; 5 – gas part of the bioreactor; 6 – biofilter; 7 – sampling points; 8 – submerged part.The sulphide oxidation bacteria Thiobacillusthiopharus sp.–5 were isolated from the biological activatedsludge and immobilized on glass bricks as thecarrier material (Dubova et al., 2002).Fig. 4 shows a two-stage biofiltration system consistingof two combined solid/submerged bioreactors(position 8) displayed in Fig. 3.Fig. 5 demonstrates the flow diagram of all possiblevariants of biodegradation according to Table 1.Position 3 relates to Fig. 1, position 2 – to Fig. 3.Biodegradation conditions for waste gasIsolated microorganisms were capable of functioningin the pH range 6.0–8.5 and under relatively dryconditions. Hence, these microorganisms allowed theoperation of the bioreactor under conditions wheremoisture and pH could be less stringently controlled.During the microorganims’ immobilization and the adaptationperiod, mineral nutrients were continuouslypumped through the filter bed.The ammonia removal efficiency (RE) and biologicalelimination capacity (EC) were used for the evaluationof the biodegradation process. EC was expressedas the mass converted per solid meter packing materialper hour (g NH 3m -3 h -1 ) and obtained from the inlet andoutlet waste gas concentrations corrected with theammonia removal by drain. RE was obtained by calculatingthe differences between the inlet and outlet ammoniaconcentrations expressed in percentage.LLU Raksti 12 (307), 2004; 47-57 1-18Raw materialsThe following substrates were utilized for experiments:sewage sludge from the WWTP “Daugavgriva”in Riga, brewers’ yeast biomass from a brewery factoryand/or deciduous solid waste – sawdust (separatelyor in a mixture).Cultures usedMicroorganisms: five bacterial strains, designatedDN–1 (Pseudomonas sp.), DN–2 (Nitrosomonas sp.),DN–3 (Nitrobacter sp.), N–13 (Sarcina sp.) andThiobacillus thioparus–5, were isolated from the biologicalactive sludge and used in the ammonia andhydrogen sulphide biodegradation.The aqueous medium used for the cultivation of theassociation for ammonia degradation was: (NH 4) 2SO 4,1.0 g; K 2HPO 4, 2.0 g; MgSO 4×7H 2O, 0.5 g;FeSO 4×7H 2O, 0.001 g; CaCO 3, 10 g; H 2O, 1000 ml(pH 7.0–7.8). The same medium without ammonium sulphatewas used for the filter bed humification in theone stage system, while 1% glucose was used for thetwo-stage biofiltration system.The aqueous medium used for cultivation ofThiobacillus thiopharus–5 and for humification of thefilter and glass bricks, was: Na 2S 2O 3×5H 2O, 5.0 g; NH 4Cl,0.1 g; NaHCO 3, 1.0 g; Na 2HPO 4, 0.2 g; MgCl 2× 6H 2O, 0.1 g;H 2O, 1000 ml (pH 8.0–8.5).To promote the composting process, local microorganisms’associations (two Trichoderma strains: Tr.51


52 LLU Raksti 12 (308), 2004; 47-57 1-18AS1I II IIIX inocS/RMSS cE/DX inocLMX inocS/RMAA2Fig.5.3S/RM 4Fig. 5. Flow diagram of solid state (compsting included) conversion of lignocellulose-containing (non-solubles) raw materials and waste:I – preparation of inoculum, II – pilot/demonstration stage, III – production;1 – submerged bioreactor for production of inoculum; 2 – combined liquid/solid state bioreactor; 3 – mixed SS bioreactor; 4 – windrows;5 – motionless or mixed sieves in climate chamber; 6 – production-scale mixed SS bioreactor; 7 – bin’s technology: special bins for closed composting; S – substrate;RM – raw material; X inoc – seed material; E/D – experimental/demonstration products; A – air; SS – solid state; LM – liquid medium.X inocE/DX inocE/DX inocE/DX inocX inocS/RMX inocAS/RMX inocS/RM5576E/DAProduct to the marketProduct to the marketU. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradation


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradationviride and Tr. lignorum (Viesturs et al., 1998), and anitrificator association, regulating the circulation ofnitrogen – the ammonification and nitrification processeswere applied as the inoculum for biodegradationof lignocellulose and other types of organic waste inthe composting process.MethodsChemical analysesThe concentrations of ammonia, nitrite, nitrate andhydrogen sulphide were determined by a FIAstar 5020Analyzer. The total nitrogen was measured by the“Buchi” Kjeldahl Line. Total carbon was determinedby the modified Tjurin’s method (Rinkis et al., 1987).Then NO 3-N/NH 4-N and C: N ratios were calculated.Microbiological analysesThe quantification of the total number of microorganisms,fungi, Escherichia coli and Salmonella sp.in the compost was performed. The plate count methodwas used for estimating the total number of microorganismsand fungi per 1 g of dry compost. The mediumfor quantification of the total number of bacteria was:Bacto nutrient agar (DIFCO LABORATORIES, USA);for fungi – Chapec medium, for E. coli – Endo agar; forSalmonella – agar Mak-Konky (Strikauska et al., 1999).Microbiotests- Rotoxkit F TM , which measures the lethal effect oftoxicants of rotifers freshly, hatched from cysts(with rotifers Brachionus calyciflorus), after 24-hexposure (Rotoxkit F TM , 1992).- Thamnotoxkit F TM with Thamnocephalus platyurus,which measures the lethal effect of toxicantsof crustacean freshly, hatched from cysts, after 24-h exposure (Thamnotoxkit F TM , 1995).- Ostracodtoxkit F with the benthos organismHeterocypris incongruens is a “direct contact”chronically toxicity microbiotest. After 6 days, thecrustacean morbidity and growth intensity arecompared with the control (Ostracodtoxikit F,2000).The results of microbiotesting were evaluated accordingto the regulations of the method’s authors,and the effect in percentage was observed in the nodiluted sample (Persoone et al., 2003). The followinghazard classification system was used for determinationof the degree of toxic contamination in compost:- Class I: no acute hazard = none of the tests showeda toxic effect;- Class II: slight acute hazard = a statistically significantEP was reached in at least one test, whilethe effect’s level was below 50%;- Class III: acute hazard = the EP 50was reached orexceeded in at least one test, while the effect’slevel was below 100%;LLU Raksti 12 (307), 2004; 47-57 1-18- Class IV: high acute hazard = the EP 100was reachedin at least one test;- Class V: very high acute hazard = the EP 100wasreached in all tests.IR spectroscopySamples of the fermentation media or compost forIR-spectroscopy were dried at 60 o C. 50 mg of the samplewas mixed with 1g of KBr and milled to obtain ahomogenous mixture of the sample. 210 mg of the mixturewas mixed with 890 mg of KBr, milled and pelleted.For spectral analysis of Na-humate, 25 mg of substanceand 1g of KBr was used.The prepared KBr pellets were registered on a FT-IR spectrometer Perkin Elmer (Spectrum RXIFT-IR), theabsorption mode between 400 and 4000 cm -1 , resolution4 cm -1 , 16 scans.As a characteristic absorption band for identificationof Na-humate, 1390 cm -1 (COOH group vibrations)was chosen (Haberhauer and Grzabek, 1999).Results and discussionTo perform the composting process, two Trichodermastrains and the nitrificator association for regulatingthe circulation of nitrogen–ammonification and nitrificationprocesses were applied. Trichodermalignorum was a more active splitter of cellulose andlignin substrates, while Trichoderma viride was mainlythe producer of Trichodermin (Apsite et al., 1998;Viesturs and Leite, 1996) and also the splitter of lignocellulose.Both of Trichoderma micromycetes were thebasis of the plant protection preparation Trichodermin,which could limit plant infections (Apsite et al., 1998).After a 2-month biodegradation of organic wasteunder anaerobic conditions at the thermophilic regime,the amount of Escherichia coli and Salmonellatyphimurum was 0. However, after 6 months at the aerobicregime, applying the above-mentioned associations,the ammonium content in composting media averaged410 mg per kg of the fresh weight of the compost, andthe C: N ratio was 35–40. The determination of the percentageeffect (EP) obtained with each of the appliedmicrobiotests (Rotoxkit F TM with the rotifers Brachionuscalyciflorus, Tamnotoxkit F TM with Tamnocephalusplatyurus and Ostracodtoxkit F with the benthicostracod crustacean Heterocypris incongruens)showed that the quality of the compost from thebioreactor was slight acute hazard. A statistically significantEP was reached in Ostracodtoxkit (EP – 26.6%)and Rotoxkit (EP – 21.3%) tests.The composting process proceeded still two weeksuntil the content of ammonia decreased to 280 mg perkg of the fresh weight of the compost, and the C: Nratio was 25–30. The applied microbiotests showed thatthe toxicity of the compost was no acute hazard. EPvalues ranged from 3.3% to 13.3%.53


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and BiodegradationConcentration of hydrogen sulphide before and after biofiltrationTable 2No.Gas flowrate (l⋅h -1 )Concentration of H 2 S (%)(before biofiltration)Concentration of H 2 S(%) (after biofiltration)Efficiency ofbiodegradation (%)1 20.0 0.023 0.019 17.42 14.6 0.033 0.021 36.43 11.2 0.016 0.006 62.5The total amount of bacteria during the compostingprocess increased, and their amount at the end of theprocess was 6 x 10 7 cells per 1 g of dry compost. At thesame time, the amount of fungi decreased from 3 x 10 3to 3 x 10 2 cells per 1 g of dry compost.IR spectra of different compost samples with themicromycetes strains Trichoderma viride and/or Trichodermalignorum as destructors of lignin and celluloseand Na-humate were studied. The characteristicabsorption band for identification of Na-humate waschosen, namely, 1390 cm -1 . In all spectra of the compost,this characteristic Na-humate peak is present, andits increasing intensity follows the composting process(Dubova et al., 2002).The biodegradation efficiency of hydrogen sulphidecould amount to 62.5% at the gas flow rate 11.2l×h -1 (Table 2).The oxidation of ammonia was realized in a solidstate reactor with the association of microorganismsthat was isolated from biologically activated sludge.The ammonia concentration in the inlet gas during theadaptation period (25 days) was maintained at valuesof 0.2–0.3 g×m -3 .After this period, the inlet gas concentration wasincreased to 0.5 g×m -3 with the ammonia load of 0.16NH 3m -3 h -1 . This stage was typical, with regular mediumrecirculation after 5 days for humification of thebed (Table 3).Owing to the high ammonia solubility, the pH wasadjusted in the liquefied phase to 7.0. As a result of thebiomass growing in the liquid phase of the reactor,NH 3was metabolized in nitrites and nitrates, and thepH control was not necessary any more. On the 25 thday of the experiment, the concentration of N-NO 3increasedto 3.5 g m -3 , which created an inhibitory effectto the nitrification process (Table 3).The removal efficiency under these conditions wasstable during 6 months and reached 95–98%. ECamounted to 0.33 g m -3 h -1 at the ammonia load 0.41g m -3 h -1 (Table 4).RE started decreasing above the ammonia concentration1.2 g m -3 , and the biofilter reached the EC 0.87 gm -3 h -1 . A considerable decrease in RE and EC wasobserved at the inlet ammonia concentration 4.1 g m -3 .Under these conditions, the microorganisms utilizedabout 25% of the inlet nitrogen amount. The ammoniaload 5.6 g NH 3m -3 h -1 decreased the EC and RE to 0.34g m -3 h -1 and 20%, respectively.Formation of nitrification products and N-NH 4 during the ammonia biodegradation processTable 3Inlet ammoniaconcentration (g⋅m -3 )Time (days) N-NO 2 (g⋅m -3 ) N-NO 3 (g⋅m -3 ) N-NH 4 (g⋅m -3 )0.2 10 0.4 0 1.20.2 15 0.3 1.0 1.20.2 20 0.2 1.3 1.30.2 25 0.2 3.5 4.20.5 30 0.2 4.7 4.20.5 35 0.1 5.1 4.40.5 40 0.1 5.3 4.554 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18 47-57


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and BiodegradationExperimentAmmonia removal efficiency in one-stage biofiltration systemAmmoniaconcentrationin inlet gas(g⋅m -3 )Ammoniaconcentration inoutlet gas (g⋅m -3 )Ammoniaload(g⋅m -3 h -1 )Biologicaleliminationcapacity(g⋅m -3 h -1 )Table 4Removalefficiency(%)1 0.5 0.01 0.41 0.33 982 1.2 0.10 0.97 0.87 923 2.0 0.30 1.62 1.13 854 2.5 0.50 2.03 1.20 805 3.0 0.71 2.43 1.20 746 4.1 2.20 3.30 0.75 467 5.0 3.12 4.05 0.50 378 7.0 5.63 5.67 0.34 209 5.0 3.2 4.05 0.01 35In the two-stage biofiltration system, the partlytreated gas from the first bioreactor was passed throughthe second one. The pumped liquid with the nitrificationproducts was moved from the first column to thesecond one (Table 5). This two-stage configurationproved to be more effective for treatment of the wastegas containing a high amount of ammonia. The ammoniaRE in the two-stage biofiltration system is shownin Table 5.The two-stage biodegradation system was moreefficient not only for the total RE, but also increasedthe biological degradation level. The considerable lossof the nitrogen in this system was assumed to resultfrom the denitrification process that occurred in thesecond biofilter.ConclusionsOrganic waste: sewage sludge, ethanol factorywaste and sawdust were processed using a 3 l horizontallaboratory reactor. The reactor was specially designed,since both fermentation stages, i.e. anaerobicand aerobic, were carried out in the same equipment.The first step of the biodegradation process can berealized at the anaerobic thermophilic regime, providingthe necessary mixing of the compost.The second step of the biodegradation processshould proceed at the mesophilic aerobic regime, providingan intensive aeration of the compost. The applicationof specific adapted microorganisms’ associationsfor regulating the circulation of nitrogen-ammonificationand nitrification processes in aerobic compostingprocesses provides an effective and rapidcomposting of waste.The biofiltration system for removal of hydrogensulphide from the composting facility waste gas wasrealized in a 3 l solid state reactor. The sulphide oxidationbacteria Thiobacillus thiopharus sp.–5 were isolatedfrom biological activated sludge and immobilizedAmmonia removal efficiency in two-stage biofiltration systemBiofilter 1ammonia concentration (g⋅m -3 )Biofilter 2ammonia concentration (g⋅m -3 )inlet gas outlet gas inlet gas outlet gasRemovalefficiency (%)2.0 0.1 0.1 0 1002.5 0.3 0.3 0 1003.0 0.7 0.7 0 1004.1 1.1 1.1 0.3 92.35.2 3.2 3.2 1.4 73.17.0 5.6 5.6 2.5 64.3Table 5LLU Raksti 12 (307), 2004; 47-57 1-1855


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradationon glass bricks as the carrier material. The biodegradationefficiency of hydrogen sulphide amounted to62.5% at the gas flow rate 11.2 l h -1 .The oxidation of ammonia was realized in a solidstate reactor with the 4 bacterial strains: Pseudomonassp., Nitrosomonas sp., Nitrobacter sp., Sarcina sp.isolated from activated sludge.The biofiltration system makes it possible to cleancontinuously the waste gas from the composting facilityfrom ammonia for at least a 3-month period, with thedegradation efficiency 98%.Monitoring of the composting quality was realizedby methods such as chemical analyses, microbiotestsfor compost quality assessment (toxicity), microbiologicalmethods for detection of human and animalpathogenic agents (Escherichia coli), and IRspectroscopy for spectral analyses of Na-humate.AcknowledgementsWe would like to thank Dr. Mara Grube for IRspectroscopy analyses. The study was supported byProjects No. 01.0398, 01.0370, 01.0369 of the LatvianCouncil of Sciences, and the International Project“Biofertilizer Production from Renewable OrganicWaste”.References1. Apsite, A., Viesturs, U. Šteinberga, V., Toma, M.(1998) Morphology and antifungal action of the genusTrichoderma cultivated in geometrically dissimilarbioreactors. World J. Microbiol. Biotechnol., 14, pp.23–29.2. Berzins, A., Rikmanis, M., Toma, M., Viesturs, U.,Gonta, S. (2001a) Cultivation of Zymomonas mobilis 113Sat different mixing regimes and their influence on thelevan formation. Acta Biotechnol., 21 (1), pp. 19–26.3. Berzins, A., Toma, M., Rikmanis, M., Viesturs, U.(2001b) Influence of micromixing on microorganismsand products. Acta Biotechnol., 21 (2), pp. 155–170.4. Dubova, L., Zarina, Dz., Grube, M. (2002) Use ofToxikit microbiotests in the determination of pesticidestoxicity in soil and groundwater. Proc. Latv. Acad. Sci.,56 (3), pp. 127–133.5. Dubova, L., Zarina, D., Strikauska, S., Bērzins,A., Viesturs, U. (2002) Complex bioconversion processesof organic waste and extracted waste gases; characteristicsof the obtained compost. In: Proceedings,International Scientific Practical Conference on NewTrends in Quality Food Production. Latvia Universityof Agriculture, Faculty of Food Technology, Jelgava,pp. 177–185 (in Latvian).6. Haberhauer, G., Grzabek, M. H. (1999) Drift andtransmission FT-IR spectroscopy of forest soils: anapproach to determine decomposition processes offorest litter. Vibrational Spectroscopy, 19, pp. 413–417.7. Odour management practices for compostingfacilities. Division of Solid and Infectious Waste Management.Fact Sheet No. 0497, September 1999.8. OSTRACODTOXIKIT F.: Chronic “direct contact”toxicity test for freshwater sediments. StandardOperation Procedure. Creasel, Deinze, Belgium, 2000.9. Persoone, G., Marsalek, B., Blinova, I., Zarina,Dz., Manusadzianas, L., Nalecz-Jawecki, G., Tofan, L.,Stepanova, N., Tothora, L., Kolar, B. (2003) A practicaland user-friendly toxicity classification system withmicrobiotests for natural waters and water wastes. EnvironmentalToxicology, 18 (6), pp. 395–402.10. Priede, M. A., Vanags, J. J., Viesturs, U. E. (2001)Performance of Aspergillus niger cultivation in geometricallydissimilar bioreactors evaluated on the basisof morphological analyses. Food Technol.Biotechnol. 40 (1), pp. 57–66.11. Rinkis, G. J., Ramane, H. K., Kunickaja, T. A.(1987) Methods for Analysis of Soils and Plants.Zinatne, Riga, 174 pp. (in Russian).12. ROTOXKIT F TM : Freshwater toxicity test withRotifer. Standard Operation Procedure. Creasel,Deinze, Belgium, 1992.13. Schmidt, D. (2000) Odour, hydrogen sulphide,and ammonia emissions from the composting of cagedlayer manure. Final Report. In: Conference of the AmericanSociety of Agricultural Engineering, 10 October2000, pp. 1–9.14. Strikauska, S., Zarina, D., Berzins, A., Viesturs,U. (1999) Biodegradation of ammonia by two stagebiofiltration system. Environmental Engineering andPolicy. 1 (3), pp. 175–179.15. Telysheva, G., Dizhbite, T., Lebedeva, G.,Rossinskaja, G., Jurkjane, V., Treikale, O., Viesturs, U.,Daugavietis, M. (2002) Lignin-based products stimulatingsoil phytoremediation. Acta Biotechnol. 22 (1-2), pp. 167–173.16. Telysheva, G., Lebedeva, G., Dizhbite, T., Zaimenko,N., Ammosova, J., Viesturs, U. (2000) Use ofsilicon-containing lignin products for in situ soilbioremediation. In: Bioremediation of ContaminatedSoils. Wise, D. L., Trantolo, D. J., Cichon, E. J., Inyang,H. I., Stottmeister, U. (eds.) Marcel Dekker, Inc., NewYork – Basel, pp. 699–727.17. THAMNOTOXKIT F TM : Freshwater toxicity testwith Crustaceans. Standard Operation Procedure.Creasel, Deinze, Belgium, 1995.18. Viesturs, U. E., Leite, M. P. (1996) Physiologicaland technico-engineering aspects of lignocellulosesolid-state fermentation with filamentous fungi. In:Advances in Bioprocess Engineering. Kluwer AcademicPublishers, Dordrecht – Boston – London, pp.81–87.19. Viesturs, U., Leite, M. (1997) Certain new biotechnologicalprocesses and the equipment for theirimplementation (Review). Appl. Biochem. Microbiol.,33 (3), pp. 213–235.56 LLU Raksti 12 (308), 2004; 47-57 1-18


