Latvijas Lauksaimniecības universitātes raksti nr. 12 (307 ...llufb.llu.lv/proceedings/n12/llu-raksti-nr12.pdf · LLU Raksti (Proceedings of the Latvia University of Agriculture)

SATURS / CONTENTS

Dzivnieku valsts produkcija organiskajs lauksaimnieciba / Animal Products in Organic Farming: A. Jemefiar?ovs

Organiskg lauksaimnieciba raioto lopbaribas lidzeklu ietekme uz vistu produktivitati un olu kvalitati Influence of Feedstuffs Produced in Organic Farming on Layers' Productivity and Egg Quality: 1 Ktipa, A. Jeme[janovs, J. M i d i s

Svaiga govs piena kvalitati ietekmejogie mikrobialie faktori / Microbial Factors Affecting the Quality of Raw Cow's Milk: I. H.Kono.i;onoka, A. Jemefianov.~

Energetiskii un proteina bilance atSkirigIs vegetacijas fazes noviiktiis stiebrzales un no tam daiadi gatavotas skabbaribiis I Energy and Protein Balance in Grass, Harvested in Three Vegetation Stages, and in Differently Made Grass Silage: B. 0,Fmane. I. Ramane

Kokoglu destilata baribas piedevas ietekme uz vistu gremoianas sistemu un produktivitati I Influence of the Charcoal Distillate Feed Additive on the Layers' Digestive System and Productivity: 1. Vitipa, B. Puce, A. Z6rip.i

Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy Cows I Saldo lupinu un lauku pupu seklu izmantoiana slaucamu govju CdinBSanB: S. Blizrrikas, C: Tarvydas, b! Uchockis

Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradation I Cietfazes Fermentacijas SistEmas Biologiskai AttiriSanai un Biodegradacijai: U. Viestur.~, Dz. Zariqa, L. Dubova, A. BCrzi~i, S. Strikauska

Smago metslu plusmas notekfidenu biologiskb attiriianas process / Flows of Heavy Metals in the Waste Water Biological Treatment Process: I. Gemste, A. Vucans, R. Bebris, M. Grase

The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar Collector I Plakana saules kolektora daiu parametru optirnizac ija: (/. I/j'ins, I. Ziemelis

SlaukSanas iekartu mazgiiSanas Skidruma atdziSanas teoretiskie petijumi / Theoretical Research on the Cooling of Milking Installation Washing Liquid: C: Zujs, U. Iljins

Kvalitstes vadiSanas ekonomiska efektivitate Latvijas piensaimniecibas primaraja sfera / Economical Efficiency of Quality Management in Primary Stage of Dairying: L. Melece

RedkolEgija 1 Editorial Board Jani<AIsins, vad. pttn., Ph.lSr., Upsalas universitite MiirtipS Bekers, prof., Dr.habil.biol., LU Edvins BErzinS, prof., Dr. habil.sc.ing., LLU JBnis Greivulis, prof., Dr.habil.sc.ing., RTU Aleksandrs Jemeljanovs, prof., Dr.habil.agr., Dr.med.vet., LLU Aldis KirklipS. prof., Dr.habil.agr., LLU Valdis KIBsens, prof.. Dr.habil.agr., LLU MBris KlavinS, prof., Dr.habil.chem., LU Rihards KondratoviEs, prof., Dr.habil.biol., LU Maija K d e , prof., Dr.habil.phil., Filozofijas un sociologijas instituts, LU Petrs Lazauskas, prof., Dr.habi\.biol., Lietuvas Lauksaimniecibas universitate

Imants Liepa, prof., Dr.habil.biol.. LLU Izaks RaSals, prof., Dr.habil.biol., LU Kazimirs 3 ogis, prof., Dr.habil.oec., LLU Liudvikas A' pokas, prof., Dr.habil.sc.ing., Lietuvas Lauksaimniecibas universitiite Henns Tuherms, prof., Dr.habil.sc.ing., Dr.h.c., LLU JZnis Valters, prof., Dr.habil.sc.ing., Udenssaimniecibas un zemes zinatniskais instituts Uldis Viesturs, prof., Dr.habil.sc.ing.. Mikrobiologijas un biotehnologijas institiits, LU Peteris Zditis, prof., Dr.habil.biol., LVZMI "Silava"

ATBILD~GAIs REDAKTORS I RESPONSIBLE EDITOR Valdis KIBsens, prof., Dr.habil.agr., LLU

O Latvijas Lauksaimniecibas universitiite (LLU) 2004

LLU Raksti (Proceedings of the Latvia University of Agriculture) is a scientific journal published by the Latvia University of Agriculture since 1946. The Proceedings operates on a non-profit basis. Editorial Off~ce: Latvia University of Agriculture, Lie12 iela 2, Jelgava, LV3001, Latvia; phone: + 3713005671 ; fax: + 371 3005685; e-mail: [email protected]. Printed and bound in Jelgava by Jelgavas tipogriifija.

For information about article submission to LLU Raksti (Proceedings of LLU), visit our web page at . , .. . > b ! . '

" 1.. .- 1

http://www.llu.lv/?lang=eng

1LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

A. Jemeļjanovs Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībā

Dzīvnieku valsts produkcija organiskajā lauksaimniecībāAnimal Products in Organic Farming

Aleksandrs JemeļjanovsLLU Zinātnes centrs �Sigra�, e�pasts: [email protected] Centre �Sigra�, LLU, e�mail: [email protected]

Abstract. Consumers� interest in organic plant growing and animal products is increasing with each year. Morethan 420 private farms develop this agricultural branch and produce corn, potatoes, fruits, vegetables, honey,meat, milk, egg and other products for green market. Private farmers produce significant part of these productsusing technologies developed on a minimal information basis. Up to now scientific elaborations have not beenwidely used in plant growing and in the production of animal products, which is connected with insufficientfunding to solve this problem. At the Research Centre �Sigra�, investigations on elaboration of the scientificbasis of the production of organic products have been carried out already for ten years. The investigations dealwith issues closely related to the technological chain and analyze its connection with risk factors determinationand influence on production. In the present research, investigations were carried out in the following succes-sion: soil → plants → feedstuffs → animal organism → animal products. The increased level of polyunsaturatedfatty acids and the decreased cholesterol level in milk, meat and eggs demonstrated that animal products ob-tained in organic farming are qualitative, safe and healthy. Such dynamics was achieved by using appropriateanimal and poultry breeds as well as by purposeful feeding. In dairy farming, healthy milk was obtained fromcows of Black&White and Latvian Brown breeds; in pork obtaining, combinations of breeds� crosses were used;in poultry farming, layers and broilers were used. The correct approach in organic farming ensures animalproductivity similar to conventional farming.Key words: organic farming, milk, meat, eggs.

IevadsPēdējo gadu laikā strauji augusi sabiedrības interese

par organiskajā lauksaimniecībā ra�oto produkciju.Cilvēki vēlas savā uzturā vairāk lietot tīru augstaskvalitātes nepiesārņotu un veselīgu pārtiku. Latvijā ir425 saimniecības, kas jau �odien ra�o augstas kvalitātesprodukciju: graudus, kartupeļus, dārzeņus, augļus,medu, gaļu, pienu, olas u.c. Diem�ēl �īs produkcijas vēlnepietiek. Pieprasījums pēc tās ir lielāks nekā iespējasto sara�ot. Analoga situācija ir arī citās valstīs. Tiesagan, ārzemēs, t.sk. Somijā, Vācijā, Grieķijā un citur,augstas kvalitātes lauksaimniecības produkcija veikalosir pla�āk sastopama, bet tā tiek realizēta par augstākucenu, jo tās ra�o�anai nepiecie�ami lielāki izdevumisakarā ar to, ka �is virziens lauksaimniecībā ir mazākintensīvs nekā konvencionālajā ra�o�anā. Minētais arīnosaka �īs produkcijas ra�o�anas paaugstināto izmaksunepiecie�amību. Izmaksu un cenu jautājums organiskajālauksaimniecībā Latvijā vēl ir jārisina.

Visai sare�ģīts ir jautājums par organiskajā lauksaim-niecībā ra�otās produkcijas tehnoloģiskajiem risinā-jumiem. Zemnieki, kas strādā organiskajā lauk-saimniecībā, ne vienmēr ir pietiekami izglītoti, pārzinajaunāko zinātnisko izstrā�u rezultātus un rekomendācijas,ir labi sagatavoti darbam �ajā nozarē. Latvijā ir vairākassabiedriskas organizācijas, kas nodarbojas ar organiskāslauksaimniecības problēmām (Zemkopības ministrijā irspeciālists, Pārtikas un veterinārais dienests veic �o

saimniecību kontroli un izsniedz reģistrācijas doku-mentus), bet visa �o jautājumu kopa prasa sistemātisku,mērķtiecīgu darbību tuvākā un tālākā skatījumā.