U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradation20. Viesturs, U., Steinberga, V., Apsite, A., Tula, A.(1998) Effect of Azotobacterin and Trichodermin uponsugar beet. In: Biological Nitrogen Fixation for the21 st Century. Proceedings, 11 th International Congresson Nitrogen Fixation. Institut Pasteur, Paris, France,20-25 July 1997, p. 417.21. Viesturs, U., Zarina, Dz., Strikauska, S., Berzins,A., Zilevica, A. (2002) Solid state systems forbioremediation and biodegradation. In: Proceedings,VI International Symposium on Environmental Biotechnologyand IV International Symposium onCleaner Bioprocesses and Sustainable Development.Mexico, Veracruz, 1.2 pdf (CD).22. Viesturs, U., Zariņa, Dz., Strikauska, S., Dubova,L., Bērziņš, A. (2003) Emission of odour gases duringthe composting processes of different organic wastes.In: Proceedings, European Congress on Biotechnology.Basel, Switzerland, 24-29 August 2003, p. 129.23. Zariņa, Dz., Utināns, F. Method for Biocompostingof Organic Waste in Field Conditions(Paņēmiens organisko atkritumu biokompostēšanaiatklātā laukā). Latvian Patent No. 13022, 20.09.2003(filed 19.12.2001).AnotācijaStraujais iedzīvotāju skaita pieaugums uz Zemes rada arvien vairāk atkritumu. Pēdējos gados Eiropā ir ievērojamipieaugusi organisko atkritumu pārstrāde. Plānots, ka no kopējās Eiropas atkritumu produkcijas tuvākajos 10gados vismaz 30% no pilsētas un 40% no rūpnieciskajiem atkritumiem tiks pārstrādāti, tos kompostējot. Latvijā,tāpat kā pārējās Eiropas valstīs, ir aktuāla bioloģiski noārdāmo organisko atkritumu kompostēšana; šos procesusparasti pavada dažādu gāzu izdalīšanās apkārtējā vidē. Tās raksturojas ar nepatīkamu smaku un ir par cēloni tam,kāpēc rodas skābie lieti. Cietfāzes biofiltrācijas sistēmās (CFS) izmanto tādas tehnoloģijas, kuras spēj degradētnepatīkamās smakas un izveidot dabīgas vai modificēti ietilpīgas bioloģiskās sistēmas, kuru pielietošanai ir daudzlielākas priekšrocības, salīdzinot ar fizikāli-ķīmiskām un mehāniskām metodēm. Tām ir zema pašizmaksa, vienkāršavadība, nesarežģīts tehnoloģiskais process un augsta dažādu organisko un neorganisko savienojumubiodegradēšanas un pielietošanas efektivitāte. Darba mērķis bija noskaidrot, kā sasaistīt cietfāzes fermentācijasun kompostēšanas sistēmas tā, lai varētu biodegradēt gāzes (sērūdeņradi un amonjaku), kuras izdalās apkārtējāvidē dažādu organisko atkritumu kompostēšanas procesā. Organisko atkritumu kompostēšanu veicām 3 l cietfāzesfermentātorā. Sulfātreducētājas baktērijas Thiobacillus thioparus bija imobilizētas stikla cilindrā uz stikla caurulīšulauskām kā nesējmateriāla. Sērūdeņraža biodegradēšanas efektivitāte bija 62.5% pie plūsmas ātruma 11.2 l h -1 .Nitrifikātoru baktēriju asociācijas – slāpekļa aprites procesu regulētājas tika izolētas no aktīvajām dūņām. Pieaugstas amonjaka koncentrācijas divpakāpju filtrācijas sistēma spēja daudz efektīgāk attīrīt piesārņoto gaisu noamonjaka. Biofiltrācijas sistēma 3 mēnešu darbības laikā attīrīja piesārņoto gaisu no amonjaka, un tāsbiodegradēšanas efektivitāte sasniedza 98%. Veicām arī komposta kvalitātes monitoringu, pielietojot ķīmiskās,mikrobioloģiskās, mikrobiotestēšanas (toksicitātes noteikšanas) un IS–spektroskopijas metodes.LLU Raksti 12 (307), 2004; 47-57 1-1857


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāSmago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāFlows of Heavy Metals in the Waste Water Biological Treatment ProcessInta Gemste, Alberts VucānsLLU Augsnes un agroķīmijas katedra, e–pasts: livmanis@cs.llu.lvDepartment of Soil Science and Agrochemistry, LLU, e–mail: livmanis@cs.llu.lvRolands BebrisLR Vides ministrijas Vides aizsardzības departaments, e–pasts: rolands.bebris@vidm.gov.lvEnvironmental Protection Department of the Ministry of Environment of the Republic of Latvia,e–mail: rolands.bebris@vidm.gov.lvMaija GraseSIA „Estonian, Latvian & Lithuanian Environment”, e–pasts:elle@enviroment.lvAbstract. The present study summarizes the results of observation of the concentration and mass of heavymetals (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) in waste water (treated and untreated) and dry matter of waste water sludge inbiological treatment plants of eight towns of Latvia during the period 2000–2002. The total concentration ofheavy metals in untreated waste water is 0.45 mg l -1 on average, in treated waste water – 0.13 mg l -1 , but in drymatter of waste water sludge it makes 1958 mg kg -1 . Zn and Cu constitute the largest proportion within the totalmass of heavy metals in waste water and waste water sludge. About 32% of the total mass of heavy metals ofinflowing waste waters following the biological treatment process remain in the treated waste water, but about65% are bound by waste water sludge.Key words: waste water, waste water biological treatment plant, waste water sludge, heavy metals, concentrationof heavy metals.IevadsNotekūdeņi ir ūdeņi, kas cilvēka darbības dēļmainījuši savas sākotnējās fizikālās, ķīmiskās vaibioloģiskās īpašības, un tie iedalās:- sadzīves notekūdeņi, kas radušies publiskās undzīvojamās ēkās un sabiedrisko pakalpojumusniegšanas vietās dažādu fizioloģisko, higiēnasun sadzīves darbības dēļ,- lietus notekūdeņi, kas veidojas no atmosfērasnokrišņiem, tiem notekot no ēku jumtiem, ielāmun citām teritorijām ar pilnīgu vai daļēju virsmassegumu,- ražošanas notekūdeņi, kas radušies uzņēmējdarbībasvai ražošanas vietās un nav klasificējamikā sadzīves vai lietus notekūdeņi,- komunālie notekūdeņi – sadzīves notekūdeņi,sadzīves un ražošanas notekūdeņu sajaukums unlietus notekūdeņi [1.].Pēc Latvijas Vides aģentūras datiem, 2001.–2002.gadā Latvijā vidēji gadā novada vairāk nekā 240 milj.m 3 notekūdeņu. No tiem ap 150 milj. m 3 apstrādātidažādu veidu attīrīšanas iekārtās, tai skaitā bioloģiskajāsattīrīšanas iekārtās (BAI) – vairāk nekā 90% [2., 3.].Viens no galvenajiem virszemes ūdeņu piesārņotājiem,tai skaitā ar smagajiem metāliem, ir pilsētu unapdzīvoto vietu komunālie notekūdeņi. Tāpēc,pamatojoties uz ES 1991. gada 21. maija Direktīvu 91/271/EEC par komunālo notekūdeņu attīrīšanu unkonvenciju par Baltijas jūras reģiona jūrasvidesaizsardzību (1992.), Latvijā ir izstrādāti vairāki normatīvieakti, kas reglamentē notekūdeņu kvalitātes kontroli unar šiem ūdeņiem vidē emitēto bīstamo vielu koncentrācijasun masas [1., 4.].Ar ieplūdes (neattīrītajiem) notekūdeņiem BAIievadītā smago metālu masa šo ūdeņu attīrīšanasprocesā sadalās vairākās plūsmās:- nosēžas uz dažāda materiāla un izmēra filtrācijasrestu nogrābšņiem,- saistās smilšu uztvērēju nogulsnēs,- saistās notekūdeņu dūņās,- paliek izplūdes (attīrītajos) notekūdeņos.Jāatzīmē, ka līdz šim Latvijā informācija par smagometālu koncentrāciju un masu atsevišķās iepriekšminētajās plūsmās ir apkopota fragmentāri, galvenokārtpar šo metālu koncentrāciju dūņās un masu, ko arnotekūdeņiem emitē ūdens vidē [5., 6., 7.]. Līdz šim navveikti pat aptuveni smago metālu bilances aprēķininotekūdeņu attīrīšanas procesā, pilnīgi trūkst informācijaspar smago metālu koncentrāciju un masufiltrācijas restu nogrābšņos un smilšu uztvērējunogulsnēs.Šis darbs ir viens no pirmajiem mēģinājumiem uzsāktskaidrot iepriekš minētos jautājumus Latvijā.Mūsu darba mērķis – apkopot un izvērtēt informācijupar smago metālu koncentrāciju un masu ieplūdes unizplūdes notekūdeņos, notekūdeņu dūņās un smilšuuztvērēju nogulsnēs, kā arī aprēķināt smago metāluorientējošo bilanci komunālo notekūdeņu bioloģiskāsattīrīšanas procesā.Minētā mērķa izpildei veikti uzdevumi, kas ietver58 LLU Raksti 12 (308), 2004; 58-66 1-18


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāinformācijas savākšanu, apkopošanu un izvērtēšanu par:- attīrīto notekūdeņu daudzumu,- smago metālu (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)koncentrāciju ieplūdes (neattīrītajos) un izplūdes(attīrītajos) notekūdeņos,- saražoto notekūdeņu dūņu (dabiski mitru unsausnas) masu,- smago metālu koncentrāciju notekūdeņu dūņās,- smilšu uztvērēju nogulšņu masu un smago metālukoncentrāciju tajās.Materiāli un metodesDarbam nepieciešamā informācija iegūta astoņupilsētu (Rīga, Liepāja, Daugavpils, Ventspils, Rēzekne,Valmiera, Cēsis, Kuldīga) notekūdeņu BAI. Tajās 2000.–2002. gadā attīrīja vairāk nekā 60% no bioloģiskiattīrītajiem komunālajiem notekūdeņiem jeb vairāk kā56% no visiem attīrītajiem notekūdeņiem valstī.Darba uzdevumos minētā informācija gada vidējo(summāro) rādītāju veidā savākta par katru gadu unaptver periodu no 2000. līdz 2002. gadam. Informācijaiegūta uz vietas katrā notekūdeņu BAI no speciālistusagatavotām izziņām, kā arī no notekūdeņu un dūņusmago metālu koncentrāciju testēšanas pārskatiem.Dati par smago metālu koncentrācijām ieplūdesnotekūdeņos iegūti tikai sešu notekūdeņu BAI, betizplūdes notekūdeņos – astoņās BAI.Smago metālu koncentrāciju testēšana notekūdeņuparaugos veikta ar atomu absorbcijas spektrometrijas(AAS) metodi, izmantojot galvenokārt elektrotermiskoatomizāciju:Cd – LVS EN ISO 5961 (0.04) 1 ; Cr – LVS EN 1233 (0.3) 1 ;Cu – US EPA 7211 (0.5) 1 ; Ni – US EPA 7521 (0.8) 1 ; Pb – USEPA 7421 (0.4) 1 ; Zn – LVS ISO 8288 2 (10) 1 ; Hgkoncentrācijas testēšana izdarīta ar atomu absorbcijasspektrometrijas aukstā tvaika metodi LVS EN 1483 (0.04) 1 .Darba izpildes gaitā Rīgas, Liepājas un Cēsunotekūdeņu BAI 2003. gada septembrī ievākti smilšuuztvērēju nogulšņu integrētie (vidējie) paraugi, kurosnoteikta iepriekš minēto smago metālu koncentrācija.Notekūdeņu dūņu un smilšu uztvērēju nogulšņusausnā Cd, Cr, Cu, Ni, Pb un Zn noteikšanai paraugimineralizēti saskaņā ar metodi LVS ISO 11466, bettestēšana veikta ar atomu absorbcijas spektrometrijasmetodi, izmantojot liesmu atomizāciju – LVS ISO 11047.Atsevišķu metālu metodes detektēšanas robežas, mgkg -1 : Cd – 0.3, Cr – 0.9, Cu – 0.8, Ni – 0.7, Pb – 0.9. Hgkoncentrācijas testēšana veikta ar atomabsorbcijasspektrometrijas aukstā tvaika metodi LVS 346 (atsevišķosparaugos US EPA 245.5).Apstrādājot ievākto informāciju:- visi vidējie rādītāji, kur tas bija iespējams, aprēķinātikā vidējie svērtie,- ja rindā novērojumu skaits bija trīs un vairāk, tadkritiski vērtēti un izslēgti no aprēķiniem atsevišķinovērojumi, kuri no vidējā rādītāja atšķiras vairākpar divām standartnovirzēm,- ja atsevišķi rādītāji ir mazāki par to testēšanasmetodes detektēšanas robežu (


Smagiemetāli /HeavymetalsI. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesā1. tabula / Table 1Smago metālu gada vidējā koncentrācija un to attīrīšanas pakāpe notekūdeņosThe average annual concentration of heavy metals and its treatment level in waste waterKoncentrācija notekūdeņos, mg l -1 /Concentration in wastewater, mg l -1ieplūdes / inflowsvidēji sešupilsētunotekūdeņuBAI* / in wastewater BTP* ofsix towns onaveraget.sk. RīgasnotekūdeņuBAI /includingthe Rigawastewater BTPizplūdes / outflowsvidēji astoņupilsētunotekūdeņuBAI / in wastewater BTP ofeight towns onaverage* – bioloģiskās attīrīšanas iekārta / biological treatment plant** – bez Liepājas notekūdeņu BAI / without the Liepaja waste water BTPt.sk. RīgasnotekūdeņuBAI /includingthe Rigawaste waterBTPNotekūdeņu attīrīšanaspakāpe, % / Waste watertreatment level , %vidēji sešupilsētunotekūdeņuBAI / in wastewater BTP ofsix towns onaveraget.sk. RīgasnotekūdeņuBAI /includingthe Rigawaste waterBTPCd 0.0014 0.0007 0.0007** 0.00015 50** 79Cr 0.019 0.021 0.0027 0.0026 86 88Cu 0.091 0.10 0.047 0.069 48 31Hg 0.0046 – 0.0001 – 78 –Ni 0.012 0.011 0.0086 0.0083 28 24Pb 0.015 0.014 0.006 0.0042 60 70Zn 0.31 0.35 0.069 0.094 78 73nodrošināt uzņēmumos esošo ražošanas notekūdeņupriekšattīrīšanas iekārtu efektīvu funkcionēšanu unjaunu šo iekārtu izveidošanu.Bez tam vēl pilsētu komunālos notekūdeņus ar smagajiemmetāliem piesārņo lietus notekūdeņi. Savukārtatmosfērā un pēc tam nokrišņos smagie metāli nonākgalvenokārt no energosaimniecības (katlu mājas, kasizmanto fosilo kurināmo) un transporta. Nokrišņu ūdeņi,pirms tie nonāk kopējā kanalizācijas sistēmā, vēl tiek„bagātināti” ar putekļveidīgiem nosēdumiem, un līdz arto nokrišņu ūdeņos smago metālu koncentrācija varbūt samērā augsta. Pēc Rīgas pilsētas pašvaldībasuzņēmuma „Rīgas ūdens” speciālistu novērojumiem,2000. gada pavasarī Rīgas ielu sniega ūdeņos smagometālu koncentrācija vidēji bija: Cd – 0.015, Cr – 0.1, Cu– 0.9, Ni – 0.12, Pb – 0.34 un Zn – 1.6 mg l -1 [6.]. Šīskoncentrācijas 5–24 reizes pārsniedza attiecīgo smagometālu vidējās koncentrācijas Rīgas komunālajosnotekūdeņos.Smago metālu koncentrāciju skaidrošanai lietusnotekūdeņos būtu nepieciešams veikt plašākus unilglaicīgākus novērojumus vairākās pilsētās. Tas ļautuizvērtēt, cik aktuāla atsevišķās Latvijas pilsētās ir lietusnotekūdeņu speciālas kanalizācijas sistēmas būvniecība,jo tās atslogotu notekūdeņu BAI darbību,paaugstinātos notekūdeņu attīrīšanas pakāpe,samazinātos smago metālu koncentrācija dūņās u.c.Smago metālu vidējās koncentrācijas izplūdesnotekūdeņos visās apsekotajās BAI ir samazinājušāsapmēram 1.5–6 reizes, salīdzinot ar ieplūdes notekūdeņiem(1. tabula).Visaugstākās visu smago metālu (izņemot Cu)koncentrācijas ir Kuldīgas BAI izplūdes notekūdeņos.Arī Ventspils BAI izplūdes notekūdeņos ir samērāaugstas Ni un Pb, bet Rīgas notekūdeņu BAI – Cukoncentrācija.Pašlaik Latvijā izplūdes notekūdeņiem nav noteiktivalstī vienoti smago metālu limitējošie koncentrācijunormatīvi. Atbilstoši MK 22.04.1997. noteikumiem Nr.155 (bija spēkā līdz 30.12.2003.) šīs limitējošāskoncentrācijas bija norādītas katras notekūdeņu BAIūdens lietošanas atļaujā, ko izsniedza reģionālās videspārvaldes. (Pašlaik šo kārtību reglamentē MK 26.07.2002.noteikumi Nr. 294 [4.]). Kā liecina savāktā informācija,visās apsekotajās BAI smago metālu koncentrācijaizplūdes notekūdeņos bija ievērojami mazāka par ūdenslietošanas atļaujās uzrādītām limitējošām koncentrācijām.Tomēr smago metālu koncentrācijas izplūdes notekūdeņosLatvijā ir samērā augstas. Tā, piemēram, RīgasBAI izplūdes notekūdeņos kopējā septiņu smago metālukoncentrācija vidēji gadā bija 0.180 mgl -1 , betStokholmas triju notekūdeņu BAI tā attiecīgi bija tikai0.022–0.044 mg l -1 jeb apmēram 4–8 reizes mazāk [8].Tā kā izplūdes notekūdeņus ievada virszemesūdeņos (parasti upēs vai jūrās), tad svarīgi salīdzinātsmago metālu koncentrācijas izplūdes notekūdeņos aršo metālu robežlielumiem pieņemošajos saldūdeņos unsālsūdeņos, kas noteikti MK 12.03.2002. noteikumosNr. 118 [9.]. Pēc tā var spriest, cik lielā mērā izplūdesnotekūdeņi var paaugstināt metālu koncentrācijasvirszemes ūdeņos.60 LLU Raksti 12 (308), 2004; 58-66 1-18