Organiskā lauksaimniecība kā perspektīva un ļotinepiecie�ama nozare valsts agrārajā sektorā prasa arīnopietnu teorētisko bāzi. To var izveidot un piemērotpraktiskai darbībai tikai labi izstrādāti zinātniskie darbi.�īs nozares zinātniskos pētījumus pla�i veic Vācijā,Francijā, Dānijā, Somijā, Grieķijā, Holandē, Spānijā,Itālijā, Jaunzēlandē, Brazīlijā u.c. valstīs (Kristensen,Thamsborg, 2001; Wright et al., 2001; Arsenos et al.,2001; Weller, 2001; Oosting, de Boer, 2001; Margerisonet al., 2001; Kouba, 2001; Siardos, 2001; Espejo Díaz etal., 2001; Nicholas, 2001; Mariuzzo et al., 2001). �ādarakstura pētījumus veic arī Latvijā. Augkopībā tonedaudz risina Latvijas Lauksaimniecības universitātesLauksaimniecības fakultātē un Skrīveru zinātnes centrā(Belicka, Legzdina, 2002; Adamovich, Gaile, 2002;Kravale, Adamovich, 2002), bet dzīvnieku pētniecībasun tās produkcijas ra�o�anas teorētisko pamatojumuun praktisko rekomendāciju līmenī jau 10 gadu izstrādāzinātnieku kolektīvs Zinātnes centrā �Sigra�. Gadu gaitā�ie pētījumi tiek padziļināti un pilnveidoti, kā rezultātāsagatavots vairāk nekā 20 publikāciju, t.sk. arī ārzemēs.Sevi�ķu nozīmīgumu mūsu darbam pie�ķīra starp-tautiskajā konferencē �Organic Meat and Milk fromRuminants� Atēnās 2001. gada oktobrī iegūtā infor-

2 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

mācija par �īs nozares nozīmīgumu Eiropā un iespējapublicēt daļu mūsu pētījumu rezultātu (Jemeljanovs u.c.,2001; Jemeljanovs, Miculis, 2002; Vigovskis, 2002).

Par pamatu darba uzsāk�anai kalpoja hipotēze, kaorganiskajā lauksaimniecībā ra�otā augkopības undzīvnieku valsts produkcija pretstatā konvencionālajālauksaimniecībā ra�otajai produkcijai ir kvalitatīvāka,nepiesārņota un veselīga. Attiecībā uz kvalitāti �pētījumu virzieni noteica produkcijas sensoro, ķīmisko,mikrobioloģisko, mikoloģisko un kopumā sanitārihigiēnisko vērtējumu. No ķīmiskā piesārņojuma viedokļadzīvnieku valsts produkciju varētu vērtēt kā ķīmiskovielu, t.sk. minerālmēslu, pesticīdu, fungicīdu, fosfor-organisko savienojumu u.c. klātbūtni produkcijā. Kāviens no svarīgākiem rādītājiem ir produkcijas vese-līgums, t.i., produkcijas veids, kas ne tikai nodro�inacilvēkus ar barības vielām normāliem metaboliskiemprocesiem, bet ir spējīgs uzlabot patērētāja veselību.Pie tādiem pieder mono- un polinepiesātināto unpiesātināto taukskābju un holesterīna saturs unattiecības pienā, olās, gaļā; aminoskābju sastāvs un toattiecības, vitamīnu u.c. aktīvo vielu daudzumsdzīvnieku valsts produktos. Mūsu hipotēze par minētovielu līmeņiem un to attiecībām dzīvnieku valstsproduktos, kas ir cie�i saistīta ar �ķirnēm un dzīvniekuēdinā�anu, izrādījās pamatota. Turpmākā eksperimentālādarbā iegūtie rezultāti to apliecināja. Raksta ierobe�otāapjoma dēļ tajā ir doti tikai atsevi�ķu aktuālākoproblēmu eksperimentālā darba rezultāti.

Materiāli un metodesKā izmēģinājuma dzīvniekus izmantojām slaucamās

govis un cūkas, to produkciju, kas iegūta Rīgas, Ogresun Cēsu rajonu organiskā lauksaimniecībā akreditētāszemnieku saimniecībās. Putnkopības izmēģinājumusveicām LLU ZC �Sigra� vivārijā. Kopā izpētei izman-tojām datus, kas iegūti eksperimentos pēdējo 10 gadulaikā. Jaunākie pētījumi veikti ar 50 govīm, 200 cūkāmun 1700 dējējvistām un broileriem.

Izmēģinājumos izmantojām lopbarību, kurā noteicāmsausnu, iz�āvējot to līdz 102±2 °C, kopproteīnu pēcKjeldāla metodes, cukurus pēc Bertrāna metodes,neitrāli skaloto kok�ķiedru (NDF) un skābi skalotokok�ķiedru (ADF) pēc van Soesta metodes, netoenerģiju laktācijā (NEL) aprēķinājām pēc formulasNEL=(0.0245 x TDN% sausnā � 0.12) x 4.184, bet TDN(sagremojamo vielu daudzumu sausnā) pēc formulasTDN=88.9 � (ADF% x 0.779). Broileru kombinētāspēkbarībā iekļāvām da�ādas augu eļļas, rap�u unlinsēklu rau�us, griķu miltus, antioksidantus unizvērtējām to sastāvā eso�o polinepiesātināto tauk-skābju projekcijas pakāpi un korelatīvo saistību uzbroilercāļu gaļu. Visi dzīvnieki un putni tika ēdināti sa-skaņā ar normatīviem (Osītis u.c., 2000), sīkāki pētījumipar dzīvnieku ēdinā�anu �ajā rakstā nav iekļauti.

Asiņu bioķīmiskās un morfoloģiskās analīzes

veicām pēc vispārpieņemtām metodikām. Holesterīnalīmeni dzīvnieku valsts produktos noteicām ZC �Sigra�bioķīmijas laboratorijā pēc Blura metodes. Taukskābesnoteicām Valsts Veterinārmedicīnas diagnostikas centrāar gāzu hromatogrāfa HP 6890 un masu selektīvādetektora Hewlett Packard 5973 iekārtu. Pienā noteicāmun salīdzinājām proteīna un tauku daudzumus, amino-skābju sastāvu un daudzumu, polinepiesātināto, mono-nepiesātināto un piesātināto taukskābju un holesterīnalīmeni pēc iepriek�minētām vispārpieņemtām meto-dikām. Gaļā noteicām zemādas tauku un muskuļaududaudzumu un attiecības, kā arī aminoskābju pilnusastāvu, t.sk. aizvietojamās un neaizvietojamāsaminoskābes, sevi�ķu vērību veltot triptofāna un oksi-prolīna līmeņiem un to savstarpējai attiecībai, kas irviens no gaļas kvalitāti raksturojo�iem rādītājiem. Gaļaskvalitātes izmaiņas uzglabā�anas laikā noteicām ar tāsmikrobiālo kontamināciju. �o kontamināciju analizējāmRīgas pilsētas tirgos, un tā pētīta liellopu gaļai uncūkgaļai da�ādu ārējo faktoru iedarbībā. Liellopu uncūku kautķermeņiem virsmas mikrobiālā kontaminācijatika noteikta 25 cm2 lielā laukumā četrās tā vietās: A �krū�u groza iek�pusē (uz ribām), B � virsmas lāpstiņasapvidū, C � bļodas dobuma iek�ējā malā, D � virsmāgū�as apvidū.

Broileru gaļas bioloģisko vērtību noteicām pēc tāssastāvā eso�ā olbaltuma (t.i., neaizvietojamo amino-skābju), koptauku, polinepiesātināto, mononepie-sātināto un piesātināto taukskābju, holesterīna, vit-amīnu, makro- un mikroelementu daudzuma, kā arī�sarkanās� un �baltās� gaļas sensorām īpa�ībām.Kvalitatīvai un bioloģiski pilnvērtīgai broilercāļu gaļaipēc iespējas lielākā daudzumā ir jāsatur polinepie-sātinātās taukskābes (linolskābe, linolēnskābe),limitējo�ās aminoskābes (lizīns, metionīns), betiespējami zemākam ir jābūt koptauku, holesterīna unpiesātināto taukskābju saturam. Broileru gaļas kopējoolbaltumu noteicām pēc refraktometrijas metodes,vitamīnus � pēc kolorimetriskās metodes.

Eksperimentos vērtējamo olu kvalitāti noteicām pēc�ādiem kritērijiem un metodikām. Olu ārējās kvalitātesrādītājus ar datora Futura � Egg Quality � Measure �Software palīdzību, t.i., olu masu, baltuma augstumu(Hafa skaitli), dzeltenuma krāsas intensitāti, čaumalustiprumu, biezumu, svaru un krāsu. Kā olu iek�ējāskvalitātes rādītājus analizējām olu bioķīmisko sastāvu:sausna, kopproteīns, koptauki, koppelni, aizvietojamāsun neaizvietojamās aminoskābes, makroelementi (Ca,P, K, Mg u.c.), mikroelementi (Cu, Mn, Zn, Fe u.c.),taukskābes � piesātinātās un nepiesātinātās (mono-nepiesātinātās, polinepiesātinātās), holesterīnu. Olusensorās īpa�ības � gar�u, krāsu, smar�u novērtējāmdegustējot. Analīzes veicām pēc akreditētām standart-metodēm.

Vistu ēdinā�anā pārbaudījām da�ādu augu eļļu(linsēklu, rap�u u.c.), eļļas ra�o�anas blakusproduktu(rap�u un linsēklu rau�us), stabilizatoru � anti-


3LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


oksidantu, vitamīna E u.c. ietekmi uz olu kvalitāti (tauk-skābju un holesterīna saturu), vistu produktivitāteslīmeni. Izvērtējām organiskās lauksaimniecības barībaslīdzekļu saturo�a barības maisījuma ietekmi uz olukvalitāti un produktivitātes līmeni. Lai nodro�inātuputnus ar organiskajā lauksaimniecībā ra�otiemgraudiem, tos iepirkām vienā Cēsu rajona zemniekusaimniecībā, kas ir attiecīgi akreditēta.

Visos gadījumos organiskā lauksaimniecībā pienara�o�anā tika izmantotas Eiropā pla�i pazīstamās govjuēdinā�anas 2 sistēmas: A sistēma � kad piena ra�o�anāizmanto tikai pa�ra�oto lopbarību organiskā lauksaim-niecībā strādājo�ā saimniecībā ar nosacījumu, ka nekasnetiek iegādāts un pievienots lopbarībai. �ī metode būtulaba, ja �ādā veidā varētu pilnīgi nodro�ināt organismametaboliskos procesus, dzīvības un produkcijasra�o�anai nepiecie�amās barības vielas. Diem�ēl topanākt mūsu apstākļos nevar. Tāpēc, lai dzīvniekinesaslimtu un nesamazinātu produktivitāti, ir nepiecie-�ams iegādāties tādus obligātos organismam nepie-cie�amos komponentus kā mikroelementus, minerāl-vielas, vitamīnus, atsevi�ķos gadījumos proteīnapiedevas, cukura avotus u.c. Tādā gadījumā sāk dar-boties otra � B sistēma, kad organiskā lauksaimniecībāstrādājo�ā saimniecība pie pamata pa�ra�otās lopbarībasiepērk trūksto�ās minētās barības devas sastāvdaļas(Weller, 2001). Mūsu pētījumos saimniecības, kas tikaiekļautas eksperimentā, parasti darbojās B sistēmā. Tasvarēja nodro�ināt dzīvnieku veselību, augstas kvalitātesoptimālu produkciju. Protams, dzīvnieku ēdinā�anānetika iekļauti ģenētiski modificēti augi vai citi no �ādiemaugiem iegūti komponenti.

Lai nodro�inātu organiskajā lauksaimniecībā pro-ducējo�o govju tesmeņa veselību, LLU ZC �Sigra�pretstatā pla�i lietotajam antibiotiku klāstam tikaizstrādāta vakcīna Staphylococcus aureus ierosinātomastītu ārstē�anai un profilaksei. Kā izejmateriālu toizstrādei izmantojām vietējos ierosinātāja celmus.Minētās vakcīnas izgatavo�anai lietojām modificētumetodiku (Jemeljanovs u.c., 2000; Jemeļjanovs u.c.,2001; Jemeljanovs, Konosonoka, 2002; Jemeļjanovsu.c., 2002; Jemeljanovs u.c., 2003).

Lai palielinātu organiskajā lauksaimniecībā pielie-tojamo ārstniecisko un profilaktisko preparātu klāstuun izslēgtu neatļautos medikamentus, kopīgi ar SIA�Fitosan� izstrādāti vairāki zāļu līdzekļi no augu valstsproduktiem � kumelītēm, kliņģerītēm, asinszāles u.c. Tosbez sare�ģījumiem var lietot reproduktīvās sistēmasslimību ārstē�anai, gremo�anas trakta darbībasoptimizē�anai un vispārējā veselības stāvokļa stabili-zē�anai. �īs izstrādes ir sākuma stadijā.

Pētniecības darbu organiskajā lauksaimniecībāsaistībā ar dzīvnieku veselību un to produkcijas novēr-tējumu veicām 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. Kono�onoku, V. �ternu un B. Pūci.

Kontroles un pētāmo grupu rezultātu starpību tica-mība novērtēta ar t-testu. Faktoru ietekmes būtiskumalīmeni noskaidrojām ar dispersijas analīzes metodi.

Rezultāti un diskusijaVairāk nekā 10 gadu laikā Latvijas Lauksaimniecības

universitātes Zinātnes centrā �Sigra� veiktie pētījumipar dzīvnieku valsts produktu ra�o�anas iespējāmzemnieku saimniecībās organiskās sistēmas ietvarosparādīja, ka �ī sistēma ar labām sekmēm var attīstītiesun dot patērētājam �ādu produkciju pietiekamā apjomāun kvalitātē. Tā kā �ī sistēma ir jāizstrādā kopumā, nevistikai atsevi�ķi tās segmenti, mēs organiskā lauksaim-niecībā atsevi�ķi apzinātos posmus vai riska faktorussavienojām vienā ķēdē un atstrādājām tos visā pilnībā.Organiskā lauksaimniecībā ra�otā dzīvnieku valstsprodukcija, līdz tā nonāk uz patērētāja galda, iziet garu,ļoti sare�ģītu transformācijas ceļu. �is ceļ� vai �ķēde�,kas iekļauj sevī virkni riska faktoru, ir parādīts 1. attēlā.

Kā redzam 1. attēlā dzīvnieku valsts produktura�o�anas zinātniskā pamatojuma izstrāde darbamorganiskajā lauksaimniecībā aptver pārtikas produktuveido�anās ķēdi no zemnieka saimniecības līdzpatērētāja galdam, iekļaujot sevī 8 galvenos pieturaspunktus. Katra no �īm vietām vai punktiem satur sevīvirkni problēmu, kurām visām jārod loģisks risinājums.Tikai pirmā sadaļa ietver sevī tehnoloģiskos risinājumussaistībā ar augsni, tās agroķīmisko vērtējumu, mēslo-�anu, lopbarības augu izvēli, to pasargā�anu nokaitēkļiem, novāk�anu, konservē�anu, dzīvniekuēdinā�anu, nepiecie�amo piedevu iegādi, jaundzīvniekuaudzē�anu, labturību, slimību ārstē�anu un profilaksi,produkcijas ieguvi, tās pārstrādi utt. Ļoti svarīga iriegūtās produkcijas transportē�ana. Pieļaujot kļūdas�ajā ķēdes posmā, iegūtā produkcija var tikt samaitāta,bakteriāli vai mikoloģiski piesārņota, un tās turpmākaizmanto�ana, sevi�ķi organiskās lauksaimniecībasietvaros, ir apdraudēta. Dzīvnieku valsts produktura�o�anā, transportā, pārstrādē un uzglabā�anā irjāievēro visstingrākie attiecīgam posmam paredzētienoteikumi. Stingri ir jāievēro arī higiēnas un bioētikasnosacījumi. LLU ZC �Sigra� veiktie pētījumi aptvervisus 8 kritiskos ra�o�anas ķēdes posmus.

Kā viens no problemātiskākajiem punktiem visā �ajā�ķēdē� ir atliekproduktu pārstrāde. Tie rodas organiskāsun konvencionālās lauksaimniecības darbības rezultātā,sevi�ķi kā fermu atlikums � organiskais mēslojums unpārstrādes uzņēmumu atliekvielas, t.sk. notekūdeņi, �kā piena, tā gaļas pārstrādes uzņēmumos. Lai savādarbībā nodro�inātu pilnu riska faktoru izpēti unnelabvēlīgo faktoru izslēg�anu, jo sevi�ķi dabasaizsardzībā un visā organiskās produkcijas ra�o�anasķēdē, esam sāku�i arī �ī svarīgā jautājuma atstrādi.

Lai iegūtu garantētu augstas kvalitātes dzīvniekuvalsts produkciju, kuru varētu iekļaut organiskāslauksaimniecības nosacījumu rāmjos, 2. attēlā mēsrādām �ādas produkcijas pamata prasības.

Kā redzam 2. attēlā, dro�u, garantētu dzīvnieku

4 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


2. att. Dzīvnieku valsts produkcijas ieguves shēma organiskajā lauksaimniecībā.Fig. 2. The scheme of animal products obtaining in organic farming.