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāNo apsekotajām pilsētām tieši Baltijas jūrā izplūdesnotekūdeņus ievada Rīgas, Liepājas un Ventspilsnotekūdeņu BAI. Salīdzinot šo notekūdeņu BAI smagometālu gada vidējās koncentrācijas ar MK 12.03.2002.noteikumos Nr. 118 noteiktajiem robežlielumiemsālsūdeņiem, konstatēts, ka atsevišķu smago metālukoncentrācijas izplūdes notekūdeņos pārsniedziepriekš minētos robežlielumus: Liepājas notekūdeņuBAI Cd – 3 reizes, Ventspils BAI Cd, Ni un Pb – 1.5–3reizes, Rīgas notekūdeņu BAI Cu koncentrācija – 22reizes.Pārējās piecās apsekotajās BAI izplūdes notekūdeņusievada upēs. No tām tikai Kuldīgas BAI izplūdesnotekūdeņos Cd un Cr koncentrācija 1.5–2 reizes unRēzeknes BAI Cu koncentrācija 2.5 reizes pārsniedznoteiktos robežlielumus saldūdeņiem.Vai iepriekš minēto pilsētu izplūdes notekūdeņijūtami ietekmē Ventas un Rēzeknes upju ekoloģiskosituāciju, sevišķi mazūdeņu periodos, to nepieciešamsskaidrot speciālos novērojumos.Komunālo notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanasprocesā sešās apsekotajās BAI visu smago metālukopējā vidējā koncentrācija attīrītajos notekūdeņos irsamazinājusies 3.5 reizes. Visaugstākā attīrīšanaspakāpe (60–86%) ir Pb, Hg, Zn un Cr, bet viszemākā(28–50%) – Ni, Cu un Cd. Vislabāk notekūdeņus nosmagajiem metāliem attīra Rēzeknes un Cēsu notekūdeņuBAI, kur attīrīšanas pakāpe visiem metāliemsasniedz vidēji 76–79%.No apsekotajām notekūdeņu BAI vissliktāk notekūdeņusattīra Kuldīgā, kur smago metālu attīrīšanasvidējā pakāpe ir tikai 40%. Tas, iespējams, saistīts ar to,ka šajā BAI ir arī visaugstākās gandrīz visu smagometālu koncentrācijas ieplūdes notekūdeņos.Ar ieplūdes komunālajiem notekūdeņiem BAI nonākievērojama smago metālu masa (2. tabula). Gadā visāsnotekūdeņu BAI kopā nokļūst apmēram 48.3 t smagometālu, tai skaitā Rīgas notekūdeņu BAI – ap 28.7 t jebap 60%. Šajā metālu masā vislielākais īpatsvars ir Znun Cu, attiecīgi 71% un 16%.Tomēr arī ar izplūdes notekūdeņiem no visām BAIkopā virszemes ūdeņos nokļūst ievērojama smagometālu masa – katru gadu vidēji ap 15.5 t. No šīs smagometālu masas vairāk nekā 10 t (ap 66%) Rīgasnotekūdeņu BAI vidēji katru gadu ievada Rīgas jūraslīcī.Dažu smago metālu īpatsvars izplūdes notekūdeņusmago metālu masā, salīdzinot ar attiecīgu rādītājuieplūdes notekūdeņos, ir ievērojami mainījies. Irsamazinājies to metālu īpatsvars, kuriem attīrīšanaspakāpe (skat. 1. tabulu) pārsniedz 50%, kā, piemēram,Cr un Zn. Pretēji mainījies Cu un Ni īpatsvars, jo šometālu attīrīšanas pakāpe ir mazāka par 50%.Smago metālu koncentrācija un masanotekūdeņu dūņāsApsekotajās notekūdeņu BAI gadā vidēji saražo72870 t dabiski mitru dūņu ar vidējo sausnas saturu14%. Kopējā dūņu sausnas masa gadā sasniedz gandrīz11000 t jeb apmēram 64% no valstī visās notekūdeņuBAI saražotās dūņu masas. Dūņu sausnas iznākumsno m 3 notekūdeņu vidēji ir 0.13 kg.Smago metālu gada vidējā masa notekūdeņosThe annual average mass of heavy metals in waste water2. tabula / Table 2Smagiemetāli /Heavymetalskopā sešupilsētunotekūdeņuBAI, kg /waste waterBTP of sixtowns intotal, kgIeplūdes / Inflowst.sk. RīgasnotekūdeņuBAI, kg /includingthe Rigaorientējoši visāsBAI kopā /rough data for allBTP takentogetherwaste waterBTP, kg kg %kopā astoņupilsētunotekūdeņuBAI, kg /waste waterBTP of eighttowns intotal, kgIzplūdes / Outflowsorientējošit.sk. Rīgasvisās BAInotekūdeņukopā / roughBAI, kg /data for allincludingBTP takenthe Rigatogetherwaste waterBTP, kg kg %Cd 128 40 195 0.4 113 (42*) 8.6 155 0.5(84*)Cr 1432 1235 2160 4.5 235 151 390 2.5Cu 6381 5992 7810 16 4101 3968 4350 28Hg 3.1 – 64 0.1 2.8 – 14


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesā3. tabula / Table 3Smago metālu koncentrācijas notekūdeņu dūņu sausnā, mg kg-1Concentrations of heavy metals in dry matter of waste water sludge, mg kg-1Smagiemetāli /HeavymetalsVidēji astoņupilsētunotekūdeņu BAI /In waste waterBTP of eighttowns on averageT.sk. RīgasnotekūdeņuBAI /Including theRiga wastewater BTPVidēji Latvijā / In Latvia onaverageorientējoši visās90. gadunotekūdeņu BAIbeigās [5.]2000.–2002. // at the endrough data for allof 90s [5.]BTP in 2000–2002Limitējošāskoncentrācijas[10.] /The limitingconcentrations[10.]Cd 3.6 5.0 3.4 7.5 10Cr 145 161 145 168 600Cu 271 356 248 290 800Hg 2.3 2.5 2.2 3.1 10Ni 56 60 55 65 200Pb 91 108 87 109 500Zn 1389 1828 1296 1654 2500Apsekotajās notekūdeņu BAI dūņu kvalitātes kontroli,tai skaitā smago metālu koncentrāciju noteikšanudūņu sausnā veic atbilstoši MK 20.08.2002. noteikumiemNr. 365 [10.]. Iepazīstoties ar dūņu sērijutestēšanas pārskatiem apsekotajās notekūdeņu BAI,konstatēts, ka nevienā dūņu sērijā un līdz ar to arī vidējāssmago metālu koncentrācijas nav pārsniegušas limitējošās,kas noteiktas iepriekš minētajos MK noteikumos(3. tabula).Rēzeknes notekūdeņu BAI konstatētas viszemākāsvisu smago metālu (izņemot Cu) koncentrācijas dūņusausnā.No apsekotajām notekūdeņu BAI Cd un Zn koncentrācijavisaugstākā ir bijusi Rīgas notekūdeņu BAI,bet Ni un Cu – Ventspils notekūdeņu BAI dūņu sausnā.Pirmā orientējošā informācija par smago metāluvidējām koncentrācijām Latvijas notekūdeņu dūņusausnā tika apkopota un iesniegta Eiropas Komisijā90. gadu beigās [5]. Arī šie dati ievietoti 3. tabulā.Salīdzinot šos un mūsu aprēķinātos vidējos rādītājuspar 2000.–2002. gadu konstatēts, ka attiecīgo smagometālu koncentrācija dūņu sausnā pēdējos 4–5 gadossamazinājusies par 14–29%, bet Cd – pat par 55%. Rīgasnotekūdeņu BAI sausnā atsevišķu smago metālu koncentrācijasir samazinājušās vēl vairāk. Tā, piemēram,sevišķi toksisko vielu – Cd un Hg – koncentrācijasiepriekš minētajā periodā ir samazinājušās 2–3 reizes,bet Cr – pat 4 reizes [11.].4. tabula / Table 4Smago metālu vidējās koncentrācijas notekūdeņu dūņu sausnādažās ES kandidātvalstīs 90. gadu beigās, mg kg -1 [5.]The average concentrations of heavy metals in dry matter of waste water sludge in some EU candidatecountries at the end of 90s, mg kg-1 [5.]Valsts / Country Cd Cr Cu Hg Ni Pb ZnKipra /1.8–3.5 22–133 129–202 0.4 30–32 44–70 659–Cyprus1173Čehija /2.7 197 240 3.4 40 114 1450Czech RepublicIgaunija /– 39 418 0.9 75 80 593EstoniaLietuva* /12 695 349 – 144 124 874Lithuania*Slovākija / 4.5 98 290 4.2 38 148 1680SlovakiaSlovēnija / 2.5 239 587 2.7 141 112 1452Slovenia* – 1993. gada dati / data of 199362 LLU Raksti 12 (308), 2004; 58-66 1-18


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāSmago metālu gada vidējā masa notekūdeņu dūņu sausnāThe average mass of heavy metals in dry matter of waste water sludge5. tabula / Table 5Smagie metāli /Heavy metalsKopā astoņu pilsētunotekūdeņu BAI, kg/ In waste waterBTP of eight townsin total, kgT.sk. Rīgasnotekūdeņu BAI, kg/ Including the Rigawaste water BTP,kgOrientējoši visās BAI kopā /Rough data for all BTP takentogetherkg %Cd 41 29 58 0.2Cr 1641 944 2490 8Cu 3067 2087 4260 13Hg 25 14 38 0.1Ni 622 354 950 3Pb 1023 635 1490 4.7Zn 15899 10706 22220 71Kopā / Total 22318 14769 31506 10090. gadu beigās Eiropas Komisija apkopoja arīlīdzīga rakstura informāciju par vairākām citām ESkandidātvalstīm (4. tabula). Šie dati rāda, ka smagometālu koncentrācijas Latvijas notekūdeņu dūņusausnā vairumā gadījumu sevišķi neatšķiras no citu ESkandidātvalstu attiecīgajiem rādītājiem, un vistuvāk tiebija Čehijā un Slovākijā uzrādītajiem datiem [5.].Notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāievērojama smago metālu masa saistās dūņu sausnā.Vienā kilogramā dūņu sausnas valstī vidēji ir ap 1.8 gsmago metālu. Kopā visu notekūdeņu BAI dūņusausnā vidēji gadā saistās ap 31.5 t smago metālu. Nošīs metālu masas gandrīz 50% ir Rīgas notekūdeņu BAIdūņu sausnā (5. tabula).Atsevišķu smago metālu īpatsvara rādītāji dūņusausnas un ieplūdes notekūdeņu smago metālu masā(skat. 2. tabulu) gandrīz pilnībā sakrīt. Tas nozīmē, kasmago metālu koncentrācija un sastāvs dūņu sausnā irtieši proporcionāls šo metālu attiecīgiem rādītājiemieplūdes notekūdeņos.Smago metālu koncentrācija un masasmilšu uztvērēju nogulsnēsNotekūdeņu attīrīšana sākās ar to filtrēšanu caurspeciālām restēm, lai atdalītu lielāka izmēra piemaisījumus.Pēc notekūdeņu filtrēšanas seko smagāko suspendētodaļiņu (galvenokārt smilts) nosēdināšana smilšuuztvērējos. Apsekotajās notekūdeņu BAI smilšu6. tabula / Table 6Smago metālu koncentrācijas un masas Rīgas, Liepājas un Cēsunotekūdeņu BAI smilšu uztvērēju nogulšņu un dūņu sausnāConcentrations and masses of heavy metals in the dry matter of sludge andsediment of sand filters of the Riga, Liepaja and Cesis waste water BTPSmagiemetāli /HeavymetalsKoncentrācijas vidēji trīs BAI /Concentrations in three BTP on averagenogulsnēs, % nonogulsnēs, dūņās, koncentrācijasmg kg -1 / mg kg -1 / dūņās / inin sediment, in sludge, sediment as %mg kg -1 mg kg -1 of concentrationin sludgeMasa kopā gadā trīs BAI / Mass in total perannum in three BTPnogulsnēs, %nogulsnēs,no masasdūņās, kg /kg /dūņās /in sludge,in sediment,in sediment askgkg% of mass insludgeCd 1.0 3.6 28 1.0 24 4Cr 70 172 41 71 1150 6Cu 91 316 29 92 2115 4Hg 1.3 1.9 68 1.3 13 10Ni 41 55 74 41 368 11Pb 73 95 77 74 636 12Zn 634 1551 41 640 10379 6LLU Raksti 12 (307), 2004; 58-66 1-1863


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāuztvērējos no m 3 notekūdeņu vidēji savāc ap 29 gnogulšņu. Smilšu uztvērēju dabiski mitra nogulšņumasa vidēji gadā visās BAI kopā varētu būt orientējošiap 4000 t, bet sausna aptuveni ap 2500 t. Daļa apsekotoBAI smilšu uztvērēju nogulsnes uzglabā savā teritorijā,bet daļa tās nogādā sadzīves atkritumu izgāztuvēs.2003. gadā darba autori ievāca Rīgas, Liepājas unCēsu notekūdeņu BAI smilšu uztvērēju nogulšņu trīsintegrētos (vidējos) paraugus, kuros noteica smagometālu koncentrāciju un aprēķināja to masu. Šie rādītājisalīdzināti ar smago metālu koncentrācijām un masāmattiecīgo notekūdeņu BAI dūņu sausnā 2002. gadā(6. tabula).Smilšu uztvērēju nogulsnēs smago metālu koncentrācijair mazāka nekā dūņās un nepārsniedz 28–77% nošo metālu koncentrāciju rādītājiem dūņu sausnā.Smago metālu orientējošā masa, kas gadā varētubūt saistīta nogulšņu sausnā, ir tikai 4–12% noattiecīgās masas dūņu sausnā.Kā jau iepriekš minēts, gadā vidēji visās BAIuzkrājas vērā ņemama smilšu uztvērēju nogulšņu masa,kas jāizvieto, nenodarot kaitējumu videi. Tāpēc turpmākbūtu nepieciešams veikt plašākus novērojumus, laiskaidrotu šo nogulšņu fizikālās īpašības un ķīmiskosastāvu, tai skaitā smago metālu koncentrācijas.100%90%80%70%60%50%40%30%20%a10%0%Cr Pb Zn Hg Cd CuNesaiste / UnboundSaistīti dūņās / Bound by sludgeIzplūde / Outflow1. att. Orientējošā smago metālu gada vidējā bilance (relatīvā)sešās notekūdeņu BAI 2000.–2002. gadā.Fig. 1. The rough data of the average annual balance (the relative) of heavy metals insix waste water BTP during 2000–2002.64 LLU Raksti 12 (308), 2004; 58-66 1-18


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāSmago metālu orientējošā gada bilancenotekūdeņu BAIKomunālo notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanasprocesa smago metālu bilance aprēķināta sešu pilsētunotekūdeņu BAI. Ņemot vērā to, ka dažās BAI ir īssnovērojumu periods par smago metālu koncentrācijāmnotekūdeņos, kā arī to, ka atsevišķu metālu koncentrācijurādītāju noteikšanas rezultāti vietējās laboratorijāsvērtējami piesardzīgi, aprēķinātā smago metālubilance, kas parādīta 1. attēlā, uzskatāma kā orientējoša.Pamatojoties uz iegūto informāciju, Ni orientējošobilanci nebija iespējams aprēķināt, jo šī metāla masaieplūdes notekūdeņos bija apmēram par 20% mazākanekā izplūdes notekūdeņos un dūņās kopā.No tās smago metālu masas, ko ievada BAI arieplūdes notekūdeņiem, vairāk nekā 60% Cu ar izplūdesnotekūdeņiem tiek emitēts virszemes ūdeņos. Notekūdeņudūņās visvairāk saistās Cr un Pb – vairāk nekā70% no šo metālu masas, ko ievada ar ieplūdes notekūdeņiem.Tā kā ieplūdes notekūdeņu paraugus smago metālukoncentrācijas noteikšanai ievāc pirms smilšu uztvērējiem,tad šī uztvērēja nogulsnēs saistītā smago metālumasa ir viens no šo metālu bilances elementiem. Lainoskaidrotu, kā šis rādītājs maina smago metālubilances struktūru, Rīgas, Liepājas un Cēsu notekūdeņuBAI, kur smago metālu koncentrācija un masa noteiktaarī smilšu uztvērēju nogulsnēs, aprēķināta paplašinātasmago metālu bilance.Minētās bilances aprēķināšanai izmantota informācijapar smago metālu masu notekūdeņos un dūņās2002. gadā (Cēsis – par 2000. gadu) un novērojumurezultāti par smago metālu masu smilšu nogulsnēs2003. gada septembrī.Kā redzams 2. attēlā, smilšu uztvērēju nogulsnēssaistītā atsevišķo smago metālu masa ir tikai 1–7% nokopējās masas, ko ievada BAI ar ieplūdes notekūdeņiem.Tāpēc šī rādītāja iekļaušana smago metālubilances aprēķinos maz ietekmē tās struktūru, nedaudzizmainot nesaistes lielumus.100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%Cr Zn Pb Cu CdNesaiste / UnboundSaistīti smilšu uztvērēja nogulsnēs / Bound by sand filter sedimentSaistīti dūņās / Bound by sludgeIzplūde / Outflow2. att. Smago metālu paplašinātā kopējā gada bilanceRīgas, Liepājas un Cēsu notekūdeņu BAI.Fig. 2. The extended total annual balance of heavy metals inthe Riga, Liepaja and Cesis waste water BTP.LLU Raksti 12 (307), 2004; 58-66 1-1865