Mājdzīvnieku labturība / Domestic animals welfare:

Prasības dzīvnieku valsts produkcijai / Requirements to animal products:

- audzē�anas metodes / breeding methods

- ēdinā�ana / feeding - turē�ana / keeping - ārstē�ana un profilakse /

treatment and prevention - mened�ments / management - atliekproduktu utilizācija vai

atkārtota izmanto�ana / remains utilization or repeated using

- pirmskau�anas re�īms; piena ieguve / before-slaughter regimen; milk obtaining - kau�anas process; piena pirmapstrāde /

slaughter process; milk primary processing - higiēnisko noteikumu precīza izpilde / exact

fulfillment of hygienic requirements - augstvērtīgu pārtikas produktu ieguve / high

value food products obtaining - atliekproduktu utilizācija vai atkārtota

izmanto�ana / remains utilization or repeated using

Dzīvnieku valsts pārtikas produkti / Animal food products:

- veselīgi / healthy - gar�īgi / tasty - estētiski / esthetic - daudzveidīgi / multiform - lēti / cheap - atpazīstami / generally known

1

Primārā ra�o�ana (zemnieka saimniecība), dzīvnieki, to audzē�ana, labturība, lopbarība, ēdinā�ana, slimības un ārstē�ana, produkcija atbilsto�i organiskās lauksaimniecības prasībām / Primary production (private farm), animals, its rearing, welfare, feedstuffs, feeding, diseases and treatment, products correspondingly to the organic farming requirements

2 Dzīvnieku un to produktu transports / Transport for animals and animal

products

3 Kau�ana un pārstrāde / Slaughter and processing 4 Pārstrādes produktu transports / Transport for processing products 5 Vairumtirdzniecība / Wholesale

Atliekproduktu pārstrāde /

Waste processing

6 Produktu transports / Products transport 7 Mazumtirdzniecība, t.sk. pārtikas veikali, tirgi, restorāni, sabiedriskā

ēdinā�ana / Retail trade, incl. groceries, markets, restaurants, public catering

Obligāto temperatūru

re�īms / Obligatory temperature

regimen

8 Patērētājs / Consumer

1. att. Pārtikas produktu veido�anās �ķēde�: principa �no zemnieka saimniecības līdz galdam�ievēro�ana organiskajā lauksaimniecībā.

Fig.1. Food products forming �chain�: observing the principle �from stable to table� in organic farming.

5LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

valsts produkciju varam iegūt, ja ievērojam trīs galvenospamatnosacījumus:

- mājdzīvnieku labturība,- prasības dzīvnieku valsts produkcijai,- zīvnieku valsts pārtikas produkti.Mājdzīvnieku labturības jautājumi skar darbību tikai

zemnieku saimniecībās. Tie ir saistīti ar dzīvniekuēdinā�anu, turē�anu, kop�anu u.c. �ajā sadaļā ietilpstarī visas problēmas, kas ir saistāmas ar higiēnu unbioētiku. Ja tiek pieļauti pārkāpumi �ajos jautājumos,t.sk. arī pēdējos, tad iegūtās produkcijas kvalitāte undro�ums 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. �ajā sadaļā,pamatojoties uz zinātnieku izstrādēm, ir jāapkopoprasību, noteikumu, regulu nosacījumi pirmskau�anas, piena pirmapstrādes, kā arī pārstrādesuzņēmumu noteikumu pareiza izpilde, kas nodro�ināsgarantētu, augstas kvalitātes produkcijas ieguvi,kuras nosacījumus mēs varam redzēt 3. sadaļā. �īsadaļa parāda, ka patērētājam jāsaņem veselīgi, gar�īgi,estētiski noformēti, daudzveidīgi, atpazīstami un lētiprodukti. Tiesa gan, lēti produkti ir relatīvs jēdziens.Organiskajā lauksaimniecībā ra�otie produkti vienmērbūs dārgāki augstākas pa�izmaksas 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 stimulējo�as un tai neraksturīgas vielas vai�ūnas, medikamentu atlikumus un radionukleotīdus. Dzīvnieki tiek ēdināti pēc A vai B sistēmas ar piln-vērtīgu barības devu, bez antibiotikām, aug�anu unprodukciju stimulējo�ām vielām, ģenētiski modificētuvai dzīvnieku sugai neraksturīgu barību. Tiek stingriievēroti bioētikas un labturības nosacījumi.

Ir izveidojies uzskats, ka govju, acīmredzot arī kazu,ra�ība, ja tās producē pienu organiskās lauksaim-niecības tehnoloģijas ietvaros, ir un vienmēr būs zemākanekā konvencionālajā lauksaimniecībā. Mūsu pētījumipar piena lopu produktivitāti, salīdzinot organiskajā unkonvencionālajā lauksaimniecībā producējo�o dzīv-nieku ra�ību, 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 lauksaim-niecības principiem, būtiski neat�ķīrās no konven-cionālajā lauksaimniecībā 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 salīdzino�oslīmeņus izsaka enerģētiski koriģētais piens, kas attiecīgibija 16.9 kg un 17.28 kg vidēji no vienas govs dienā, un�ī 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 producējo�o govju piena ra�ību pēcenerģētiski koriģētā piena daudzuma, redzam, ka pirmajā

Saimnieko�anas veids /

Farming system

Izslaukums dienā / Milk yield per day,

kg-1

Tauku saturs / Fat

content, %

Olbaltumvielu saturs / Protein

content, %

Enerģētiski koriģētais piens /

Energetically corrected milk, kg-1

Vasarā (jūn., jūl., aug. = 92 dienas) / Summer (June, July, August = 92 days)

Organiskā lauksaimniecība / Organic farming 16.9 4.3 3.19 16.90

Konvencionālā lauksaimniecība / Conventional farming 16.5 4.4 3.23 17.28

Ziemā (okt., nov., dec. = 92 dienas) / Winter (October, November, December = 92 days)

Organiskā lauksaimniecība / Organic farming 14.8 4.4 3.13 15.82

Konvencionālā lauksaimniecība / Conventional farming 15.2 4.5 3.26 15.95

1. tabula / Table 1Govju ra�ības rādītāji organiskajā un konvencionālajā lauksaimniecības sistēmā*

Cows productivity indices in organic and conventional farming systems (2002; n=27)*

* VSIA �Valsts ciltsdarba informācijas datu apstrādes centra� dati / Data from the State Pedigree Data Processing Centre

6 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

gadījumā tas ir 15.82 kg un otrajā gadījumā � 15.95 kg.Starpības nav ticamas (p>0.05).

Rezumējot minēto, varam secināt: ja pareizi organizētagovju izaudzē�ana, ievērojot visus labturības pamat-nosacījumus, kā organiskajā, tā konvencionālajā lauk-saimniecībā var iegūt augstus izslaukumus gan vasaras,gan ziemas periodā. Mūsu rezultāti par govju pro-duktivitātes līdzīgiem līmeņiem abās lauksaimniecībassistēmās kā vasaras, tā kūtstures periodā sakrīt arpētījumiem, ko veicis R. Vellers (Weller, 2001).

Bez minētajiem govju piena produktivitātes kvanti-tatīvajiem un kvalitatīvajiem rādītājiem zinātniekus,zemniekus, speciālistus un konsultantus interesē vēlkāds ļoti svarīgs piena kvalitāti raksturojo�s lielums, �un tas ir piena bakteriālā piesārņotība un ar to bie�ikorelatīvā saistībā eso�ais somatisko �ūnu skaits (S�S)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; Kono-�onoka, Jemeļjanovs, 2003). Pirmajā gadījumā pienara�o�anas fermās izmanto pla�u preparātu klāstu tesmeņasanitārajā apstrādē, piena vadu un trauku mazgā�anā undezinfekcijā, piena transportē�anā u.c. Sakarā ar to, kaminētos pasākumus grūti realizēt 2. variantā ievērojamiierobe�oto mazgā�anas un dezinfekcijas līdzekļulieto�anas dēļ, daļa piena ra�otāju mazgā�anas undezinfekcijas līdzekļus nelieto vispār vai lieto ļoti maz.Līdz ar to iegūtais piens organiskajā lauksaimniecībādiem�ēl mēdz būt vairāk piesārņots nekā tas ir konven-cionālajā lauksaimniecībā. Piena bakteriālās piesārņotībaslīmeņi ar vulgāro mikrofloru saistībā ar higiēnasnosacījumu pārkāpumiem doti 2. tabulā.

Analizējot 2. tabulu, redzam, ka, ievērojot sanitārihigiēniskos noteikumus slauk�anas laikā, fermerisizslauc bakteriāli maz piesārņotu un līdz ar to samērāaugstas kvalitātes pienu. Tiesa gan, pienā esam

konstatēju�i 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 �ķiras 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 tūksto�i koloniju veidojo�o vienību(KVV) vai mikroorganismu skaits 1 ml. Turpretim, ja�os noteikumus neievēro, piena mikrobiālā piesārņotībasasniedz aptuveni 3 reizes augstāku līmeni.