I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesāNotekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas procesā smagometālu masas gada bilance kopā visās notekūdeņu BAILatvijā orientējoši varētu būt šāda:- ar ieplūdes notekūdeņiem ievada apmēram 48.3 tšo metālu,- izplūdes notekūdeņos paliek un līdz ar to virszemesūdeņos nonāk ap 15.5 t jeb 32%,- notekūdeņu dūņās saistās ap 31.5 t jeb 65%.Smago metālu bilances nesaisti, kas apmēram ir 3%,iespējams rada šo metālu koncentrāciju noteikšanasun līdz ar to masu aprēķinu kļūdas, kā arī bilancesaprēķinos neietvertā smago metālu masa, kas saistāssmilšu uztvērēju nogulsnēs.Jāatzīmē, ka mūsu aprēķinos iegūtā smago metālumasa, kas ar izplūdes notekūdeņiem nonāk virszemesūdeņos, ir samērā tuva Latvijas Vides aģentūrasaprēķinātajai smago metālu masai (16.3 t), ko arnotekūdeņiem emitēja ūdens vidē Latvijā 2001. gadā [7.].Secinājumi1. Vidēji sešu pilsētu notekūdeņu BAI neattīrītajos(ieplūdes) notekūdeņos kopējā Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pbun Zn koncentrācija ir 0.45 mg l -1 .2. Vidēji astoņu pilsētu notekūdeņu BAI attīrītajos(izplūdes) notekūdeņos smago metālu kopējā koncentrācijair 0.13 mg l -1 jeb apmēram 3.5 reizes mazāk nekāieplūdes notekūdeņos. Visaugstākā attīrīšanas pakāpe(60–86%) ir Pb, Hg, Zn un Cr, bet viszemākā (28–50%)– Ni, Cu un Cd.3. Orientējoši aprēķini liecina, ka ar neattīrītajiem(ieplūdes) notekūdeņiem valstī visās notekūdeņu BAIgadā ieplūst ap 48.3 t smago metālu. Šajā metālu masāvislielākais īpatsvars ir Zn un Cu, attiecīgi 71% un 16%.4. Ar attīrītajiem (izplūdes) notekūdeņiem virszemesūdeņos no visām BAI kopā nonāk orientējoši katrugadu ap 15.5 t. jeb apmēram 32% no ievadītās smagometālu masas.5. Vidēji astoņu pilsētu notekūdeņu BAI dūņusausnā smago metālu kopējā koncentrācija ir 1958 mgkg -1 , bet valstī vidēji visu notekūdeņu BAI dūņu sausnā– ap 1800 mg kg -1 .6. Orientējoši aprēķini liecina, ka valstī kopā visunotekūdeņu BAI dūņu sausnā katru gadu saistās ap31.5 t jeb 65% no ievadītās smago metālu masas.7. No BAI ievadītās smago metālu masas vairāknekā 60% Cu paliek izplūdes notekūdeņos, savukārtap 70% Cr un Pb saistās notekūdeņu dūņās.8. Rekogniscējoši pētījumi liecina, ka atsevišķusmago metālu koncentrācijas smilšu uztvērēju nogulšņusausnā ir 28–77% no šo metālu koncentrācijām dūņusausnā, bet to masa gadā varētu būt tikai 4–12% noattiecīgo metālu masas dūņu sausnā.Literatūra1. Noteikumi par piesārņojošo vielu emisiju ūdenī.(2002) LR MK 2002. gada 22. janvāra noteikumi Nr. 34.Latvijas Vēstnesis Nr. 16, 30.01.2002., 2.–4. lpp.2. Valsts statistiskā pārskata par ūdens lietošanu2001. gadā „Nr. 2–ūdens” apkopojums. (2002) LatvijasRepublikas Vides aizsardzības un reģionālās attīstībasministrija, Latvijas Vides aģentūra, 37 lpp.: http://www.lva.gov.lv – Resurss aprakstīts 2002. gada jūnijā.3. Valsts statistiskā pārskata par ūdens lietošanu2002. gadā „Nr.2–ūdens” apkopojums. (2003) LatvijasRepublikas Vides aizsardzības un reģionālās attīstībasministrija, Latvijas Vides aģentūra, 37 lpp.: http://www.lva.gov.lv – Resurss aprakstīts 2003. gada jūnijā.4. Kārtība, kādā piesakāmas A, B un C kategorijaspiesārņojošās darbības un izsniedzamas atļaujas A unB kategorijas piesārņojošo darbību veikšanai. (2002)LR MK 2002. gada 9. jūlija noteikumi Nr. 294. LatvijasVēstnesis Nr. 109, 26.07.2002., 2.–6. lpp.5. Scientific and technical subcomponent report,October 23, 2001. Part 3. In: Disposal and RecyclingRoutes for Sewage Sludge. European Commission DGEnvironment – B/2 – Luxembourg, 221 pp.: http://europa.eu.int/comm/environment/sludge/sludge_disposal.htm – Resurss aprakstīts 2002. gada18. martā.6. Gemste, I., Vucāns, A. (2002) Notekūdeņu dūņasun to izmantošana. Jelgava: Latvijas Lauksaimniecībasuniversitāte, 172 lpp.7. Latvijas ilgtspējīgas attīstības indikatorupārskats 2003. (2003) Rīga: Latvijas Vides aģentūra,164 lpp.8. Miljö – Rapport 2000. (2001) Stockholm: Watten,Reg. nr. 240-439 2001-03-01/MV-01122, 66 pp.9. Noteikumi par virszemes un pazemes ūdeņukvalitāti. (2002) LR MK 2002. gada 12. marta noteikumiNr. 118. Latvijas Vēstnesis Nr. 50, 03.04.2002., 2.–4. lpp.10. Noteikumi par notekūdeņu dūņu un to kompostaizmantošanu, monitoringu un kontroli. (2002) LRMK 2002. gada 20. augusta noteikumi Nr. 365. LatvijasVēstnesis Nr. 119, 23.08.2002., 2.–4. lpp.11. Gemste, I., Vucāns, A., Pile, O. (1997) Notekūdeņudūņu ķīmiskais sastāvs un to ietekme uz smagometālu saturu augsnē un augos. Latvijas Lauksaimniecībasuniversitātes Raksti, Nr. 11 (288), 25.–32. lpp.66 LLU Raksti 12 (308), 2004; 58-66 1-18


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar CollectorThe Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar CollectorPlakana saules kolektora dažu parametru optimizācijaUldis IljinsDepartment of Physics, Faculty of Information Technologies, LLU, e–mail: fkuldis@cs.llu.lvLLU Informācijas tehnoloģiju fakultātes Fizikas katedra, e–pasts: fkuldis@cs.llu.lvImants ZiemelisInstitute of Mechanics, Faculty of Engineering, LLU, e–mail: imantsz@cs.llu.lvLLU Tehniskās fakultātes Mehānikas institūts, e–pasts: imantsz@cs.llu.lvAbstract. In order to investigate the possibility to increase the efficiency of a flat-plate solar collector, a mathematicalmodel of the collector has been worked out. By solving the Laplace heat transfer equation at theboundary conditions accordingly to the construction of the collector, the obtained solution gives possibility tosimulate the construction of the collector on a computer in dependence on physical, thermal and economicvalues of materials used for the construction. The results computed by theoretical formulas were compared toexperimentally obtained data, which demonstrated a good concurrence.Key words: solar collector, absorber, temperature, equations, calculations.IntroductionSolar water heating systems are widely used in many countries all over the world (Харченко, 1991;Твайделл, Уэйр, 1990; Renewable Energy World, 2003). Latvia is situated around the 57th latitude. In Latvia, inspite of its northern location, solar heating has been successfully used for drying of hay, straw and grain formany years. Latvia’s cold and rainy climate with short summers and annual solar irradiation far below half of thesolar irradiation around the equator requires much of a solar heating system. Therefore, in order to create a solarheating system working with the highest possible efficiency, it is necessary to know all relationships among theconstructive, thermal and economical parameters influencing the work of the system.Materials and MethodsAs the intensity of solar radiation is relatively low in Latvia, an important part of the solar heating system isa solar collector. In literature, a large number of examples and recommendations about its construction usuallylack the necessary theoretical foundation (Renewable Energy World, 2003). In order to investigate the influenceof different physical and thermal parameters and to work out for Latvia’s meteorological conditions an economicallymaximum reliable construction of the flat plate solar collector, we have developed the mathematical model ofthe collector. The model allows simulating the different kinds of the collector’s construction and optimizing itselements. The scheme of the mathematical model is given in Figure 1.When the heat flow is stationary, the distribution of the temperature in the solar collector can be determinedby the following heat transfer equation (Riekstiņš, 1969):2 2∂ T ∂ T+2 2∂x∂y= 0 ,(1)where T – temperature in the point with co-ordinates x and y, o C.For solving the equation (1), boundary conditions of the solution have to be formulated. The thickness of thecollector compared to its width and length is considerably smaller. Therefore it is possible to assume that throughthe side surfaces at x=0 and x=L, the heat flow is equal to zero. Besides, in a real construction, the side surfacesof the collector are covered with a layer of thermal insulation, which restricts the heat flow through thesesurfaces. Considering that, the following boundary conditions can be written:∂T∂xx = o∂T=∂xx = L= 0 .(2)LLU Raksti 12 (307), 2004; 67-75 1-1867


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar CollectoryQT 0α glα absλ aλq iT IIIT IIδ 3δ 2x 0iλ iT Iδ 1xα rLT 0Fig. 1. The scheme of calculation:T I – temperature in the heat insulation layer, o C; T II – temperature in the absorber plate, o C;T III – temperature in the space between the glass cover and absorber plate, o C;T o – the ambient air temperature o C; δ 1 – the thickness of the heat insulation layer, m;δ 2 – the thickness of the absorber plate, m; δ 3 – the distance between the glass cover and absorber, m;λ i , λ – the heat transfer coefficients of the heat insulation material and absorber plate material,W⋅(m⋅K) -1 ; λ a – the equivalent heat transfer coefficient of the air layer between the glass cover and theabsorber plate, W⋅(m 2 ⋅K) -1 ; α gl – the contact heat transfer coefficient from the glass to air, W⋅(m 2 ⋅K) -1 ;α abs – the contact heat transfer coefficient from the absorber to air, W⋅(m 2 ⋅K) -1 ;α r – the contact heat transfer coefficient from the rear surface of the collector to the ambient air,W⋅(m 2 ⋅K) -1 ; Q – the specific power of the absorbed solar energy, W⋅m -2 ;x oi – the co-ordinate of the heat transfer medium tube, m.In compliance with the task of the investigation, the temperature distribution in the following three layers hasto be computed:T 1– air temperature in the space between the glass cover and absorber, o C;T 2– the absorber plate temperature, o C;T 3– the temperature in the heat insulation layer, o C.On the rear side of the collector where y=0, the heat convection takes place, therefore the heat flow can beexpressed by the equationλ ∂TIi= αr( TI− Ty=0 0)∂y, (3)y=0whereλ i– the heat transfer coefficient of heat insulation material, W ⋅ (m ⋅ K) -1 ;α r– the contact heat transfer coefficient from the back side surface of the collector to ambient air, W⋅ (m 2 ⋅K) -1 ;T 0– the ambient air temperature, °C.The heat convection takes place also from the front surface of the collector, where y=δ 1+δ 2+δ 3. The correspondingboundary condition for this is analogous to formula (3):− λa∂T∂yIIIy=δ1+δ2+δ3= α− T0) , (4)68 LLU Raksti 12 (308), 2004; 67-75 1-18f(TIII y=δ1+δ2+δ3whereλ a– the equivalent heat transfer coefficient of the air layer, W ⋅ (m ⋅ K) -1 ;α f– the contact heat transfer coefficient from the front side surface of the collector to ambient air, W ⋅ (m 2 ⋅ K) -1 .On the border of the heat insulation layer and the metal sheet, the temperature and heat flows are equal,which can be written as following:


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar CollectorTI= Ty= δ II1 y=δ (5)1andn∂T∂λII T− λIi = ∑qiδ(x− xoi) ,∂yy=δ∂y(6)1y=δ1i=1whereλ – the heat transfer coefficient of the metal sheet, W ⋅ (m ⋅ K) -1 ;q I– intensity of the heat absorbed by the circulating liquid, W⋅m -1 ;n – number of twines of the heat absorbing tube;x oi– co-ordinates of the twines, m;δ(x-x oi) – delta function for the point-shape absorber, m -1 .On the boundary at y=δ 1+δ 2, the heat flows are equal:∂Tλ∂yIIy=δ1+δ2+ αabs( T − T ) = QIIIIIy=δ1+δ2whereα abs– the contact heat transfer coefficient between the absorber and the air, W⋅ (m 2 ⋅K) -1 ;Q – the specific power of absorbed solar energy, W⋅ m -2 ,andαabs( TII y− TIII∂T) = −λgy= δ1+ δ 2 y=δ1+ δ 2∂III1,y=δ + δ2(7). (8)The developed problem of mathematical physics (1–8) can be solved by using the method of separating thevariables at the stated boundary conditions (2)–(8). For that the problem can be solved like the sum of aninfinitely long range in the following form:T (x, y) = T0 + A + By + ∑ Yk(y) ⋅ Xk(x), (9)kwhereA and B – constants, which will be determined later;X k(x) and Y k(y) – functions, depending only on x and y.Inserting expression (9) into equation (1) and after performing the common procedure, the problem (1–8) isdivided into two ordinary differential equations:22k′k Xk(x)= 0 and Yk(y)′′− µ k Yk(y) = 0 , (10a and 10b)X (x)′+ µwhereµ k– the constants of separation of variables (particular values).General solution of the equation (10a) is known in the form:X(x)Csin µx + Dk = k k k µ k . (11)Inserting expression (9) into the boundary condition (2) the following condition is obtained:cosx∂Xk (x)∂xx = o=∂Xk (x)∂xx = L= 0 . (12)The equality (12) is satisfied, if C k=0 andLLU Raksti 12 (307), 2004; 67-75 1-1869


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar Collectorπkµ k =L. (13)Thus, the special functions of the problem (1-8) can be expressed in the form:πkxXk(x) = DkcosL. (14)The summarization of the range (9) of the problem (1–8) should be started from k=0, because, as it is seen, thespecial function (14) is not equal to zero, if k=0. In this case, µ=0 is also the particular value. Then it is purposefulto separate the member k=0 of the range (9) and to look for the solution of each layer in the form:∞I I II I IT(x,y) I = T0+ A + By+U (x,y) = T0+ A + By+∑Yk(y)⋅X k(x)k=1, (15)∞II II II II IIIIT II(x,y)= T0+ A + B (y−δ1) + U (x,y) = A + B (y−δ1) + ∑Yk(y−δ1) ⋅X k(x)k=1∞III IIIIIIIII IIIIIITIII(x,y)= T0+ A + B (y−δ1−δ2)+ U (x,y) = T0+ A + B (y−δ1−δ2)+ ∑Yk(y−δ1−δ2)⋅X k(x)k=1whereA I , A II , A III , U I , U II , U III – functions.Further, solutions (15) have to be inserted into boundary conditions (3–8). For example, inserting solution(15) into boundary condition (3) the following coherenceIIB Aλ = α(16)irand condition for the function U I I∂UIλi= αrU∂yy=0(17)y=0are obtained.To continue the insertion procedure into conditions (3–8), we acquire a system of 6 linear equations forobtaining values of coefficients A I , A II , A III , B I , B II , B III:II⎧λiB = αrA⎪IIIIII III⎪−λgB = α(A + B δ3)⎪ I I II⎪A+ B δ1= An⎨ II I 1⎪λB− λiB = ∑ qiL i=1⎪IIII II III⎪λB+ αg( A + B δ2− A ) = Q⎪IIIII II III⎪⎩− λgB = αg( A + B δ2− A )(18) 1and 6 boundary conditions for functions U I , U II , U III :1In order to get equation 4, first of all its both sides should be multiplied by the particular value at m=0 and then integratedfrom zero to L.70 LLU Raksti 12 (308), 2004; 67-75 1-18


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar CollectorI⎧ ∂UI⎪λi= αrU⎪ ∂yy=0y=0⎪III⎪ ∂U− λg= αU⎪ ∂yy=δ1+ δ 2 + δ 3⎪⎪IIIU = U⎪y=δ1y=δ1⎨III∂U∂U⎪λ− λi=⎪ ∂y∂yy=δ1y=δ1⎪II⎪ ∂UIIλ+ αg( U⎪ ∂yy=δ1y=δ1+ δ 2⎪⎪III∂UII⎪−λg+ αg( U⎪ ∂y⎩y=δ1+ δ 2IIIn∑i=1+ δ 2y=δ1+ δ 2 + δ 3q δ ( x − xi−Uy = δ1+ δ 2III−U)y=δ1+ δ 2IIIoi) = 0y=δ1+ δ 2)(19.1)(19.2)(19.3)(19.4)(19.5)(19.6)For further development of the solution, expressions (15) in turn have to be inserted into the boundaryconditions (19) (see the point where function U is expanded as Y k⋅X k). For instance, inserting the formula for U Iinto condition (19.1) the following is obtained:λ ( AI BI ) X ( x)( AI BIi∑ µk k − k k= αr ∑ k + k ) Xk( x). (20)kIn the formula (20), by regrouping all members to one side and then grouping them at the particular functionsX k(x), it is obtained that this equality is equal to zero then and only then, if coefficients are equal to zero at allX k(x). It means thatwhereλ µ ( AI I) ( AIBIk − B k = α k + k ). (21)i krFrom expression (21) the coherence between coefficients A I and k BI can be found:kBIk= AIkλiµk/ αr−1= Aλ µ / α + 1ikλiµk=λ µThen the function U I can be written in the form:ikr/ α/ αrk−1+ 1Ik⋅ϕIk(22)rϕ Ik. (23)I IIU = ∑ A k (exp( µ ky)+ ϕ k exp( −µ ky)) cos µ kx.(24)kInserting U III into equation (19.2) and making an analogous procedure as shown before, the function U III canbe obtained as following:IIIUIII III= ∑ B k ( ϕ k exp( µ k (y − δ1− δ2)) + exp( −µ k (y − δ1− δ2)))cosµk x . (25)kwhereLLU Raksti 12 (307), 2004; 67-75 1-1871


λµ/ α −1exp( −2µ/ α + 1III g kϕ k =kδ3). (26)λgµkIn a similar way, inserting functions U I and U II into equation (19.3), the following formula is received:Condition (19.6) gives coherenceIIII IIA k (exp( µ kδ1)+ ϕ k exp( −µ kδ1))= A k + B k . (27)⎛IIIIIII III λgµk ⎞IIIA k exp( µ kδ2) + B k exp( −µ kδ2) − B k ⎜ϕ+ 1−( ϕ −1)⎟ = 0⎜⎟⎝α, (28)g ⎠but condition (19.5) produces the formula⎛ ⎞⎛ ⎞IIA 1kIIIII IIIexp( ) B 1kk ⎜λµk ⎜λµ+ ⎟ µ kδ2+ − ⎟exp(−µ kδ2) − B k ( ϕ + 1) = 0. (29)⎜ ⎟⎜ ⎟⎝αg⎠⎝αg⎠It is more complicated with condition (19.4). After inserting into it formula (15), it is obtained thatnII IIIIλ∑µk ( A k −Bk)cosµkx−λi∑µkAk(exp(µ kδ1)−ϕ k exp( −µ kδ1))cosµkx= ∑qiδ(x−xoi). (30)kki=1Further, both sides of the coherence (30) are multiplied by the particular function cosµ kx and integrated withinthe limits from zero to L.As the intervals areL2∫ cos µ kxdx = L / 2 and δ( x − x0i)cosµkxdx= cosµkx0i0the expression (30) changes into the form ofL∫,0λnII II i II2A k −Bk − A k(exp(µ kδ1)−ϕ k exp( −µ kδ1))= ∑qicosµkx0i. (32)λλµ kLi=1To determine the rest of unknown coefficients A I , A II , B II , B III , let us look at the system of 4 equations madeby formulas (27), (28), (29), and (32). For this purpose, from equations (28) and (29) the coefficient B III has to bekexcluded. Then the following coherence is obtained:AIIkU. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar Collector⎛⎛⎞⎛g kexp( ) ⎜ 1kλ µ⎜ λµ ⎜kδ2+ ⎟ 1−⎜⎜⎟⎜⎝⎝αg⎠⎝αg( ϕ−1)⎞ ⎞⎟−1⎟+ B+ 1) ⎟ ⎟⎠ ⎠⎛⎛⎞⎛gexp( ) ⎜ 1kλ µ⎜ λµ−µ ⎜kδ2− ⎟ 1−⎜⎜⎟⎜⎝⎝αg⎠⎝αg( ϕ−1)⎞ ⎞⎟−1⎟= 0+ 1) ⎟ ⎟⎠ ⎠IIIIII( ϕIIk ( ϕµIIIkIII. (33)(31)Introducing designationsandab⎛⎛⎞⎛λ µ III ⎞ ⎞⎜⎜λµ⎟⎜( ϕ −1)⎟ − ⎟= exp( µ δ ) 1+k g kk 21−1⎜⎜⎟⎜⎟ ⎟⎝⎝α⎠⎝α IIIg g ( ϕ + 1) ⎠ ⎠k (34)⎛⎛⎜⎜λµ) 1−⎜⎜⎝⎝α⎞⎛λ µ⎟⎜g1−⎟⎜⎠⎝αg−1)⎞⎟ −+ 1)⎟⎠III( ϕ= exp( −µ δkkk k 21III(35)g( ϕ⎞⎟⎟⎠72 LLU Raksti 12 (308), 2004; 67-75 1-18