No mūsu iepriek�ējo gadu pētījumos iegūtajiemdatiem (Jemeļjanovs, 1990) varam izteikt hipotēzi, ka piensvarētu tikt inficēts arī ar da�āda rakstura mikroskopiskāmsēnītēm. No kūts gaisa, lopbarības, pakai�iem esamizolēju�i 420 da�ādu sugu mikroskopiskās sēnes, t.sk.arī toksiskās: Fuzarium sporotrichiella, F.graminearum,F.nivale; Stachybotrys alternans; Aspergillus fumi-gatus, A.candidus; Dendrodochium toxicum; Trichode-rma lignorum; 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 nepiecie�amu �ovirzienu attīstīt tālāk, sevi�ķi, 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-


Mikroorganismu daudzums, tūksto�os 1 ml / Microorganisms count, thousands per 1 ml

Mikroorganismu veids / Kind of microorganisms

slauk�anas laikā ievēroti higiēniskie noteikumi / hygienic requirements

observed during milking

slauk�anas laikā pavir�i ievēroti higiēniskie noteikumi /

hygienic requirements carelessly observed during milking

Streptococcus spp. 24.3±3.64 86.3±24.13 Escherichia coli 4.6±1.21 56.0±12.36 Staphylococcus spp. 2.3±0.40 36.3±15.17 Raugi, pelējumi u.c. / Yeasts, moulds etc. 0.8±0.27 8.9±0.90

Kopējais mikroorganismu skaits / Total count of microorganisms

227.4±30.90

612.7±166.32

2. tabula / Table 2Mikroorganismu veidi un to daudzums pienā

konvencionālajā un organiskajā lauksaimniecības sistēmāThe kinds of microorganisms and its count in milk in conventional and organic farming

p<0.01 � p<0.001

7LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


ratūras re�īmos neizraisa to strauju vairo�anos, 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 sevi�ķi augsts, bet, analizējot tākvalitatīvo sastāvu, jākonstatē, ka piesārņotais pienssatur daudz cilvēkam un jaundzīvniekiem bīstamomikroorganismu. Starp tiem ir sastopami Staphylococ-cus spp. sugas pārstāvji, bet jo sevi�ķi bīstams ir Sta-phylococcus aureus jeb zeltainais stafilokoks, kas irdaudzu slimību, t.sk. gremo�anas, elpo�anas unreproduktīvās sistēmas slimību ierosinātājs. Ļoti bie�i�o ierosinātāju izolē govju tesmeņa iekaisumu gadī-jumos. �o iekaisumu izārstēt ar parastām ārstniecībasmetodēm ir samērā grūti, pat ar antibiotikām, kuras

��

��

��

��

81.4

18.6

��Tīrs piens / Pure milk��Piesārņots piens / Polluted milk

3. 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, %.

organiskajā lauksaimniecībā vispār ir ierobe�otā lieto-�anā. 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 ārstē�anai un profilaksei. Pēc slimu govjuapstrādes vai profilakses nolūkos vakcinētu dzīvniekuimūnstatusa pārbaudes konstatēts, ka neviens novakcinētajiem dzīvniekiem ar �ā tipa mastītiem neslimoun to antivielu titri organismā saglabājas augstā līmenīilgsto�u laiku. Līdztekus minētajiem mikroorganismiem4. attēlā redzam, ka svaigā pienā ir sastopami arīstreptokoki, mikrokoki un gramnegatīvā mikroflora. �omikroorganismu iespējamā negatīvā ietekme uzpatērētāju organismu vēl ir jāpēta.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

54.5

18.9

1016.6

0

10

20

30

40

50

60

1

��Staphylococcus spp.

��Staphylococcus aureus

�� Streptococcus spp.,

Micrococcus spp.�� Gramnegat īvā mikroflora /

Gramnegative microflora

4. 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, %.

8 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Ja dziļāk analizējam Staphylococcus sugu sasto-pamību svaigā govju pienā organiskajā un konven-cionālajā lauksaimniecībā, tad eksperimentālo darburezultātus �ajā jautājumā redzam 5. attēlā.

Analizējot 5. attēlā redzamos datus, varam secināt,ka organiskās lauksaimniecības sistēmā iegūtā pienastafilokoku piesārņojums sadalās 2 lielās grupās. Irsastopamas da�ādas stafilokoku sugas 37.2% apmērā,bet sevi�ķi bīstamais zeltainais stafilokoks � 62.8%gadījumu. Konvencionālajā lauksaimniecībā �īs attie-cības ir at�ķirīgas, proti, Staphylococcus sugas mikro-organismi tika izolēti 53.8% gadījumu un Staphylococ-cus aureus � 46.2% gadījumu. No minētā varam izdarītsecinājumu, ka stafilokoku piena piesārņojums irsastopams samērā bie�i un labvēlīgas attīstības apstāk-


��

��

��

��

��

��

62.8

37.2��

��

��

��

��46.2

53.8

0

10

20

30

40

50

60

70

Organiskajā /Organic

Konvencionālajā /Conventional

�� Staph. aureus

��Citas Staph. sugas /Other Staph. species

5. att. Staphylococcus sugu sastopamība govju pienā organiskajā un konvencionālajā lauksaimniecībā, %.Fig. 5. Staphylococcus species in cows milk of organic and conventional farming, %.

ļos tas var producēt toksīnus, kas nav inaktivējamipasterizācijas ceļā. Tātad pasargāt pienu no inficē�anasar stafilokokiem varam 2 veidos:

1) stingri jāievēro govju labturības un sanitārihigiēniskie nosacījumi fermā un

2) jāveic govju un grūsno telī�u profilaktiskā unārstnieciskā vakcinācija.

Liela nozīme piena kvalitātes vērtē�anā ir tā ķīmis-kajam sastāvam. �ajā rakstā neiztirzāsim vispār-pieņemto ķīmisko komponentu sastāvu un to nozīmi,proteīna un tauku līmeni, bet izvērtēsim retāk analizētosrādītājus kā taukskābju saturu un to korelatīvo saistībuar lopbarībā eso�ajām organiskajām skābēm kāorganiskajā, tā konvencionālajā lauksaimniecībā.Eksperimentos iegūto datu rezultāti doti 3. tabulā.

Barība satur / Feed composition: Oktobrī / October Aprīlī / April Palmitīnskābe / Palmitic, g 100 g-1

1.4

3.5

Linolēnskābe / Linolenic, g 100 g-1 6.2 15.5 Linolskābe / Linolic, g 100 g-1 0.8 2.0 Oleīnskābe / Oleinic, g 100 g-1 0.8 2.0 Stearīnskābe / Stearinic, g 100 g-1 0.2 0.5

Piena sastāvs / Milk composition:

Tauku saturs / Fat content, % 4.56 4.31 Olbaltumvielas / Protein, % 3.01 3.06 Holesterīns / Cholesterol, mg 100 ml-1 22.3 19.38 Taukskābes / Fatty acids:

C4-C14 piesātinātās / saturated, g 100 g-1 2.43 1.73 C16-C18 piesātinātās / saturated, g 100 g-1 1.41 3.67 polinepiesātinātās / polyunsaturated, g100 g-1 0.36 1.15

3. tabula / Table 3Barības un piena ķīmiskais sastāvs konvencionālajā lauksaimniecībā

The feed and milk chemical composition in conventional farming

9LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


No 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 pa�ā 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 �ķirnēm. �ādas at�ķirības ir konstatētas LLU ZC�Sigra�, analizējot 11 da�ādu taukskābju daudzumupienā Latvijas brūnās un Hol�teinas melnraibās �ķirnesgovīm.

Ir noteikta arī cie�a korelatīva saistība starp pienatauku līmeni un holesterīna līmeni, līdz ar to patērētājsvar izvēlēties, kādu pienu lietot uzturā.

Organiskā lauksaimniecībā ra�otā gaļa sastāv nomuskuļiem, taukiem, subproduktiem un citiem dzīvniekusugai, vecumam un dzimumam raksturīgiem audiem, kasiegūti no veseliem dzīvniekiem, putniem. �āda gaļa(audi) nesatur toksiskas, aug�anu stimulējo�as un taineraksturīgas vielas vai �ūnas, medikamentu atlikumusun radionukleotīdus. Dzīvnieki tiek ēdināti pēc A vaiB sistēmas ar pilnvērtīgu barības devu bez ģenētiskimodificētiem organismiem un dzīvnieku sugai nerak-sturīgiem komponentiem.