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar Collectorthe coherence (33) can be written asAIIkIIk⋅ a + B ⋅ b = 0 . (36)kkSubtracting equation (32) from equation (27) results in:I ⎛ ⎛λ⎛λ⎞ nII A k⎜i ⎞ Ii ⎞ 1−B k − exp( µ kδ1)⎜ −1⎟−ϕk exp( −µ kδ1)⎜ + 1⎟⎟ = ∑qicosµkx0i. (37)2 ⎝ ⎝ λ ⎠⎝ λ ⎠⎠λµ kLi=1Introducing designations1 ⎛ ⎛λ⎞⎜i ⎞ I ⎛λi⎞ck = exp( µ kδ1)⎜ −1⎟−ϕk exp( −µ kδ1)⎜ + 1⎟⎟(38)2⎝⎝ λ ⎠⎝ λ ⎠⎠andn1e k = ∑qicosµkx0i, (39)λµ kLi=1equation (40) is obtainedII I− B k − A k ⋅ ck= ek. (40)Further, from equation (40) the quantity B II is expressed and put into equation (36). Then the followingkconnectedness is produced:b I=k(ek+ A k ⋅ ck), (41)aIIA kkinto which the magnitude A II is expressed by means of coefficient k AI . Analogous from the coherence (40), bykmeans of A I the magnitude k BII is acquired. Inserting quantities k AII and k BII into expression (27), an equation forkIA kcoefficient A I is received: kek(a k − b )=kI. (42)ck(bk− a k ) − a k (exp( µ kδ1)+ ϕ k exp( −µ kδ1))Further, it is possible to express coefficient B III from formula (29):k⎟1 ⎛ ⎛ ⎞⎛ ⎞⎟ ⎞⎜ II ⎜λµ⎜λµ= A 1+k ⎟IIexp( µ δ ) + B 1−kkk⎟exp(−µ δ )IIIϕ + ⎜ ⎜ ⎟ k 21⎜ ⎟ k⎝ ⎝αg⎠⎝αg⎠⎠IIIB k2. (43)ResultsThe final solution of the problem (1–8) can be written in a form:IITI (x, y) = T0+ A + B y+ = ∑ A k (exp( µ k y) + ϕ k exp( −µ k y))cosµk x ; (44)kIII IIIIIITII (x,y) = T0+ A + B (y − δ1)+ ∑ A k(exp(µ k(y− δ1))+ B k exp( −µ k(y− δ1)))cosµkx; (45)kIII IIIIII IIITIII (x,y) = T0+ A + B (y−δ1−δ2)+ ∑ B k(ϕ kexp(µ k(y−δ1−δ2))+ exp( −µ k(y−δ1−δ2)))cosµkx, (46)kILLU Raksti 12 (307), 2004; 67-75 1-1873


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar CollectorNumerical values of the parameters of the collectorNo. Parameters Unit of measure Numerical value NotesTable 11 L m 0.452 λ a W⋅(m⋅K) -1 283.0668027 Computed3 λ i W⋅(m⋅K) -1 0.039 Mineral wool4 λ W⋅(m⋅K) -1 74 Steel5 α r W⋅(m 2 ⋅K) -1 22.44213862 Computed6 α gl W⋅(m 2 ⋅K) -1 7.834448038 Computed7 α abs W⋅(m 2 ⋅K) -1 15.01922431 Computed8 δ 1 m 0.059 δ 2 m 0.000810 δ 3 m 0.0511 T 0o C 2012 Q W⋅m -2 62513 x 01 m 0.0514 x 02 m 0.215 x 03 m 0.3516 q 1 W⋅m -1 - 78.64782131 Computed17 q 2 W⋅m -1 - 83.43894 Computed18 q 3 W⋅m -1 - 87.2626894 Computedwhere- coefficients A I , A II , A III , B I , B II , B III are found by solving the system of linear equations (18);- coefficient A I is determined from equation (42) by using coherences (23), (34), (35), (38), and (39);k- coefficients A II and k BII are calculated from expressions (40) and (41);k- coefficient B III can be found from formula (43) by using coherence (26);k- particular value µ kis computed from expression (13).In order to verify the accuracy of the developed mathematical model, a special device has been made for theexperimental investigation. The solar collector was produced accordingly to the mathematical model and, insteadof the sun, an electric lamp of certain power was used. The temperature on the corresponding surfaces of the6050T, o C403020100L, m0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5Fig. 2. Comparison of the computed temperature on the surface of the absorber (uninterrupted line)with that obtained experimentally (points).74 LLU Raksti 12 (308), 2004; 67-75 1-18


U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar Collectorcollector was measured at 45 points by thermo-couples. The thermo-couples were connected with a computer bymeans of a multi-meter. Using the method of the smallest squares, the optimum values of the contact heat transfercoefficients, the value of the air heat transfer coefficient and the specific power of the absorber were received.The obtained results are presented in Table 1.DiscussionThe square difference between the temperatures calculated and measured in the experiment is 8.5638. It meansthat the average value deviation of the experimental temperature from the computed one by the formulas is notmore than 0.5 0 C at any point. That is also seen from Figure 2. Therefore the developed mathematical modeldescribes precisely enough the experimental values of the temperature on any surface of the experimentalcollector and can be used for simulation of the constructions of solar collectors.References1. Renewable Energy World. (2003) London, UK,Vol. 6, pp. 90–120.2. Riekstiņš, E. (1969) Matemātiskās fizikasmetodes. Rīga, Zvaigzne, 629 lpp.3. Твайделл, Дж., Уэйр, А. (1990) Возобновляемыеисточники энергии. Перевод с английскогопод предакцией В. А. Коробкова. Москва, Энергоатомиздат,392 с. (John W. Twidell and Anthony D.Weir (1986) Renewable energy resources. London, E.&F. N. Spon, 392 pp.)4. Харченко, H. B. (1991) Индивидуальныесолнечные установки. М., Энергоатомиздат,208 стр.AnotācijaLai pētītu plakana saules kolektora darba lietderības koeficienta paaugstināšnas iespējas, izveidots tāmatemātiskais modelis. Saskaņā ar robežnosacījumiem, kas sastādīti atbilstoši kolektora konstrukcijai un siltumaplūsmai tajā, atrisināts Laplasa siltuma vadīšanas diferencialvienādojums. Iegūtas formulas temperatūras vērtībuaprēķinam jebkurā punktā gaisa slānī starp kolektora stiklu un absorbera plāksni, absorbera materiāla slāni unsiltuma izolācijas slāni zem absorbera atkarībā no kolektora konstruktīvajiem, izmantoto materiālu termiskajiem unekonomiskajiem parametriem. Šo formulu pareizības pārbaudei tika izveidots attiecīgas konstrukcijas sauleskolektors un eksperimentāla iekārta temperatūras mērīšanai noteiktos kolektora punktos (LR patents). Uz kolektoravirsmas izvietoto sensoru elektriskie signāli pēc to pārveidošanas datoram pazīstamos signālos temperatūrasmērvienībās automātiski tika ievadīti datora atmiņā un salīdzināti ar teorētiskajos aprēķinos iegūtajām temperatūrasvērtībām tajos pat punktos. Abu temperatūras vērtību pietiekoši laba sakritība liecina par iespēju iegūtās teorētiskāsformulas izmantot dažādu kolektora parametru optimizācijai ar datora palīdzību.LLU Raksti 12 (307), 2004; 67-75 1-1875


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumiSlaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidrumaatdzišanas teorētiskie pētījumiTheoretical Research on the Cooling of Milking InstallationWashing LiquidValdis ZujsLLU Lauksaimniecības tehnikas institūts, e–pasts: valdisz08@navigator.lvInstitute of Agricultural Machinery, LLU, e–mail: valdisz08@navigator.lvUldis IljinsLLU Informācijas Tehnoloģiju fakultātes Fizikas katedra, e–pasts: fkuldis@cs.llu.lvDepartment of Physics, Faculty of Information Technologies, LLU, e–mail: fkuldis@cs.llu.lvAbstract. At present, cold-type cowsheds are more often used in Latvia. However, during winter when environmentaltemperature is low, it is difficult to carry out the maintenance of the milking installation appropriatelybecause the liquid envisaged for washing cools too much and therefore becomes ineffective. The presentpublication covers theoretical research describing the cooling of milking installation and working surface. Forthis purpose the theory of heat similarity is applied. The way of the flow of the milking installation washing liquidhas been divided into four sections: I – milk pipe; II – washing liquid pipe; III – milking units; IV – other partsthrough which the washing liquid flows: milk collector, milk filter shell, washing liquid container etc. Section IV isthe unknown quantity of the heat balance equation. As a result of research the equations have been obtainedwhich allow finding out the amount of heat loss in separated sections of the washing system’s main pipe. Theobtained results can be used for the milking parlor equipment located in a separate parlor provided the washingof the milking equipment is a stationary heat transition process.Key words: milking parlor, cleaning of dairy equipment, cold cowshed, temperature.IevadsLatvijā piena lopkopībā tiek izmantotas dažāda veida un lieluma piena lopu mītnes. Taču vairumā gadījumu tāsir paredzētas maziem govju ganāmpulkiem (līdz 20 govīm). Atsevišķos gadījumos tiek izmantotas arī jaunas unrekonstruētas piena lopu mītnes, taču to īpatsvars ir ļoti mazs. Tāpēc aktuāls ir jautājums par ātru un vienkāršotumītņu būvi un izmantošanu piena ražošanā, kurās izvietot 50 un vairāk govju. Kā viens no šī jautājuma risinājumaveidiem ir auksto mītņu pielietošana [1]. Tās var uzbūvēt dažu mēnešu laikā un tajā pašā gadā arī sākt pienaražošanu.Aukstā tipa mītnēm ir nepieciešams attiecīgi piemērots tehnoloģiskais risinājums (nepiesietais govju turēšanasveids, govju slaukšanai izmantojot stenda tipa iekārtas) un jālieto atbilstošas tehnoloģiskās iekārtas.Piemēram, ir problemātiska slaukšanas iekārtu funkcionēšana atbilstoši pastāvošajām prasībām ziemas periodā,kad ir pazemināta apkārtējās vides temperatūra.Darbojoties slaukšanas režīmā, nozīmīgi traucējumi šo iekārtu darbā nevar rasties, jo piena temperatūraslaukšanas brīdī ir ≈24 °C. Gluži otrādi, piens pazeminātā apkārtējās vides temperatūrā ātrāk atdziest un tā dzesēšanainepieciešams mazāks mākslīgi saražotās enerģijas patēriņš. Būtiska problēma var rasties slaukšanas iekārtasmazgāšanas procesā. Tādējādi stenda tipa slaukšanas iekārtās ar garu piena vadu un lielu slaukšanas aparātuskaitu rodas ievērojami mazgāšanas šķidruma siltuma zudumi, kas samazina tā darba efektivitāti. Tādēļ šajā rakstāir skaidrotas teorētiskās likumsakarības, kas raksturo darba šķidruma atdzišanas dinamiku mazgāšanas laikā.Metodika un materiāliTeorētiskās kopsakarības attiecas uz mazgāšanas šķidruma atdzišanas procesu stenda tipa slaukšanas iekārtās,kas atrodas atsevišķā slaukšanas zālē. Tādējādi siltuma procesa kopsakarības būs izmantojamas, ja slaukšanasiekārtu mazgāšanas procesa laikā telpās, kur atrodas iekārtu sastāvdaļas (mazgāšanas šķidruma plūsmas maģistrālaisvads), būs konstanta gaisa temperatūra.Slaukšanas iekārtas mazgāšanas šķidruma plūsmas ceļu var sadalīt četros posmos: I piena vads; IImazgāšanas šķidruma pievadvads; III govju slaukšanas aparāti; IV pārējais (piena savācējs, ūdens tvertne,sūkņa elementi, filtrs un tā korpuss utt.). Kopējo siltuma bilanci slaukšanas iekārtas mazgāšanas laikā raksturovienādojums:76 LLU Raksti 12 (308), 2004; 76-84 1-18


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumiQ = Q + Q + Q + Q ,(1)Ikur:Q – siltuma daudzums, ko mazgāšanas laikā zaudē darba šķidrums, J;Q I– caur piena vadu izvadītais siltuma daudzums, J;Q II– caur mazgāšanas šķidruma vadu izvadītais siltuma daudzums, J;Q III– caur slaukšanas aparātu izvadītais siltuma daudzums, J;Q IV– caur sistēmas pārējiem (IV posms) elementiem izvadītais siltuma daudzums, J.IIIIIIVVienādojumu pārveidojot, iegūstam:QIV= Q − Q − Q − Q ,(2)IIIIIIbet kopējo siltuma daudzumu, kuru zaudē mazgāšanas šķidrums:Q = c ⋅ M ⋅ ∆T, (3)kur:M – mazgāšanas šķidruma kopējā masa, kg;c – mazgāšanas šķidruma īpatnējā siltumietilpība, kJ kg -1 K -1 ;∆T – mazgāšanas šķidruma sākotnējās un beigu temperatūru starpība, K.Katrā izdalītajā posmā aprēķināmais elements ir cauruļvads (1. att.), kas tiek raksturots ar konkrētiemfizikālmehāniskajiem parametriem.Teorētisko kopsakarību sastādīšanaMazgājot slaukšanas iekārtas, var uzskatīt, ka siltuma atdeve no siltumnesēja notiek piespiedu konvekcijā [3].Tādējādi nosaka siltuma plūsmu F (W) no mazgāšanas šķidruma, kas plūst pa apaļu cauruli ar noteiktu ātrumu w(m s -1 ) un mazgāšanas šķidruma vidējo temperatūru T (K). Aprēķinu veikšanai ir nepieciešami izejas dati, tas ir,elementu gabarīti: garums L (m), cauruļvadu iekšējais un ārējais diametrs d 1un d 2(m), kā arī cauruļu virsmutemperatūras t v1un t v2utt. (1. att.).Veicot turpmākos pētījumus, vispirms ir jānoskaidro mazgāšanas šķidruma plūsmas režīms:w ⋅ dRe = , (4)νkur:Re – Reinoldsa skaitlis – raksturo plūsmas režīmu,ja Re > 10 4 , tad plūsma ir turbulenta,ja Re < 10 4 , tad plūsma ir lamināra.Nepieciešamos siltumnesēju fizikālos un ekspluatācijas parametrus nosaka attiecīgā robežslāņa vidējātemperatūrā, kuru nosaka pēc sakarības:t = 0.5(t s + t v ) , (5)kur:l – siltuma vadītspējas koeficients, W m -1 K -1 ;t s– mazgāšanas šķidruma vidējā temperatūra, o C;t v– elementa iekšējās virsmas vidējā temperatūra, o C;ν – kinemātiskās viskozitātes koeficients, m 2 s -1 ;µ s– dinamiskā viskozitāte mazgāšanas šķidrumam, N⋅s m -2 = Pa . s;µ v– dinamiskā viskozitāte virsmai, N⋅s m -2 = Pa⋅s;ψ – siltuma transformācijas koeficients:0 .14⎛ µ ⎞sψ =⎜⎟ ; (6)⎝ µv ⎠LLU Raksti 12 (307), 2004; 76-84 1-1877


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumiLd2 d 1w 1t s1ts2α ? α 1 ?st1α 2tv1α? 3tv2?α ts3=constst3α 4Q itv3Norobežojošāko nstru kcijaDelimitingconstruction? ?? ?? st?? ?? st176-84α 5Qtts4= con st1. att. Siltuma noplūdes shēma caur atsevišķu elementu (caurule telpā):L – caurules garums, m; d 1 – caurules iekšējais diametrs, m; d 2 – caurules ārējais diametrs, m; w 1 – mazgāšanasšķidruma plūsmas ātrums, m s-1; t s1 – mazgāšanas šķidruma temperatūra, °C; t s2 – caurulē esošā gaisatemperatūra, °C; t s3 – apkārtējā gaisa temperatūra, °C; t s4 – ārējā gaisa temperatūra, °C; t v1 – caurules iekšējāsvirsmas temperatūra, °C; t v2 – caurules ārējās virsmas temperatūra, °C; t v3 – norobežojošās konstrukcijasiekšējās virsmas temperatūra, °C; α 1 – mazgāšanas šķidruma siltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1; α 2 –caurulē esošā gaisa siltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1 ; α st1 – caurules iekšējo virsmu starojumasiltuma atdeves koeficients, W m -2 K -1 ; α 3 – caurules ārējās virsmas siltuma atdeves koeficients, W m -2 K -1 ;α st3 – caurules ārējās virsmas un norobežojošās konstrukcijas iekšējās virsmas savstarpējās apstarošanassiltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1; α 4 , α 5 – būvnormatīvos noteiktie norobežojošās konstrukcijas siltumaatdeves koeficienti, W m-2 K-1; Q i – siltuma daudzums J, kas tiek pārvadīts caur cilindrisku virsmu no mazgāšanasšķidruma uz apkārtējo vidi; Q t – siltuma daudzums J, kas tiek pārvadīts caur norobežojošo konstrukciju.Fig. 1. The scheme of heat loss through a separate element (a pipe in a room):L – length of the pipe, m; d 1 – inner diameter of the pipe, m; d 2 – outer diameter the pipe, m; w 1 – flow velocityof the washing liquid, m s-1; t s1 – temperature of the washing liquid, oC; t s2 – air temperature in the pipe, oC;t s3 – surrounding air temperature, o C; t s4 – air temperature outside the delimiting construction, o C; t v1 –temperature of the inner surface of the pipe, oC; t v2 – temperature of the external surface of the pipe, oC; t v3 –temperature of the inner surface of the delimiting construction, oC; α 1 – coefficient of the heat return of thewashing liquid, W m -2 K -1 ; α 2 – coefficient of the heat return of the air in the pipe, W m -2 K -1 ;α st1 – coefficient of the heat return of the inner surface radiation of the pipe, W m-2 K-1; α 3 – coefficient of theheat return of the external surface of the pipe, W m-2 K-1; α st3 – coefficient of the heat return of theinterradiation between the pipe’s external surface and the delimiting construction’s inner surface, W m-2 K-1; α 4 ,α 5 – coefficients of the heat return of the delimiting construction provided by constructing norms,W m -2 K -1 ; Q i – heat amount J, which is conducted through the cylindrical surface from the washing liquid intothe surrounding environment; Q t – heat amount J, which is conducted through the delimiting construction.Pr s– Prandtla skaitlis – temperatūras un ātruma lauku līdzības kritērijs:Pr = ν Pea = , (6)Rekur-1a – temperatūras vadīšanas koeficients (a = λ vc pρ -1 , m 2 s -1 ) [4],šeit λ vjāizvēlas caurules virsmas temperatūrā,c p– īpatnējā siltumietilpība, kJ kg -1 K -1 ;ρ – šķidruma blīvums, kg m -3 ;β – tilpuma izplešanās koeficents, K -1 ;Pe – Peklē skaitlis izsaka siltuma līdzību, w l α -1 ;α – siltuma atdeves koeficients, W m -2 K -1 ;Nu – Nuselta kritērijs:78 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumiLaminārai plūsmai caurulēs [4; 5]:dPel1/ 3ψ⎛ d ⎞Nu = 1.6⎜Pe ⎟ . (8)⎝ l ⎠≤ 12, tad Nu ≈ 3.66=const,Šeit µ sun µ izvēlas atbilstoši siltumnesēja un elementa virsmas temperatūrā, ja λ un α vērtības jāizvēlasvrobežslāņa temperatūrā, ko tuvināti atrod šādi:t r= t v± 0.5(t v– t s),kur zīme “+” – izmantojama, ja šķidrumu dzesē,“ – “ – ja to karsē.Turbulenta plūsma caurulēs (Re>10 4 ) [4]:Nu = C ⋅n0,8 0,4 ⎛ µs⎞Re ⋅ Prs⎜⎟ , (9)µvšeit koeficients C = 0.021, ja 0.7=Pr=1 unC = 0.023, ja 2.0=Pr=150.Siltumnesēja sildīšanas gadījumā n=0.11, bet dzesējot – n=0.25. Siltumnesēja fizikālos parametrus, izteiksmē(9) jāizvēlas plūsmas vidējā temperatūrā, izņemot µ v, kurš jāpieņem sienas virsmas temperatūrā.Jauktam plūsmas režīmam Nuselta kritērijs [4]:1) vertikālā caurulē, ja piespiedu un brīvās konvekcijas virzieni sakrīt:2) horizontālā caurulē:0,3⎝⎠⎛ d ⎞ ⎛ d ⎞Nu = 0.35⎜ Pe ⎟ ⎜Gr⋅ Pr ⎟ ; (10)⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠⎛ d ⎞0,1⎛µs⎞Nu = 0.8⎜Pe ⎟ ( Gr ⋅ Pr)⎜⎟⎝ l ⎠⎝ µv ⎠3) vertikālā caurulē, ja piespiedu un brīvās konvekcijas virzieni pretēji:Nu =0,4⎛ µ⎜⎝ µv0,18⎞⎟⎠n0,14; (11)0,75 0,4 s0 .037 Re ⋅ Pr , (12)kur:α, β, ν, λ un Pr vērtības izvēlas robežslāņa vidējā temperatūrā, kuru nosaka pēc izteiksmes (5). Izņēmums ir λ v,kuru satur Nuselta kritērijs izteiksmē (10) un (12):α ⋅dNu = , (13)λvkur λ vjāizvēlas caurules virsmas temperatūrā. Izteiksmē (13) α vidattiecināts uz temperatūras starpību caurulessākumā. Formula derīga, ja 20 ≤ l/d ≤ 130; Pe . d/l ≤ 1100; 7·10 5 ≤ Gr . Pr ≤ 4·10 8 un Re < Re kr[4].Formula (11) derīga, ja Re < 3000; Pe . d/l < 120; 7·10 6 ≤ Gr . Pr ≤ 13·10 8 ; 2 ≤ Pr ≤ 10. ψ aprēķina pēc formulas (6).Izteiksmei (12) pakāpes rādītāju izvēlas tāpat kā vienādojumā (9), ja 250 ≤ Re ≤ 10 4 ; 1,5·10 6 ≤ Gr . Pr ≤ 12·10 6 ; 2 ≤ Pr ≤ 10.Grashofa skaitlis Gr, kas novērtē brīvās konvekcijas ietekmi uz siltuma atdevi3g ⋅ β ⋅ d ⋅ ∆tGr =2, (14)νLLU Raksti 12 (307), 2004; 76-84 1-1879