Gaļa ir daudzu cilvēka organismam nepiecie�amovielu 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 ra�o�anai ir ievērojama nozīme valstsiedzīvotāju nodro�inā�anā ar kvalitatīvu pārtiku novietējiem resursiem. Liellopu gaļu pārsvarā iegūst nopiena �ķirņu ganāmpulkiem, brāķējot slaucamās govisun gaļai izaudzējot atra�o�anai nevajadzīgos jaunlopus,kā arī piena lopus krustojot ar gaļas �ķirnes dzīvniekiem.Otrs virziens ir gaļas �ķirņu liellopu audzē�ana.Pagaidām �o dzīvnieku īpatsvars kopējā liellopupopulācijā Latvijā ir mazs. Latvijā kvalitatīvu liellopu

gaļu var iegūt no visām audzētām �ķirnēm, sevi�ķispecializētajām gaļas �ķirnēm. Kopumā vērtējot, visu�ķirņu jaunlopiem optimālos apstākļos ir augsts vidējaisaug�anas potenciāls (4. tabula) un labas gaļas īpa�ības.

Katrs iedzīvotājs Latvijā gadā patērē 60 kg gaļas.Gaļa ir pārtikas produkts, ko iegūst galvenokārt no

siltasiņu dzīvniekiem � cūkām, liellopiem, aitām,putniem, medījumiem. To veido muskuļaudi un tauk-audi.

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 gremo�anas fermenti sa�ķeļ vāji. Kolagēnspēc gaļas termiskās apstrādes un skābā vidē irsa�ķeļams daļēji. Elastīns ar gremo�anas 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 īpa�ību. Taču uzturzinātniekijau sen ir atzinu�i, ka zarnām ir vajadzīgas noteiktaapjoma darbības, tā ka produkta pilnīga uzsūk�anāsvairs nav pozitīvi izceļama īpa�ība.

Gaļas gar�u 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 īpa�i gaļas produkti, ir laba barotne mik-robiem. Tie ļoti ātri vairojas desās, gaļas salātos uncitos gaļas produktos, kas tiek turēti siltumā (Zariņ�,Neimane, 2002).

Liellopu gaļu vērtējām pēc �ādiem rādītājiem: ķīmiskaissastāvs, sanitāri higiēniskais sastāvs, tehnoloģiskāsīpa�ības (ūdens saistī�anas spēja, pH, saistaududaudzums, tauku kvalitāte), organoleptiskās īpa�ības.

Vecums mēne�os / Age in months �ķirne / Breed 7 12 18 24 Latvijas brūnā / Latvian Brown 190 290 400 500 Melnraibās / Black and White 210 325 430 525 Aberdinanguss / Aberdinanguss 185 290 400 510 Herefordas / Hereforde 190 300 430 540 Limuzinas / Limusine 200 315 450 565 �arolē / Sharole 220 345 495 620

4. tabula / Table 4Bullī�u dzīvmasas dinamika atkarībā no �ķirnes konvencionālajā lauksaimniecībā, kg-1

Dynamics of young bulls live weight depending on breed in conventional farming, kg-1

10 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Dzīvnieku tauki būtiski ietekmē gaļas kvalitāti. Tauki,kas atrodas starp muskuļu �ķiedrām (to sauc arī par gaļasmarmorizāciju), uzlabo gaļas gar�u. Liellopu gaļas taukusastāvā ir palmitīnskābe, stearīnskābe, oleīnskābe u.c..Liellopu taukos ir maz polinepiesātināto taukskābju.

Savos izmēģinājumos konstatējām, ka bullī�iem irlielāks gaļas iznākums nekā telītēm. Gaļas iznākumskautķermenī bullī�iem bija 43.15%, pirmpienēm 40.55%,telēm 37.74%. Gaļas kaloritāte 1 kg gaļas bija attiecīgi2517, 2898 un 3323 kkal. Gaļas ķīmiskais sastāvstīr�ķirnes 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 bullī�iem.

Novērtējot jaunlopu gaļas īpa�ības, konstatēti �ādirādītāji (6. tabula).

Kā svarīgākie gaļas kvalitāti raksturojo�ie lielumi iraminoskābju, t.sk. triptofāna un oksiprolīna līmeņi unto savstarpējās attiecības. Ja triptofāns ir muskuļaududaudzumu gaļā raksturojo�a aminoskābe, tad oksi-prolīns ir aminoskābe, kas raksturo sai�u, skrim�ļu,stiegru, saistaudu u.c. līdzīgu audu daudzumu gaļā, jebcitiem vārdiem � triptofāna līmeņa paaugstinā�ana gaļāir vēlams process. Ņemot vērā minēto un analizējot 6.tabulas datus, varam atzīmēt, ka triptofāna augstākaislīmenis � 346 (vienības) ir Latvijas brūnās �ķirnes

bullī�u gaļā, bet zemākais 312 � Latvijas brūnās �ķirnestelītēm. Vidējā līmenī (320) triptofāna saturs ir Latvijasbrūnās un Herefordas �ķirnes krustojuma telītēm.Analoģiska, tikai zemāka līmeņa dinamika novērojamaarī oksiprolīnam.Ūdens piesaistes spējai ir liela nozīme gaļas koloi-

dāli ķīmiskā stāvokļa raksturo�anā. Gaļas spēju saistītūdeni ietekmē dzīvnieku dzimums, vecums, gaļasnogatavinā�anas ilgums, pH u.c. rādītāji. Mūsu izmē-ģinājumā tas svārstījās 52-64% robe�ās. Vislabāk ūdenipiesaista gaļa ar pH 6.3. Mūsu izmēģinājumā vistuvākoptimālai robe�ai ir LB �ķirnes bullī�u gaļa.

Zinātniskās izpētes darbā liellopu un cūkgaļasnovērtē�anā kā konvencionālās, tā arī organiskās lauk-saimniecības sistēmā turpinās. �ī darba nobeigumā tiksiegūti jauni, svarīgi secinājumi un priek�likumi, kas tiksatspoguļoti attiecīgās publikācijās.

Minētie rezultāti par liellopu gaļas kvalitāti orga-niskajā un konvencionālajā lauksaimniecībā ir iegūti arvairāku zemnieku saimniecību un SIA īpa�nieku palī-dzību. Analogi tas arī ir ar cūkkopībā veicamo zinātniskodarbu atbalstu.

LLU ZC �Sigra� veiktie pētījumi par cūku muskuļ-audu kvalitatīvajiem rādītājiem konvencionālajā unorganiskajā lauksaimniecībā parāda, ka to sastāvāietilpsto�ās olbaltumvielas un tauki atrodas da�ādālīmenī (6. attēls).

6. attēlā redzam, ka konvencionālajā lauksaimniecībā


Dzīvnieku grupa /

Animals group

Triptofāns/ Tryptophan

Oksiprolīns/ Oxyproline

Ūdens piesaistes

spēja / Water

binding capacity

%

Krāsa, ballēs/

Colour in points

pH pēc 48 st. /

pH after 48 hours

pH pēc 48 st. /

pH after 48 hours

LB �ķirnes / Latvian Brown breed:

bullī�i / young bulls 346 76.8 64 359 6.40 6.55 telītes / heifers 312 68.2 54 433 5.83 5.67

F1 telītes / F1 heifers (Heref. x LB) 320 66.4 52 405 5.63 5.55

6. tabula / Table 6Jaunlopu gaļas kvalitātes novērtējums konvencionālajā lauksaimniecībā

Evaluation of young animals meat quality in conventional farming

Dzīvnieku grupa / Animals group

Sausna / Dry matter,

%

Olbaltumvielas / Protein,

%

Tauki / Fat, %

Pelni / Ash,

% LB �ķirnes / Latvian Brown breed:

bullī�iem / young bulls 24.75 20.71 2.99 1.06 telēm / heifers 29.71 20.22 8.45 1.03

Pirmās pakāpes (telēm) / First rank heifers Herefords x LB

28.43

20.91

6.46

1.06

5. tabula / Table 5Gaļas ķīmiskais sastāvs konvencionālajā lauksaimniecībā, %

Meat chemical composition in conventional farming, %

11LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


iegūtie cūku muskuļaudi satur 21.67% olbaltumvielu,bet organiskajā lauksaimniecībā iegūtie cūku muskuļ-audi � 21.32%. Starpība nav liela. Toties intramuskulārotauku saturs organiskajā lauksaimniecībā iegūtos cūkukautķermeņos ir būtiski augstāks. Ar organiskālauksaimniecībā izaudzētu barību ēdināto cūku muskuļ-audos konstatētais paaugstinātais intramuskulārotauku saturs ir vērtējams ļoti pozitīvi (7. attēls), jo tie netikai uzlabo gaļas produktu sensorās īpa�ības � gar�uun sulīgumu, bet samazina arī holesterīna līmeni cūkumuskuļaudos, un, kā raksta A. Aro, (Aro, 2000), veicinavispārēju holesterīna samazinā�anos cilvēku uzturā unkavē saslim�anu ar sirds un asinsvadu slimībām.

Nepiecie�ams ir arī izvērtēt cūku zemādas taukaudoskonstatēto svarīgāko taukskābju saturu un tosavstarpējās attiecības. �ie rādītāji saistībā ar iegūtiemzemādas taukaudiem organiskajā un konvencionālajālauksaimniecībā parādīti 8. attēlā.