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumikur:β – tilpuma izplešanās koeficients (β=T -1 un T=273+t vid, kuru aprēķina pēc izteiksmes (5)), K -1 ;g – gravitācijas paātrinājums, m s -2 ;∆t – temperatūru starpība (t v- t s), °C;ν g– kinemātiskā viskozitāte, m 2 s -1 .Ja GrPr >8·10 5 , tad siltuma atdevi ietekmē arī brīvā konvekcija un Nuselta kritērija noteikšanai izmanto formulu(10), jo brīvās un piespiedu konvekcijas virzieni sakrīt.Vispirms aprēķina Pe – skaitli, kas izsaka siltuma līdzību:w ⋅ dPe = . (15)aTālāk nosaka vidējo siltuma atdeves koeficientu:Nu vα = λ⋅(16)dAtkarībā no mazgāšanas šķidruma plūsmas režīma (lamināra, turbulenta vai jaukta), izvēlas attiecīgās formulas:- laminārai plūsmai formula (8);- turbulentai plūsmai formula (9);- jauktas plūsmas režīmam, atkarībā no to veidiem (10), (11), (12), un nosaka siltuma atdeves Nuselta kritērijukonvekcijas veidā no mazgāšanas šķidruma uz caurules iekšējo virsmu.Mazgāšanas šķidruma plūsmu jāpieņem kā turbulentu (tas lielākoties atkarīgs no plūsmas ātruma, kā arīsalīdzinoši maziem cauruļvadu diametriem). Tādējādi Nuselta kritēriju aprēķina pēc formulas (9):0,8s1Nu1 = C1⋅ Re ⋅ Prkur:C 1– koeficients, kurš atkarīgs no mazgāšanas šķidruma temperatūras un ātruma lauku līdzības kritērija, tādējādimazgāšanas šķidruma siltumatdeves koeficients:0,4s1⎛ µ⎜⎝ µs1v1n⎞⎟,⎠Nu= λ s⋅1 1α1. (17)d1Ņemot vērā to, ka mazgāšanas šķidrums, kā siltumnesējs pa sistēmu cirkulē pa posmiem un tādējādi veidojasstarpposmi, kurus aizpilda gaiss, kā otrs siltumnesējs, kura temperatūras režīms ir aptuveni vienāds ar mazgāšanasšķidruma temperatūras režīmu (t s1≈ t s2). Tāpēc ir jānosaka arī otrā siltumnesēja (gaiss caurules iekšpusē) līdzībaskritēriji, ar kuriem tālāk aprēķina gaisa siltumatdeves koeficientu α 2.Sākotnēji aprēķina Nuselta kritēriju caurulē esošajam gaisam [5]:0.8 0.430.021⋅Res2⋅ s2Nu2 = Pr , (18)kur:Pr s2– Prandtla skaitlis siltumnesējam – gaisam caurules iekšpusē;Re s2– Reinoldsa skaitlis siltumnesējam – gaisam caurules iekšpusē.Atkarībā no reizinājuma Gr . -1Pr izvēlas attiecīgo koeficientu C un pakāpes rādītāju n [4]. Gāzēm [4] (Pr sPr v) 0.25 ≈1.Tādējādi:Nu= λ s⋅2 2α2. (19)d180 LLU Raksti 12 (308), 2004; 76-84 1-18


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumiMazgāšanas laikā notiek caurules iekšējo sienu savstarpējā siltuma starošana, tāpēc nosaka starojumasiltumatdeves koeficients α st1. Lai to noteiktu, sākotnēji tiek noteikta siltuma plūsma (sekojošā formula paredzētasiltuma plūsmas noteikšanai starp plakanām virsmām, bet šajā gadījumā pie nelieliem laukumiem to var izmantottuvinātiem aprēķiniem), kura rodas starošanas veidā:Φ144⎡⎛T⎤s2⎞ ⎛ Tv1 ⎞= εr⋅ C0⎢⎜⎟ − ⎜ ⎟ ⎥⎢⎣⎝100⎠ ⎝100, (20)⎠ ⎥⎦kur:ε r1=1 1+ε ε121=2−1−1ε– sistēmas reducētā melnuma pakāpe;C 0– Stefana-Bolcmaņa konstante 5.67, W m -2 K -4 ;T s2– caurulē esošā gaisa temperatūra, K;T v1– caurules iekšējās virsmas temperatūra, K;ε 1≈ ε 2– caurules materiāla melnuma pakāpe;ε – caurules materiāla apvienotā melnuma pakāpe.Caurules iekšējo sienu savstarpējā starojuma koeficients:=Φ1αst1( Ts2− Tv1) π ⋅ d1⋅ L. (21)Mazgāšanas šķidruma atdzišanu ietekmē arī apkārtējais gaiss, kas apskalo cauruli no ārpuses. Tāpēc nosakasiltumatdeves koeficientu α 3, kuru aprēķina analoģiski pēc iepriekšējās metodikas, kā tika aprēķināts siltumatdeveskoeficients no gaisa uz caurules iekšējo sienu, tikai izmantojot raksturīgos parametrus attiecīgajās temperatūrās.Tādējādi:0.25n ⎛ Prs3⎞Nu3= C3( Gr s 3⋅ Pr3)⎜Pr⎟s, (22)v2kur:C 3– koeficients, kas atkarīgs no apkārtējā vidē esošā gaisa temperatūras un ātruma lauku līdzības kritērija;Gr s2– Grashofa skaitlis, kura aprēķināšanai izmanto formulu (14);Pr s2– Prandtla skaitlis siltumnesējam – gaisam caurules iekšpusē;Pr v1– Prandla skaitlis caurules iekšējai virsmai.Apkārtējā gaisa siltumatdeves koeficients uz caurules ārējās virsmas:⎝Nu= λ s⋅3 3α .3d2Tālāk nosaka siltuma plūsmu, kas rodas starošanas veidā, elementam atrodoties starp norobežojošāskonstrukcijas sienām (piem., slaukšanas zāle):⎠(23)Φ244⎡⎛T⎤v2⎞ ⎛ Tv3⎞= εr⋅ C0⋅ S⎢⎜⎟ − ⎜ ⎟ ⎥⎢⎣⎝100⎠ ⎝100, (24)⎠ ⎥⎦1kur: εr=,1 S ⎛ 1 ⎞+⎜ −1⎟ε1S3⎝ ε2⎠– sistēmas reducētā melnuma pakāpe;T v2– elementa virsmas temperatūra, K;T v3– norobežojošās konstrukcijas iekšējo sienu temperatūra, K;ε 1– attiecīgā materiāla melnuma pakāpe;LLU Raksti 12 (307), 2004; 76-84 1-1881


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumiε 2– norobežojošās konstrukcijas sienas melnuma pakāpe;S –caurules ārējais virsmas laukums, m 2 (S=π · d 2 · L);S 3– norobežojošās konstrukcijas virsmas laukums, m 2 .Siltuma starošanas koeficients, caurulei atrodoties starp norobežojošās konstrukcijas sienām:Φ2αst=. (25)3( Tv2− Tv3) π ⋅ d2⋅ LSiltuma plūsma stacionārā režīmā caur cilindriskas virsmas slāni, kas sastāv no n-apakšslāņiem:Φ = k L⋅ S ⋅ ∆T, (26)kur:k L– lineārais siltuma pārejas koeficients;∆T – temperatūru starpība starp caurules iekšējo virsmu un apkārtējo gaisu.Vienslāņa cilindriskai sienai lineārā siltuma pārejas koeficients [4; 5] uz katru metru:kL1d ( α + α+)12λπdlnd= , (27)1( α + α1 st1m 1 2 3 st 3kur:λ m attiecīgā materiāla siltuma vadītspējas koeficients, W m -1 K -1 ;α- vidējais siltuma atdeves koeficients, W m -2 K -1 :122+α ⋅ S + α ⋅ S=S + Sd1 1 2 2α ,kur:S 1– caurules iekšējās virsmas laukums, kuru apskalo mazgāšanas šķidrums, m 2 ;S 2- caurules iekšējās virsmas laukums, kuru apskalo gaiss, m 2 .Tādējādi pārvadītais siltuma daudzums no viena siltumnesēja (caurules iekšpusē) uz otru siltumnesēju (caurulesārpusē):Qiπ ⋅ L ⋅ ∆T⋅τ= Φ ⋅τ=, (28)1 1 d2 1+ ln +d ( α + α ) 2λm d d ( α + α )1st1kur: τ – slaukšanas iekārtu mazgāšanas laiks, s.Siltuma plūsmas noteikšana siltuma vadīšanas ceļā caur norobežojošo konstrukciju(telpa, kurā atrodas slaukšanas iekārtas elements)Šeit var uzskatīt, ka norobežojošās konstrukcijas ārējās virsmas temperatūra t air aptuveni vienāda ar apkārtējāsvides temperatūru t s4(t a≈t s4).Siltuma plūsma stacionārā režīmā caur plakanu virsmu, kas sastāv no n slāņiem, kur siltuma pārejas koeficients[4; 5]:k = L 1ntad siltuma plūsma caur norobežojošo konstrukciju:1α4+1∑21δi 1+λ αi=1 i 53st 3), (29)82 LLU Raksti 12 (308), 2004; 76-84 1-18


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumiΦt=1α4( t − t )+s3n∑s4δi 1+λ αi=1 i 5S4, (30)kur:t s3– apkārtējā gaisa temperatūra, °C;t s4– ārējā gaisa temperatūra, °C;δ i– norobežojošās konstrukcijas i-tā slāņa biezums, m;S 4– norobežojošās konstrukcijas laukums, m 2 .Siltuma atdeves koeficienti, kas raksturo siltuma pāreju no norobežojošās konstrukcijas iekšpuses uz apkārtējoārējo vidi, ir noteikti un ietverti ISO EN LV 6944 standartā. Tāpēc apkārtējā gaisa, kas apskalo norobežojošokonstrukcijas sienu no iekšpuses, siltumatdeves koeficents α 4= 25(W m -2 K -1 ). Ārējās vides gaisa, kas apskalonorobežojošo konstrukciju no ārpuses, siltumatdeves koeficents α 5= 8(W m -2 K -1 ). α vērtības nosaka pēc1sakarības R T= .αnSiltuma zudumi noteiktā laika periodā:Qt= Φt⋅τ=1+α4( t − t )s3n∑s4δi 1+λ αi=1 i 5Sτ. (31)Pēc enerģijas nezūdamības likuma seko, ka slaukšanas iekārtu mazgāšanas sistēmās katra posma mazgāšanasšķidruma pārvadītais siltuma daudzums Q i, no sistēmas iekšējiem siltumnesējiem (mazgāšanas šķidrums un gaiss)uz apkārtējo vidi ir vienāds ar mazgāšanas sistēmas visu aprēķināmo posmu izdalīto siltuma daudzuma summuΣQ iun ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas tiek pārvadīts caur norobežojošo konstrukciju:nQ = ∑Q i= Qt. (32)i=1Ja slaukšanas iekārtas mazgāšanas sistēmas siltumnesēju darbības laikā τ apkārtējā gaisā izvadītais siltumadaudzums ΣQ itiek izvadīts arī caur norobežojošo konstrukciju, tad siltuma daudzuma noteikšanai ir jāpielietonestacionāra režīma aprēķinu metodika.Siltuma zudumus nedaudz ietekmē arī bioloģiskā siltuma vadīšana, kas veidojas, ja tiek izmantotas piena vadaslaukšanas iekārtas, govis slaucot stāvvietās. Bet, tā kā pētījumi tiek vērsti uz stenda tipa slaukšanas iekārtām,kas tiek izmantotas aukstā tipa mītnēs, bioloģisko siltuma vadīšanu var neņemt vērā, jo govis slaukšanas iekārtumazgāšanas procesa laikā atrodas ārpus slaukšanas zāles.Teorētisko pētījumu rezultātiMazgāšanas šķidruma atdzišanas kopējā siltuma bilance ir šāda:nQ = ∑Q= ∑nii=1 i=11 1 2 1d ( α + α1st1π ⋅ L ⋅ ∆T⋅τd+ ln +) 2λm d d12( α + α )3st 2, (33)kur:n – mazgāšanas sistēmas aprēķināmie posmi (n=4 (I; II; III; IV)).Slaukšanas iekārtas mazgāšanas sistēmas nezināmā IV posma aprēķināšanai izmanto izteiksmi (2), ievietojottajā metodikā noteiktās izteiksmes (3) un (33):QIV= c ⋅ M ⋅ ∆T−= c ⋅ M ⋅ ∆T−n∑i=1n∑i=1d ( α + α1Qi=1st1π ⋅ L ⋅ ∆T⋅τ1 d2+ ln +) 2λm d d12( α + α )31st 2, (34)LLU Raksti 12 (307), 2004; 76-84 1-1883


V. Zujs, U. Iljins Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas teorētiskie pētījumikur:n=3 (I; II; III).Tā kā slaukšanas iekārtas mazgāšanas sistēmas pirmie trīs posmi (I – Piena vads; II – Mazgāšanas šķidrumapievadvads; III – Govju slaukšanas aparāts) ir cauruļveida elementi, tad katra posma aprēķinu metodika ir analoga,tikai aprēķinos jāņem vērā katra elementa fizikāli mehāniskie parametri.Secinājumi1. Slaukšanas iekārtu mazgāšanas šķidruma atdzišanas norisi var aprakstīt ar matemātiskiem vienādojumiem,kas ietver siltuma konvekciju, siltuma vadīšanu un siltuma starošanu, bāzējoties uz siltuma līdzības teoriju.2. Siltuma noplūdes vietas slaukšanas iekārtā var sadalīt pa posmiem. Pirmajos trīs posmos (piena vadā,mazgāšanas šķidruma vadā un slaukšanas aparātā) siltumpāreja notiek caur cilindriskām virsmām, bet ceturtajā –caur nenoteiktas formas virsmām (piena savācējs, mazgāšanas šķidruma tvertne utt.). Teorētiskā ceļā var aprakstītsiltuma atdevi galvenokārt pirmajos divos posmos. Pārejos posmos tie nosakāmi galvenokārt eksperimentālāceļā. Tāpat teorētiski iespējams aprēķināt kopējos siltuma zudumus.Literatūra1. Priekulis, J. (2004) Piena ražošanas attīstībasproblēmas un risinājumi, Latvijai stājoties EiropasSavienībā. Proceedings of the international scientificconference “The problems of development ofnational economy and entrepreneurship”. RTU,Rīga, 2003. gada 9.– 11. oktobris. (Nodots iespiešanai.)2. Iļjins, U., Ziemelis, I. (1994) Siltuma procesumatemātiskā modelēšana: Metodiskie norādījumi.Jelgava, LLU, 50 lpp.3. Ciemiņš, R., Nagla, P., Saveļjevs P. (1967)Siltumtehnika. Izdevniecība “Zvaigzne”, Rīga, 454 lpp.4. Nagla, J., Saveļjevs, P., Cars, A. (1982) Siltumtehniskieaprēķini piemēros. Izdevniecība “Zvaigzne”,Rīga, 310 lpp.5. Dukaļska, L., Galoburda, R. (1999) Pārtikatehnoloģijas procesi un aparāti. Jelgava, 288 lpp.6. Куртнер, Д. Ф., Усков, И. Б. (1982) Климатическиефакторы и тепловой режим в открытоми защещонном грунте. Ленинград, Гидрометеоиздат,231 стр.84 LLU Raksti 12 (308), 2004; 76-84 1-18


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērāKvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijaspiensaimniecības primārajā sfērāEconomical Efficiency of Quality Management inPrimary Stage of DairyingLigita MeleceLatvijas Valsts agrārās ekonomikas institūts, e–pasts: ligita@lvaei.lvLatvian State Institute of Agrarian Economics, e–mail: ligita@lvaei.lvAbstract. The report presents the results of studies on economical efficiency of raw milk quality management atthe primary stage of dairy production. The cleanness and quality of raw milk and the organization and techniquesof obtained raw milk cooling are the determinant stage in quality development and management (assurance).Therefore the report includes estimations of expenses of machine milking, milking parlor and milking by hand,labor expenditure and costs of different milking techniques, as well as expenses of the milk cooling process. Thepurchasing prices of different quality raw milk have been elucidated and total economical efficiency of increasingquality of milk has been estimated. Extra expenses have been compared to extra income and the total economicalefficiency of raw milk quality management has been calculated.Key words: milk, quality, economics.IevadsPārtikas produktu kvalitātes veidošanās unvadīšanas jautājumi ir plaši pētīti gan agrākos gados,gan arī pēdējā laikā sakarā ar ārējās tirdzniecības straujuattīstību, pārtikas tirgus globalizāciju, kā arī sakarā araugstākām patērētāju prasībām attiecībā uz produktukvalitāti (Piena lopkopība ..., 2001; Kreilis, 1996; Laurs,Priekulis, 2001, u.c.). Bet par pārtikas produktu vai toizejvielu kvalitātes vadīšanas ekonomiku publicētuzinātnisku pētījumu rezultātu ir visai maz.No pārtikas produktu un to izejvielu daudzveidībasšā darba autori izvēlējās prioritāro Latvijas lauksaimniecībasnozari – piensaimniecības, un pētījumikoncentrējās piena kvalitātes vadīšanas ekonomikaiprimārajā sfērā, skarot sekundāro sfēru tikai tiešassadarbības punktos – pārdodot pienu pārstrādes uzņēmumiem.Zināms, ka piena kvalitāte veidojas daudzu faktoru,resursu un apstākļu ietekmē. Tie visi sadalās divāsgrupās:- liela daļa ir intelektuāla, dispozīcijas un tamlīdzīgarakstura, kas prasa uzņēmējspējas, saimniekatalantu, profesionālās zināšanas, tehnoloģiskodisciplīnu, ražošanas kultūru, informāciju un citusnosacījumus;- otra grupa – kvalitāti veidojošie faktori – ir tāda,kas prasa tiešas vai saistītas izmaksas; pavisamkonkrētas izmaksas prasa piena slaukšanas undzesēšanas iekārtas, bez kurām nav iespējamsiegūt augstākās kvalitātes pienu; izmaksas prasaarī šo iekārtu darbināšana ar elektrību.Taču šo iekārtu profesionāla izmantošana garantēaugstākās šķiras piena ieguvi un pārdošanu par visaugstākocenu, kā arī darba un tā samaksas ietaupījumu.LLU Raksti 12 (307), 2004; 85-94 1-18Šie apsvērumi un priekšnosacījumi noteica darbamērķi – aprēķināt un novērtēt piena kvalitātesvadīšanas papildizmaksas un papildienākumus, unnoteikt tās ekonomisko efektivitāti.Pētījuma mērķa sasniegšanai darbā risināti šādiuzdevumi:- aprēķināti papildieņēmumi no augstākas kvalitātespiena pārdošanas;- noskaidrotas slaukšanas un piena dzesēšanasiekārtu izmaksas un to ekspluatācijas izmaksas;- noteikts darba ražīguma paaugstinājums un darbaietilpības samazināšanās, pārejot uz mehanizētuvai automatizētu slaukšanu;- noskaidrota piena kvalitātes paaugstināšanāssummārā ekonomiskā efektivitāte.Darba uzdevumu risināšanai izmantoti šādi pieņēmumiun izejas dati, kas balstās uz Latvijas lauksaimniecībaskonsultāciju centra (LLKC) (Piena slaukšanas..., 2003) un Latvijas Valsts agrārās ekonomikasinstitūta (LVAEI) (Resursu cenas ..., 2003) informācijuun “Alfa Laval Agri” (Instruction book ..., 2001)datiem:- viss iegūtais piens tiek pārdots pārstrādei;- vidējais mēneša garums – 30 dienu;- elektroenerģijas 1 kW cena – 0.039 LVL;- slaukšanas aparāta jauda – 1 kW h -1 ;- dzesētāja jauda – 1 kW h -1 ;- slaucējas darba stundas apmaksa – 0.68 LVL;- 1 govs izslaukšanas laiks ar rokām – 15 minūtes,bet mehanizēti – 6 minūtes;- slaukšanas režīms – 2 reizes dienā;- piena atdzesēšanas laiks – 3.5 stundas.Aprēķinos lietoti šādi mainīgie lielumi:- slaucamo govju skaits saimniecībā no 2 līdz 10 unarī 30 un 50;85


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā- dienas izslaukums – 14 un 16 litru un attiecīgi gadaizslaukums 5110 un 5840 litru, bet atsevišķiemaprēķiniem arī 6570 un 7300 litru;- vietēja ražojuma slaukšanas aparāta cena – 200LVL, bet moderna ražojuma aparāta cena – 600 LVL;- piena dzesēšanas iekārtas cena 1.75 LVL (litra)tilpumam, bet lietotas iekārtas cena – 1 LVL litratilpumam;- dzesēšanas vannas cena 10 kannām – 120 LVL,bet lietotas vannas cena – 60 LVL.Lauksaimniecības tirgus veicināšanas centrā(LTVC) (Piena iepirkuma cenas ..., 2003) noskaidrotasun aprēķinos lietotas šādas piena iepirkuma cenas:- augstākai šķirai – 102.09 LVL t -1 ;- I šķirai – 84.55 LVL t -1 ;- II šķirai – 79.59 LVL t -1 ;- bezšķiras – 75.35 LVL t -1 ;Aprēķini veikti pēc sekojošām formulām:ekonomiskais efekts (EE) no piena kvalitātesuzlabošanas(PK) = ieņēmumu palielinājums (IP) nopiena kvalitātes uzlabošanas (PK) - dzesētājaelektroenerģijas patēriņš (EDz)EE = IP – Edz; Formula 1summārais ekonomiskais efekts (SEE) no pienakvalitātes uzlabošanas (PK) un slaukšanas procesamehanizācijas (SM) = ieņēmumu palielinājums (IP)no piena kvalitātes uzlabošanas (PK) - dzesētājaelektroenerģijas patēriņš (EDz) - slaukšanas aparātaelektroenerģijas patēriņš (ES) + (slaucējas darbasamaksa (roku darbs)(RD) - slaucējas darba samaksa(mehanizēts darbs)(MD)SEE = IP - EDz - ES + (RD - MD); Formula 2ekonomiskais efekts pārrēķinot uz 1l piena(EE 1)= ekonomiskais efekts (EE)/izslaukums (I)EEEE 1= ; Formula 3Iieņēmumu palielinājums (IP) no piena kvalitātesuzlabošanas (PK) = dažādu šķiru iepirkuma cenustarpība (CS)* izslaukums (I)IP = CS * I; Formula 4iekārtu atmaksāšanas laiks (AL) = slaukšanasaparāta vērtība (AV) + dzesētāja vērtība (DV)/summārais ekonomiskais efekts (SEE)AV + DVAL=; Formula 5SEEdzesētāja atmaksāšanas laiks (DL) = dzesētājavērtība (DV)/ekonomiskais efekts (EE)DL=DV/EE. Formula 6Visās tabulās sakārtoti darba autores aprēķini,izmantojot augstāk norādītos normatīvus, pieņēmumusun formulas. Gada izslaukumi ir noapaļoti.RezultātiIenākumu palielinājums no piena kvalitātespaaugstināšanāsSaimnieka ienākumu palielinājuma no piena kvalitātespaaugstināšanās aprēķinos un vērtējumos tikaievērots, ka esošais piena kvalitātes līmenis saimniecībāsvar būt visai dažāds un arī izslaukuma līmenis irļoti atšķirīgs.1. tabula / Table 1Ieņēmumu palielinājums no piena kvalitātes uzlabošanās, slaucot ar rokām, atkarībā no govju skaita,izslaukumu līmeņa un kvalitātes bāzes līmeņa gadā latosThe increase in income from rise in milk quality, when milking by hand, depending on the number of cows,milk yield and quality level per year, LVLPiena kvalitātes pakāpesLevel of milk qualityKvalitātes uzlabošanās, LVL /Improvement in quality, LVL:– no bezšķiras uz augstāko šķiru / fromsub-sort to higher sort– no II šķiras uz augstāko šķiru / from2nd to higher sort– no I šķiras uz augtāko šķiru / fromfirst to higher sort– no bezšķiras uz I šķiru / from subsortto first sort– no bezšķiras uz II šķiru / from subsortto 2nd sortSaimniecībā 2 govis2 cows per farmSaimniecībā 5 govis5 cows per farmIzslaukums dienāMilk yield per dayIzslaukums dienāMilk yield per day14 l 16 l 14 l 16 l272.16 311.04 680.40 777.60221.76 253.16 554.40 633.60171.36 195.84 428.40 489.60100.80 115.20 252.00 288.0050.40 57.60 126.00 144.0086 LLU Raksti 12 (308), 2004; 85-94 1-18


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērāJa saimniece savas 2 līdz 3 govis slauc ar rokām, jaslaucene nav perfekti tīra un tesmenis pirms slaukšanasnetiek pienācīgi “uzkopts”, kūts gaiss ir piesātināts arsēnīšu sporām un baktērijām, ja vēl pašai saimnieceislaucējai nav īpašā cieņā tīrība un nav arī piena straujasatdzesēšanas iekārtas, tad bezšķiras piens ir neizbēgams.Ja saimniece ir tīrīgāka, var iznākt arī II šķiras piens,bet, ja saimnieks ir sagādājis vai pats samontējis pienadzesēšanas vannu, tad var iegūt arī I šķiras pienu.Augstākās šķiras piens iegūstams tikai ar hermētiskuslaukšanas aparātu un labu dzesētāju. Slaucot arrokām, augstākās šķiras piens var iznākt tikai īpašitīrīgai un kārtīgai saimniecei.Tāpēc ekonomiskajos aprēķinos tika iekļauti visiiespējamie varianti. Darbā ievietotajās tabulās ietvertitikai trīs varianti: ar govju skaitu 2, 5 un 10 govis, jolielāks govju skaits ir nelielā daļā lielsaimniecību, kurāsvisa tehnoloģija ir atšķirīga.Vispirms aprēķinājām un analizējām mazu saimnie-cību variantus – ar 2 un 5 govīm, slaucot tās ar rokām,bet pienu dzesējot. Šie aprēķini – 1. tabulā.Šajā 1. tabulā ievietotajos aprēķinos pieņemts, kasaimniece slaucēja ir tīrīga, kūts ir tīra un labi vēdināma,piena trauki tiek kārtīgi mazgāti un izslauktais pienstiek strauji atdzesēts. Pastāvot tādiem nosacījumiem,iespējams iegūt arī augstākās šķiras pienu. No 1. tabulāsakārtotajiem aprēķiniem var secināt, ka:1) visefektīvākais variants ir tad, ja pasākumukomplekss saimniecībā nodrošina apstākļus pienakvalitātes krasam lēcienam – no bezšķiras uz augstākāsšķiras pienu;2) ļoti liels ieguvums ir arī tad, ja lēciens uz augstākošķiru notiek no II šķiras kvalitātes līmeņa, kaut ganstarpība no pirmā varianta ir 22%;3) mazāks, bet visai ievērojams ieguvums rodas,ja saimniecībā jau bijis sasniegts I šķiras līmenis;4) visbiežāk sastopamais var būt ceturtais variants,kad veikto pasākumu rezultātā izdodas paaugstinātbezšķiras piena kvalitāti uz I šķiras kvalitāti;2. tabula / Table 2Ieņēmumu palielinājums no piena kvalitātes paaugstināšanās, ieviešot mehanizētu slaukšanu un kārtīgudzesētāju dažāda lieluma saimniecībās, ja izslaukums 16 l dienā jeb 6000 l gadāThe increase in income from rise in milk quality from introduction of machine milking and coolers,depending on the number of cows per farm, if the yield of milk is 16 l per day or 6000 l per yearGovju skaits saimniecībāNumber of cows per farm2 5 10 30 50Paaugstinot piena kvalitāti no bezšķiras uzaugstāko šķiru / Improvement in quality fromsub-sort to higher sort:0.03 0.03 0.03 X XLVL l -1– cenas palielinājums, LVL l -1 / growth in price,– papildieņēmumi mēnesī, LVL / extra incomeper month, LVL28.80 74.40 144.00 X X– papildieņēmumi gadā, LVL / extra income peryear, LVL350.40 876.00 1752.00 X XPaaugstinot piena kvalitāti no otrās šķiras uzaugstāko / Improvement in quality from 2nd tohigher sort:0.02 0.02 0.02 0.02 0.02LVL l -1– cenas palielinājums, LVL l -1 / growth in price,– papildieņēmumi mēnesī, LVL / extra incomeper month, LVL19.20 48.00 96.00 316.80 528.00– papildieņēmumi gadā, LVL / extra income peryear, LVL233.60 584.00 1168.00 3801.60 6336.00Paaugstinot piena kvalitāti no bezšķiras uz 1.šķiru, ja lieto tikai slaukšanas aparātu ardzesētāju / Improvement in quality from sub-sortto first sort:0.01 0.01 0.01 X XLVL l -1– cenas palielinājums, LVL l -1 / growth in price,– papildieņēmumi mēnesī, LVL / extra incomeper month, LVL9.60 24.00 48.00 X X– papildieņēmumi gadā, LVL / extra income peryear, LVL115.20 292.00 584.00 X XLLU Raksti 12 (307), 2004; 85-94 1-1887


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā5) būtiska nozīme ir augstākam izslaukumam: tampaaugstinoties no 14 līdz 16 litriem dienā, papildieņēmumipaaugstinās par 14–15%.Nākamais pētījumu programmas uzdevums bija noskaidrotsaimnieka ieņēmumu palielinājuma iespējasun dinamiku, ja viņš iegādājas slaukšanas iekārtu unpiena kvalitātes paaugstināšanas pasākumi saistīti arganāmpulka palielinājumu. Šādi aprēķinu rezultāti –2. tabulā.Lielākajās specializētajās piena ražošanas fermāsbezšķiras piena ieguve un pārdošana nav pieļaujama,tāpēc tādi varianti aprēķinos nav iekļauti. Arī otrāsšķiras piens šādās fermās nav uzskatāms par normāluparādību, tomēr – pieļaujams un iespējams.Kā redzams 2. tabulā, katrā variantā krasi atšķirīgsir cenu paaugstinājums: tas ir tikai 1 santīms, ja pienakvalitāte no bezšķiras paaugstināsies uz I šķiru. Šāducenu izveidojuši pārstrādes uzņēmumi kā caurmēracenu, jo starp uzņēmumiem pastāv būtiskas atšķirības.Tik mazs cenas palielinājums, protams, nemotivē pienaražotājus vairāk censties izrauties no bezšķiras un IIšķiras līmeņa.Jau divreiz lielāks cenas paaugstinājums ir pārejaino otrās šķiras uz augstāko.Pārlēciens visai šķiru gammai – no bezšķiras uzaugstākās šķiras pienu – jau nodrošina visai būtisku cenaspaaugstinājumu, kas var veidot saimnieka peļņu turpmākaiattīstībai vai sociālo problēmu risināšanai, jo 10 govjusaimniecībā papildieņēmumus veido jau 1752 LVL.Darba ražīguma palielinājumsĻoti būtisks ir darba ražīguma līmenis piensaimniecībākā lielākajā nozarē, jo mazāka darbietilpībasaistās ar intelektuālo attīstību un sociāliem aspektiem.Tāpēc pētījumu programmā tika ieslēgts uzdevumsaprēķināt darba ražīguma palielinājuma konkrētāsiespējas, ja saimnieks vēlas iegādāties slaukšanasiekārtu. Šādi aprēķini sakārtoti 3. tabulā.No šiem 3. tabulā savietotajiem aprēķiniem redzams,ka pāreja uz mehanizētu slaukšanu 2.5 reizes samazinadarbietilpību. Normālā desmit govju saimniecībā gadadarba ietaupījums pārsniedz 1000 stundu.Ar darba ražīgumu saistās arī darba samaksa:slaukšanas mehanizācija dod iespēju ietaupīt gandrīzdivas trešdaļas no darba samaksas summas un šisietaupījums var tikt izmantots slaukšanas operatoradarba samaksas palielināšanai, kvalifikācijas paaugstināšanai.Summārā ekonomiskā efektivitāteTālāk tika aprēķināts summārais ekonomiskais gadaefekts no dzesētāja izmantošanas, slaucot ar rokām(4. tabula) un slaucot mehanizēti (5. tabula).No 4. un 5. tabulā sakārtotajiem aprēķiniem varformulēt vairākus secinājumus:1) slaucot ar rokām un arī mehanizēti, visaugstākaissummārais ekonomiskais efekts iznāk, ja izdodaspiena kvalitāti paaugstināt no viszemākā līmeņa uzvisaugstāko;2) summāro ekonomisko efektu lielā mērā ietekmēizslaukuma līmenis: paaugstinot izslaukumu no 14 līdz16 litriem caurmērā dienā jeb no 5000 litriem līdz 6000litriem gadā, divu govju saimniecībā summāraisekonomiskais efekts paaugstinās: par 33%, ja piena šķirapaaugstinās no I uz augstāko; par 26%, ja piena šķirano II pāriet augtākajā; par 22%, ja piena kvalitāte nobezšķiras paaugstinās uz augstāko šķiru;3) vismazākais summārais pozitīvais efekts, betDarba ražīguma paielinājums no pārejas uz mehanizētu slaukšanuIncrease in labour productivity using machine milking3. tabula / Table 3RādītājiContentsGovju skaits saimniecībāNumber of cows per farm2 5 10Darba patēriņš dienā, h / Expenditure of labour per day, h:– slaucot ar rokām (15 min govij 2 x dienā) / milking by hand 1.0 2.5 5.0(15 min per cow twice a day)– slaucot mehanizēti (6 min govij 2 x dienā) / machinemilking (6 min per cow twice a day)0.4 1.0 2.0Darba patēriņš gadā, h / Expenditure of labour per year, h:– slaucot ar rokām / milking by hand365.0 912.5 1825.0– slaucot mehanizēti / machine milking 146.0 365.0 730.0Roku darbs procentos pret mašīndarbu / Milking by hand tomachine milking, per cent250.0 250.0 250.0Ietaupīto stundu skaits / Number of saved hours 219.0 547.5 1085.0Vienā stundā izslauktā piena daudzums, l / Yield of milk perhour, l:32 32 32– slaucot ar rokām / milking by hand– slaucot mehanizēti / machine milking 80 80 8088 LLU Raksti 12 (308), 2004; 85-94 1-18