Kā redzams 8. attēlā, organiskajā lauksaimniecībā

��

��

��

��

��

��21.32 21.67

��

��

��

��

3.682.56

0

5

10

15

20

25

olbaltumvielas / protein, % tauki / fat, %

��Organiskajā lauksaimniecībā / Organic farming��

�� Konvencionālajā lauksaimniecībā / Conventional farming

6. att. Cūku muskuļaudu olbaltumvielu un intramuskulāro tauku saturs.Fig. 6. Pigs� muscle tissue protein and intramuscular fat content.

ēdinot cūkas pēc jauktā ēdinā�anas 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 pa�ā laikā stearīnskābes,kas ir mazāk vēlama, līmenis ir 16.6±0.56% vaiviszemākais no visiem, salīdzinot ar abiem pārējiemkonvencionālās ēdinā�anas tipiem. Linolskābespieaugums abos konvencionālās ēdinā�anas tipos irgandrīz 2 reizes lielāks, kas liecina par �īs taukskābessamērā augsto līmeni. Bez praktiskas at�ķirības ir arīkonstatēts linolēnskābes līmenis visos trīs ēdinā�anastipos. Zemādas tauku augstais stearīnskābes līmenisliecina par zemādas taukaudu iespējami nevēlamoietekmi uz patērētāja veselību.

Jau iepriek� esam skatīju�i jautājumu par liellopugaļā eso�o aminoskābju nozīmīgumu cilvēka uzturā.Tikpat svarīgs �is jautājums ir, skatot cūku muskuļauduproteīna kvalitātes rādītājus, t.sk svarīgākajos � trip-

��

��

��

��

��

��46

55.1

08

162432404856

holesterīns / cholesterol, mg%

��Organiskajā lauksaimniecībā / Organic farming��Konvencionālajā lauksdaimniecībā / Konventional farming

7. att. Holesterīna saturs cūku muskuļaudos.Fig. 7. Cholesterol content in pigs� muscle tissue.

12 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

tofānu un oksiprolīnu. �o 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 metodi-kas audzētām cūkām (3.14±0.18 g kg-1). Tajā pa�ālaikā 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 veiku�iliellopu un cūku kautķermeņu mikrobiālā piesārņojumaizpēti, un jākonstatē, ka tas bīstami pārsniedz pie-ļaujamās robe�as (Kono�onoka, Jemeļjanovs, 2002). Kāpiemēru, kas raksturo �o apgalvojumu, varam ņemtmūsu pētījumu rezultātus par liellopu kautķermeņubakteriālo piesārņojumu tirdzniecības vietās � Rīgaspilsētas tirgos. �āda piesārņojuma kaitīgā iedarbe irvienlīdz bīstama kā konvencionālajā, tā organiskajālauksaimniecībā iegūtai gaļai.

Pētījumos noskaidrots, ka liellopu gaļas virsmasmikrobiālās kontaminācijas pakāpe (mikrobu skaits cm-2)

��

��

��

��

��

��

��

��

3.9

7 7.6

��

��

��

��

��

��

��3.2 3.1

2.8

��

��

��

��

��

��

��

��

16.6

19.221.6

0

5

10

15

20

25

linolskābe / linoleic acid linolēnskābe / linolenic acid stearīnskābe / stearic acid

�� Organiskajā lauksaimniecībā ar jauktu ēdinā�anas tipu / Organic farming with mixed feeding type�� Konvencionālā laukasimniecībā ar jauktu ēdinā�anas tipu / Conventional farming with mixed feeding type�� Konvencionālā laukasimniecībā ar kombinētās spēkbarības ēdinā�anas tipu / Conventional farming with combined concentrate feeding type

8. att. Taukskābju saturs cūku zemādas taukaudos, %.Fig. 8. Fatty acids content in pigs� hypodermic fat tissue, %.

9. att. Cūku muskuļaudu proteīna kvalitātes rādītāji.Fig. 9. Indices of the pigs� muscle tissue protein quality.

��

��

��

��

��

��

3.26 3.14

��

��

��

��

��

��

1.24

0.69

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

triptofāns / tryptophane, g/kg oksiprolīns / oxyproline, g/kg�� Organiskajā lauksaimniecībā / Organic farming��

Konvencionālajā lauksaimniecībā / Conventional farming


13LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

zināmā mērā ir atkarīga no gadalaika (apkārtējās videstemperatūras), gaļas transportē�anas un uzglabā�anasnoteikumu izpildes precizitātes.

Konstatēts, ka gan uz kautķermeņu, gan izcirstasgaļas virsmas mikroorganismu daudzums straujipalielinās, iestājoties siltam laikam (maijs � jūlijs).Visbie�āk no liellopu gaļas virsmas izolēti Proteus spp.,Micrococcus spp. un Staphylococcus spp. dzimtumikroorganismi. Atsevi�ķos gaļas pārstrādes uzņē-mumos ra�otā auksti kūpinātā cūkgaļā ir konstatētssevi�ķi bīstams mikroorganisms Listeria mono-cytogenes (Bērziņ�, 2003). Svaigu un uzglabātu liellopugaļas kautķermeņu mikrobiālā kontaminācija parādīta10. un 11. attēlā.

Apkārtējās vides temperatūras paaugstinā�anās

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

A B C D sv.izcirsta /fresh cut

out

uzglabāta /stored

KV

V /

CFU

cm

-2

min./minimum max./maximum vid./average

10. 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.

vienlaicīgi ar pieļautajām kļūdām liellopu kautķermeņupirmapstrādē un transportē�anā un temperatūras re�īmuneievēro�ana uzglabā�anas vietās paaugstina kaut-ķermeņu virsmas mikrobiālo piesārņojumu.

10. attēlā ir redzams, ka visaugstākais mikrobiālaispiesārņojums (2.6 milj. max) ir konstatēts liellopukautķermeņu virsmas lāpstiņas (B) rajonā 25 cm2

laukumā. Otra visvairāk kontaminētā vieta ir krū�u kurvja(A) iek�pusē (1.2 milj. max). Daudz mazāks piesārņojumsskāris bļodas dobuma iek�ējo malu (C) un muskulatūrasvirsmu gū�as apvidū (D). Ja vērtējam �o piesārņojumupēc minimāliem vai vidējiem rādītājiem, tad varamsecināt, ka tie nav pārāk augsti. Bet jārēķinās ar augstākopiesārņojuma līmeni, jo tie var izraisīt patērētājasaslim�anu ar augstāku ticamības pakāpi. �ajā attēlā

0500000

100000015000002000000250000030000003500000

sv.izcirsta/ fresh cut

out

uzglabāta /stored


out

uzglabāta /stored


out

uzglabāta /stored

Rīgas centrāltirgus /Riga central market

Lubānas tirgus /Lubana market

Purvciema tirgus /Purvciema market

KV

V /

CFU

cm

-2

min./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.


14 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

redzam 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 ievēro�anada�os Rīgas tirgos netiek pildīta. Sevi�ķi tas attiecas uzuzglabātu kautķermeņu bakteriālo piesārņojumu. Tie tiekuzglabāti nepietiekami tīrās un dezinficētās telpās, topārvieto�ana pa tirgus paviljonu teritoriju notiek bezkautķermeņu pasargā�anas no putekļiem un netīrumiem.Netiek pietiekami veikta gaļas sadalī�anas vietu un at-tiecīgo darba rīku un instrumentu dezinfekcija. Sanitārihigiēnisko noteikumu neievēro�ana noved pie da�ādarakstura patērētāja gremo�anas trakta infekcijas slimībuizplatības. Ir zināmi saslim�anas gadījumi ar salmonelozi,�igelozi, kolibakteriozi u.c. Kā viens no infekcijas avotiem

var būt liellopu, cūku un putnu gaļa. Situācija var nopietnisare�ģīties arī tādēļ, ka Rīgas pilsētas tirgos turpmāk vairsnebūs valsts veterinārā dienesta uzraudzības.

Aprakstītās problēmas par gaļas mikrobiālo piesār-ņotību un tās profilaktē�anu ir vienlīdz svarīgas kā kon-vencionālajā, tā organiskajā lauksaimniecībā strādā-jo�ajiem zemniekiem. Sevi�ķi tas ir svarīgi no ekono-miskā viedokļa, jo, lai dzīvnieku izaudzētu līdz reali-zācijas vecumam un kondīcijai, audzētājam ir jāieguldaievērojami līdzekļi un darbs, un, ja tas gatavas produk-cijas stadijā tiek kontaminēts ar mikrofloru un nenonākrealizācijā, dzīvnieka audzētājs cie� ievērojamus zaudē-jumus.