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā4. tabula / Table 4Summārais gada ekonomiskais efekts no dzesētāja izmantošanas, slaucot ar rokām,pastāvot diviem izslaukuma līmeņiem, LVLTotal economical efficiency from cooler usage, when milking by hand, at two levels of milk yield per day, LVLPiena kvalitātes bāzes stāvokļi variantosSaimniecībā 2 govis2 cows per farmSaimniecībā 5 govis5 cows per farmun sasniegtie līmeņiVariations of basic and received levelsIzslaukums dienā, lMilk yield per day, lIzslaukums dienā, lMilk yield per day, lof milk quality 14 16 14 16Paaugstinot piena kvalitāti / Improvement in milk quality:no bezšķiras uz augstāko šķiru / fromsub-sort to higher sort173.38 212.76 582.12 679.32no II šķiras uz augstāko šķiru / from 2ndto higher sort123.48 155.16 456.12 535.32no I šķiras uz augstāko šķiru / from firstsort to higher sort73.08 97.56 330.12 391.32no bezšķiras uz I šķiru / from sub-sort tofirst sort2.52 16.92 153.72 189.72no bezšķiras uz II šķiru / from sub-sortto 2nd sort- 47.88 - 40.68 27.72 45.72vislielākais tā paaugstinājums no izslaukuma līmeņapaaugstināšanās divu govju saimniecībā ir tad, ja piensno bezšķiras paaugstinās līdz I šķirai;4) divu govju saimniecībā zaudējumus rada saimniekaminimālie centieni paaugstināt piena kvalitāti nobezšķiras tikai uz II šķiru;5) piecu govju saimniecībā ar roku darbu slaukšanāefektīvi ir visi varianti, bet starpība starp pirmo unpēdējo ir divdesmit kārtīga, starp pirmo un priekšpēdējo– četrkārša, starp pirmo un otro variantu – 28%;6) izslaukuma paaugstinājums piecu govju saimniecībādod mazāku relatīvo summārā gada ekonomiskāefekta palielinājumu;7) pilnīgas mehanizācijas apstākļos summārāekonomiskā efekta atšķirības starp 5. tabulā sakārtotiemvariantiem ir šādas:- desmit govju saimniecībā relatīvās atšķirības starpvariantiem ir ievērojamas:- starp pirmo un otro variantu – 15%,- starp otro un trešo variantu – 18%,- starp trešo un ceturto variantu – 34%,- starp ceturto un pēdējo – 32%,- starp pirmo un pēdējo variantu – 241%;- divu govju saimniecībā atšķirības starp ekstrēmiemvariantiem ir 352%, bet starp pirmo un otrovariantu – 19%;- piecu govju saimniecībā atšķirības starp attiecīgiemvariantiem ir 259% un 16%;8) gada summārais ekonomiskais efekts, rēķinotuz 1 govi, mainās atkarībā no govju skaita saimniecībā:vismazākais tas ir divu govju sīksaimniecībā. Piecugovju saimniecībā šis efekts ir par 16.4% lielāks, bet 105. tabula / Table 5Summārais gada ekonomiskais efekts no slaukšanas aparāta un dzesētāja izmantošanas atkarībā no govjuskaita un piena kvalitātes bāzes stāvokļa, pastāvot izslaukumam 16 l dienā, LVLTotal economical efficiency using machine milking and a cooler, depending on the number of cows and basiclevel of milk quality, if the milk yield is 16 l per day, LVLVariantsVariant1.2.3.4.5.Piena kvalitātes bāzes stāvokļi un sasniegtie līmeņiBasic and received levels of milk qualityNo bezšķiras uz augstāko šķiru /From sub-sort to higher sortNo II šķiras uz augstāko šķiru /From 2nd sort to higher sortNo I šķiras uz augstāko šķiru /From first sort to higher sortNo bezšķiras uz I šķiru /From sub-sort to first sortNo bezšķiras uz II šķiru /From sub-sort to 2nd sortGovju skaits saimniecībāNumber of cows per farm2 5 10354.02 1032.48 2163.24296.42 888.48 1875.24238.82 744.48 1587.24158.18 542.88 1184.04100.58 398.88 896.04LLU Raksti 12 (307), 2004; 85-94 1-1889


90 LLU Raksti 12 (308), 2004; 85-94 1-18Ieņēmumu, darba ražīguma un summārā ekonomiskā efekta paaugstinājums atkarībā no govju skaita un izslaukumalīmeņa modernā mehanizētā piensaimniecībāIncrease in income, labour productivity and total economical efficiency depending on the number of cows and yield of milk on anadvanced farm with machine milkingRādītājiContents6. tabula / Table 62 govju saimniecībā2 cows per farm5 govju saimniecībā5 cows per farm10 govju saimniecībā10 cows per farmIzslaukums dienā, lYield of milk per day, lIzslaukums dienā, lYield of milk per day, lIzslaukums dienā, lYield of milk per day, l14 16 14 16 14 16Piena kvalitātei uzlabojoties / Improvement in milk quality:a) no bezšķiras uz augstāko šķiru / from sub-sort to higher sortieņēmumu palielinājums no piena kvalitātes uzlabošanas /increase in income from improvement in milk quality 272.16 311.04 680.40 777.60 1360.80 1555.20darba ietilpības un tā samaksas summas samazinājums /reduction in labour input and payment for labour 145.68 145.68 367.20 357.20 734.40 734.40summārā ekonomiskā efektivitāte /total economical efficiency 315.14 354.02 935.28 1032.48 1968.84 2163.24b) no otrās šķiras uz augstāko šķiru / from second to higher sort:ieņēmumu palielinājums /increase in income 221.76 253.44 554.40 633.60 1108.80 1267.20darba samaksas ietaupījums /savings in labour payment 145.68 145.68 367.20 367.70 734.40 734.40summārā ekonomiskā efektivitāte /total economical efficiency 264.74 296.42 809.28 888.48 1716.84 1875.24c) no pirmās šķiras uz augstāko šķiru / from first sort to higher sort:ieņēmumu palielinājums /ieņēmumu palielinājums /increase in income 171.36 195.84 428.40 489.60 856.80 979.40darba samaksas ietaupījums /darba samaksas ietaupījums /savings in labour payment 145.68 145.68 376.20 367.70 734.40 734.40summārā ekonomiskā efektivitāte /total economical efficiency 214.34 238.82 638.28 744.48 1464.84 1587.24L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērāgovju saimniecībā šā efekta palielinājums ir mazāks un,salīdzinot ar 1. grupu (2 govis), ir 22%, bet ar 2. grupu(5 govis) – tikai 4.8%;9) summārais ekonomiskais gada efekts uz 1 litrupaaugstinās, palielinoties govju skaitam saimniecībā,no 3.03 santīmiem 1. grupā līdz 3.7 santīmiem trešajāgrupā – lielākajās saimniecībās.No 6. tabulas datiem izriet vairāki interpretējumi:1. modernā, mehanizētā piensaimniecībā no trijulīmeņu bāzes kvalitātes paaugstināšanās līdz augstākaišķirai parāda būtiskas atšķirības ieņēmumu palielinājumā:visu lielumu saimniecībās a variantā tas ir par22.7% lielāks nekā b variantā, un tas savukārt ir par29.4% lielāks nekā c variantā;2. ieņēmumu palielinājums no piena kvalitātespaaugstināšanas ir galvenais ieguvums summārāekonomiskā efekta struktūrā visu lielumu saimniecībās;3. darba samaksa nav diferencēta atkarībā no pienaizslaukuma palielinājuma no 14 līdz 16 litriem dienā jebno 5000 līdz 6000 litriem gadā;4. summārā ekonomiskā efektivitāte mainās atkarībāno saimniecības lieluma jeb govju skaita saimniecībā, noizslaukuma līmeņa un no kvalitātes bāzes līmeņa:- summārās ekonomiskās efektivitātes relatīvaispalielinājums no izslaukuma līmeņa paaugstināšanāslielāks ir mazākās saimniecībās;- summārā ekonomiskā efektivitāte uz 1 govi lielākair lielākās saimniecībās;- summārās ekonomiskās efektivitātes relatīvaispaaugstinājums no a varianta līdz c variantamlielāks ir mazākās saimniecībās.Piena dzesētāju un slaukšanas iekārtuatmaksāšanāsPiena dzesētāju un slaukšanas iekārtu atmaksāšanāslaiks tika aprēķināts divos variantos:- pērkot un lietojot modernas “Alfa Laval” vai“Vestfālija” iekārtas,- iegādājoties Rēzeknē ražotās slaukšanas iekārtas,kas ir trīskārt lētākas, kā arī vienkāršas vai lietotasdzesēšanas iekārtas.Kā redzams no 7. tabulā sakārtotajiem aprēķiniem:- dzesētāja atmaksāšanās laiks lielā mērā vaivisvairāk atkarīgs no pārējiem kvalitāti ietekmējošiemfaktoriem:- piemēram, piecu govju saimniecībā, paaugstinotpiena kvalitāti no bezšķiras uz augstāko šķiru unslaucot 16 litru caurmērā dienā, jauns dzesētājsatmaksājas pusgada laikā, bet, ja no bezšķiraslīmeņa izdodas sasniegt tikai I šķiru, tad tādadzesētāja atmaksāšanās laiks pagarinās līdz 2gadiem,- ja citu faktoru ietekmē piena kvalitāte paaugstināstikai par vienu līmeni – piemēram, no II šķiras uz Išķiru, tad dzesēšana praktiski neatmaksājas;- dzesētāja atmaksāšanās laiku ievērojami ietekmēgovju skaits jeb atdzesējamā piena daudzums:- piemēram, govju skaitu saimniecībā palielinot nodivām līdz piecām, atmaksāšanās laiks saīsinās par60–70%;- loģiski – būtiska ietekme arī izslaukuma palielinājumam:- ja piecu govju saimniecībā gada izslaukums paaugstināsno 5000 uz 6000 litriem, dzesētāja atmaksāšanāslaiks var saīsināties par 20–30%.Tālāk tika veikti aprēķini par visa komplekta –slaukšanas un dzesēšanas iekārtu atmaksāšanāslaiku mazās – 2 līdz 5 govju un vidējās – 10 govjusaimniecībās. Aprēķini veikti diviem iekārtu komplektiem:1) modernām slaukšanas un dzesēšanas iekārtām,kurām ir arī attiecīgas cenas;7. tabula / Table 7Jauna dzesētāja atmaksāšanās laiks mēnešos, slaucot ar rokām,atkarībā no govju skaita un izslaukuma līmeņaPeriod of repayment for new milk coolers in months, when milking by hand,depending on the number of cows and milk yield per day2 govis / 2 cows 5 govis / 5 cowsPiena kvalitātes bāzes stāvoklis unIzslaukums dienā, lIzslaukums dienā, lsasniegtais līmenisYield of milk per day, l Yield of milk per day, lBasic and received levels of milk quality14 16 14 16Paaugstinot piena kvalitāti / Improvement in milk quality:no bezšķiras uz augstāko šķiru / fromsub-sort to higher sort12.1 9.9 7.2 6.2no II šķiras uz augstāko šķiru / from 2ndsort to higher sort17.0 13.5 9.2 7.8no I šķiras uz augstāko šķiru / from firstsort to higher sort28.7 21.5 12.7 10.7no bezšķiras uz I šķiru / from sub-sort tofirst sort833.3 124.1 27.3 22.1no II šķiras uz I šķiru / from 2nd sort tofirst sort– – 151.5 91.9LLU Raksti 12 (307), 2004; 85-94 1-1891


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā8. tabula / Table 8Modernu slaukšanas un piena dzesēšanas iekārtu atmaksāšanās laiksmazās un vidējās saimniecībāsPeriod of repayment for advanced milking machines and milk coolers on small- and middle-size farmsRādītājiContentsSlaukšanas aparāta cena, LVL / Price of a milking machine, LVLDzesētāja cena, LVL / Price of a cooler, LVL:– mazai saimniecībai / for a small farm;– vidējai saimniecībai / for a middle farm;Iekārtu kopējās izmaksas, LVL /Total costs of equipment, LVLPiena ieguve mēnesī, l /Yield of milk per month, lPiena cenas palielināšanās, paaugstinot kvalitāti no bezšķiras uzaugstāko šķiru, LVL / Increase in milk price from improvement inmilk quality from sub-sort to higher sort, LVLAbu iekārtu atmaksāšanās laiks mēnešos /Period of repayment for both equipment, monthsGovju skaits saimniecībāNumber of cows per farm2 5 10600 600 600175–175–175350775 775 950960 2400 480028.80 72.00 144.0026.7 10.8 6.62) vietējām Rēzeknes rūpnīcas ražotām iekārtām,kas ir stipri lētākas.Aprēķinu rezultāti sakārtoti 8. un 9. tabulā.Analizējot un savstarpēji salīdzinot šo tabulu datusvar secināt, ka:- slaukšanas aparātu cenu atšķirības ir trīskāršas,bet ievērojamas tās ir arī piena dzesēšanas iekārtām,tāpēc visa iekārtu komplekta cena modernaiaparatūrai ir 2.4 reizes augstāka nekā vietējoražojumu iekārtām;- pieņemts, ka aparātu jeb iekārtu tehnoloģiskākvalitāte neietekmē izslaukumu līmeni un abosvariantos tas ir vienāds;- pieņemts, ka arī ar vietējām slaukšanas un dzesēšanasiekārtām, precīzi ievērojot visus nosacījumus,var sasniegt piena kvalitātes augstākošķiru;- pie tādiem nosacījumiem, ja sasniegtā piena kvalitāteir vienāda, moderno iekārtu atmaksāšanās laiksir divreiz ilgāks;- iekārtu atmaksāšanās laiku visvairāk ietekmē govjuskaits ganāmpulkā jeb izslauktā piena daudzums:9. tabula / Table 9Vietējo (Rēzeknes) slaukšanas un piena dzesēšanas iekārtu atmaksāšanās laiks mazās un vidējās saimniecībāsPeriod of repayment for domestic (Rēzekne) milking machines and coolers on small- and middle-size farmsRādītājiContentsSlaukšanas aparāta cena, LVL /Price of a milking machine, LVLDzesētāja cena, LVL /Price of a cooler, LVLIekārtu kopējās izmaksas, LVL /Total costs of the equipment, LVLPiena ieguve mēnesī, l /Yield of milk per month, lPiena cenas pieaugums, paaugstinot kvalitāti LVL t -1 / Increase inprice of milk from quality improvement, LVL t -1 :– no bezšķiras uz augstāko šķiru (a) / from sub-sort to higher sort (a)– no bezšķiras uz I šķiru (b) / from sub-sort to first sort (b)Iekārtu atmaksāšanās laiks, mēnešos / Period of repayment, months:– (a)– (b)Govju skaits saimniecībāNumber of cows per farm2 5 10200 200 200120 120 240320 320 440960 2400 480028.8019.2011.116.772.0048.004.46.7144.0096.003.04.692 LLU Raksti 12 (308), 2004; 85-94 1-18


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā10. tabula / Table 10Slaukšanas un dzesēšanas iekārtu atmaksāšanās laiks atkarībā no izslaukuma līmeņa 10 govju saimniecībāPeriod of repayment for milking machines and milk coolersdepending on the milk yield level on farms with 10 cowsRādītājiContentsIzslaukums no govs gadāYield of milk per year5110 5840 6570 7300Izslaukums no govs dienā, l /Yield of milk per day, lVietējo slaukšanas un dzesēšanas iekārtu cenu summa, LVL /Total price of domestic milking machines and coolers, LVLModernu slaukšanas un dzesēšanas iekārtu cenu summa, LVL /Total price of advanced milking machines and coolers, LVLPiena ieguve mēnesī, l /Yield of milk per month, lIeņēmumu pieaugums mēnesī no piena cenas palielināšanās tākvalitātei paaugstinoties no bezšķiras uz augstāko šķiru, LVL /Increase in income from the milk price rise from improvementin milk quality from sub-sort to higher sort, LVLIekārtu atmaksāšanās laiks, mēnešos / Period of repayment,months:– vietējās iekārtas / domestic equipment– modernas iekārtas / advanced equipmentModernu iekārtu atmaksāšanās laiks, % /Period of repayment for advanced equipment, %14 16 18 20440 440 440 440950 950 950 9504200 4800 5400 6000126.00 144.00 162.00 180.003.57.53.06.62.75.92.45.3100.0 88.0 78.7 70.7ja modernas iekārtas 10 govju saimniecībā atmaksājas6–7 mēnešos, tad piecu govju mazā saimniecībāatmaksāšanās laiks pagarinās par 61%, betdivu govju sīksaimniecībā tas ir 4 reizes garāksnekā 10 govju saimniecībā un 2.5 reizes garāksnekā 5 govju saimniecībā.Tomēr ar šādu analīzi pētījums netika pārtraukts,jo izslaukuma līmenis specializētās saimniecībāssvārstās diezgan plašās robežās un saimniecībasattīstības plānošanā saimniekam ir svarīgi zināt, kāmainās iekārtu atmaksāšanās laiks, mainoties govjuganāmpulka produktivitātei. Šādi aprēķini sakārtoti10. tabulā.No šīs – 10. tabulas – datiem redzams, ka paaugstinotiesizslaukumam par 2000 kg no govs jeb par42.8%, modernu iekārtu atmaksāšanās laiks saīsināspar 29%, bet vietējo iekārtu – par trešdaļu.Šie aprēķini, protams, neparāda visu izmaiņu ekonomiskorezultātu, jo augstāks izslaukums var būt saistītsar papildizmaksām.Galvenie secinājumi1. Uzlabojot piena kvalitāti no bezšķiras uz augstākošķiru, ja izslaukums normāls (5000–6000 litri nogovs gadā), papildieņēmumi mazā 5 govju saimniecībāvar sasniegt 700–800 LVL, bet lielākos ganāmpulkos(16–30–50 govju) šie papildieņēmumi var sasniegtattiecīgi 1700–1800 LVL, 5000 un 9000 LVL.2. Summārā ekonomiskā efektivitāte veidojas noLLU Raksti 12 (307), 2004; 85-94 1-18izslaukuma līmeņa, papildieņēmumiem par augstākaskvalitātes pienu un no darba ražīguma palielinājuma.Mazā piecu govju saimniecībā, ja caurmēra izslaukumsir 16 l govs -1 dienā, slaucot ar rokām un pienu dzesējotiekārtās, summārā ekonomiskā efektivitāte krasi maināsatkarībā no piena bāzes (sākotnējās) kvalitātes unsasniegtā līmeņa.Pārejot uz mehanizētu slaukšanu, summārais gadaefekts var paaugstināties par 50% un vairāk.Summārā ekonomiskā efektivitāte palielinās, palielinotiesgovju skaitam saimniecībā.3. Slaukšanas un piena dzesēšanas iekārtu atmaksāšanāslaiks saīsinās triju faktoru ietekmē:- paaugstinoties piena kvalitātei no bezšķiras vaino II šķiras uz augstāko šķiru, vai ekstra klasei;- palielinoties govju skaitam saimniecībā;- paaugstinoties govju produktivitātei.Pastāvot šo nosacījumu jeb faktoru optimālai sakritībai,slaukšanas un dzesēšanas iekārtas var atmaksāties3–4 mēnešu laikā, un pēc tam vairākus vai daudzusgadus var dot peļņu.Literatūra1. Instruction book IC and IC/P. (2001) Alfa LavalAgri, 28 pp.2. Kreilis, M. (1996) Piena kvalitātes programma.Ozolnieki: LLKC, 42 lpp.3. Laurs, A., Priekulis, J. (2001) Mūsdienīga pienaražošana. LLU Ulbrokas zinātnes centrs, 345 lpp.93


L. Melece Kvalitātes vadīšanas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā4. Piena, apstrādāta piena un piena produktuaprites noteikumi. (2001) Latvijas Republikas Ministrukabineta 2001. gada 20. novembra noteikumi Nr. 491.5. Piena iepirkuma cenas atkarībā no kvalitātes.(2003) Tirgus politikas apskats, 4‘2003, 7. lpp.6. Piena lopkopība. (2001) Rokasgrāmata. Sigra,Sigulda, 191 lpp.7. Piena slaukšanas un dzesēšanas iekārtu cenasun tehniskie raksturojumi. (2003) Latvijas lauksaimniecībaskonsultāciju centra (LLKC) atsevišķa,nepublicēta informācija. http://www.llkc.lv/nodalas/Lauksaimnieciba/slauksan1.htm - Resurss aprakstīts2003. gada 15. novembrī.8. Resursu cenas un darba samaksa. (2003) LVAEIdatu bāzes informācija. http://www.lvaei.lv/publik_sudat.php3 - Resurss aprakstīts 2003. gada17. novembrī.94 LLU Raksti 12 (308), 2004; 85-94 1-18


LLU Raksti Nr. 12 (307)Atbildīgais redaktors Valdis KlāsensParakstīts iespiešanai 28.07.2004.Iespiests Jelgavas tipogrāfijāJelgavā, Raiņa ielā 27LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-1895

More magazines by this user
Similar magazines