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 �iem jautājumiem vēl jāstrādā�

LLU Zinātnes centra �Sigra� vivārijā tika veikti izmē-


12. att. Organiskajā un konvencionālajā lauksaimniecībā ra�otāsbarības ietekme uz putnu (tītaru) gaļas kvalitāti.

Fig.12. The influence of feed produced in organic and conventional farming on poultry (turkey) meat quality.

Konvencionāli ra�ota barība / Conventionally produced feed ��

��

�� Organiskajā lauksaimniecībā ra�ota barība / Feed produced in organic farming

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

24.06±0.31 23.98±0.26 21.53±0.59 21.69±0.46

��

��

��

��

��

��

Sausna / Dry matter, %

Kopproteīns / Total protein, %

-0.73

��

��

�� -9.37

��

��

��

��

��

�� -9.21

��

1.57±0.08 0.84±0.09 65.62±0.06 56.25±0.03 102.18 92.97

��

��

��

��

��

��

��

��

Koptauki / Total fat, g% (p<0.01)

Holesterīns / Cholesterol, mg% (p<0.005)

Enerģētiskā vērtība / Energetic value,

kkal / 100 g (p<0.01)

+11.04 +1.11

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

13.59 24.63 53.03 54.14

��

��

��

��

��

��

Gaļas kvalitātes indekss / Meat quality index

(p<0.001)

Gaļas sensorā kvalitāte, balles / Meat sensoric quality, points

(p<0.01)

15LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


ģinājumi ar gaļas putniem � tītariem. Noteicām to gaļaskvalitāti bioķīmiskā un sensorā vērtējumā. Eksperi-mentos iekļautie putni tika dalīti 2 grupās: pirmā grupatika ēdināta pēc organiskajā laukaimniecībā pielieto-jamām metodikām � pēc A un B sistēmas; otrajā grupāputni tika ēdināti pēc konvencionālajā sistēmā pieņemtāmmetodikām. �ajā eksperimentā iegūtie rezultāti doti 12. attēlā.

Kā redzam 12. attēlā, sausnas un kopproteīna līmenitītaru gaļā kā konvencionālajā, tā arī organiskajālauksaimniecībā ra�otā un izēdinātā lopbarība saglabājavienādi. Daudz labākus rezultātus ieguvām pēc orga-niskajā lauksaimniecībā izaudzētās lopbarības izēdinā-�anas tītariem attiecībā uz koptaukiem, holesterīnu ungaļas enerģētisko vērtību. �ajā izmēģinājuma grupāiegūtie rezultāti salīdzinājumā ar konvencionālajālauksaimniecībā ra�otās lopbarības izēdinā�anusamazināja 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 orga-niskās lauksaimniecības grupā palielinās par 11.04 ungaļas sensorā kvalitāte paaugstinās par 1.11 ballēm.

Sakarā ar minēto varam izdarīt secinājumu, ka, ēdinottītarus ar organiskā lauksaimniecībā ra�oto lopbarību,to gaļas īpa�ības uzlabojās pēc visiem parametriem:koptaukiem, holesterīna, enerģētiskās vērtības, gaļas

kvalitātes indeksa un gaļas sensorām īpa�ībām pretkontroles grupu, kas tika ēdināta pēc konvencionālālauksaimniecībā pieņemtiem normatīviem. Analoģiskirezultāti iegūti arī vērtējot paipalu un pērļu vistiņu gaļasīpa�ības abu ēdinā�anas sistēmu skatījumā. Turpmākgaitā izstrādājot jautājumus par organiskajā unkonvencionālajā lauksaimniecībā iegūto putnu produk-tivitāti un olu kvalitāti, bija jākonstatē, ka abu saimnie-ko�anas veidu 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 patēriņ� 1 kg olu masas ra�o�anai (2.26 un2.27 attiecīgi; p>0.05).

Kā pozitīvu rādītāju, kas ir sasniegts eksperimentāar dējējvistām, izvērtējot to olu sastāvā eso�oslinolēnskābes un holesterīna saturu, varam atzīmētpirmā rādītāja pieaugumu un otrā rādītāja samazi-nā�anos grupā, kurā putni ēdināti pēc organiskālauksaimniecībā pieņemtās sistēmas. Tas redzams13. attēlā.

13. attēlā redzam, ka linolēnskābes saturs to vistu

7. tabula / Table 7Konvencionālajā un organiskajā lauksaimniecības sistēmā

iegūtā putnu produktivitāte un barības patēriņ�Poultry productivity and feed consumption in conventional and organic farming

Rādītāji / Indices

Konvencionālā saimnieko�anas

sistēma / Conventional farming system

Organiskā saimnieko�anas

sistēma / Organic farming system

Dējības intensitāte / Laying intensity, %

90.71

90.08

Olu svars, g (vidējā olu masa) / Egg weight, g (average egg mass) 58.24 58.14

Barības patēriņ� 1 kg olu masas ra�o�anai, kg / Feed consumption for 1 kg egg mass production, kg 2.26 2.27

p>0.05

��

��

��

��

��1.38

2.04

0123

linolēnskābes saturs oludzeltenumā / linolenic acid

content in egg yolk, %��

vistām izēdina konvencionāli ra�oto barības līdzekļumaisījumu / conventionally produced feed mix wasfed out to layers

��

��

��

��

��

��

450

430

420

430

440

450

holesterīna saturs oludzeltenumā / cholesterol

content in egg yolk, mg%��

vistām izēdina organiskajā lauksaimniecībā ra�otobarības līzekļu maisījumu / feed mix produced inorganic farming was fed out to layers

13. att. Linolēnskābes un holesterīna saturs vistu olās.Fig. 13. Content of linolenic acid and cholesterol in eggs.

16 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

0.43

0.79

1.91.8

1.61.4

0.450.450.460.52

0

0.5

1

1.5

2

0.56 0.99 1.45 1.69 1.94

linolskābe putnu barībā / linolic acid in poultry feed, % holesterīns / cholesterol

olu dzeltenumā, kuras ēdinātas ar konvencionālajālauksaimniecībā iegūtiem barības maisījumiem, veidoja1.38% no kopējā lipīdu daudzuma un tas ir zemāks par�o rādītāju to vistu olās, kuras bija ēdinātas ar organiskālauksaimniecībā ra�oto barības līdzekļu maisījumu unsastādīja 2.04% no kopējā lipīdu daudzuma (p<0.01).Tas ir ļoti svarīgi, ja vērtējam no patērētāja paaugstinātuintere�u viedokļa � kā veselīgu produktu, jo lino-lēnskābe ir cilvēku organismam absolūti nepiecie�amāomega-3 taukskābe, kas samazina riska faktorus unholesterīna līmeni asinīs. Attēlā redzamie dati ļaujsecināt, ka no tām vistām, kuras ēdinātas ar organiskālauksaimniecībā ra�oto barības līdzekļu maisījumiem,iegūtām olām ir ievērojami samazināts holesterīna satursolu dzeltenumā un tas veido 430 mg% pret 450 mg%holesterīna līmeni olu dzeltenumā, kas iegūtas novistām, kas ēdinātas ar konvencionāli ra�oto barībaslīdzekļu maisījumu (p<0.01).

Secinājumā varam atzīmēt, ka vistu olas ir vērtīgākas,ja tās satur vairāk linolēnskābes, bet mazāk holesterīna.

Linolskābes līmeņa paaugstinā�ana olās, kā tas bijateikts iepriek�, ir pozitīvi vērtējama dinamika. Tās saturapalielinājums barībā, piemēram, palielinot rap�a rau�uizēdinā�anu, paaugstina linolskābes līmeni un vienlai-cīgi samazina holesterīna līmeni. Ja putnu barībasmaisījumos pakāpeniski paaugstina linolskābesdaudzumu, tad holesterīna līmenis olās samazinās, bettas nevar notikt bezgalīgi, ir noteikta robe�a, zem kurasholesterīna līmenis vairs nesamazinās. Tas ir redzams14. attēlā.

Kā redzam no 14. attēlā, ja tiek palielināta linolskābeskoncentrācija putnu barības maisījumos no 0.56 uz 0.99un tālāk 1.45, 1.69 un 1.94, tad olās linolskābes līmenispalielinās attiecīgi 0.79 uz 1.4 � 1.6 � 1.8 �1.9% no kopējālipīdu daudzuma. Vienlaikus olu dzeltenumā samazināsholesterīna daudzums attiecīgi � 0.52; 0.46; 0.45; 0.45un 0.43. Iegūto rezultātu ticamība ir augsta (p<0.01).

Tātad linolskābes daudzums putnu barībā un tāskoncentrācija olu dzeltenumā, kā arī holesterīna līmenis


14. att. Linolskābes un holesterīna līmeņa izmaiņas olu dzeltenumā.Fig. 14. The linolic acid and cholesterol level in egg yolk.

tajā ir cie�ā korelatīvā saistībā.Kopumā varam secināt, ka putnkopības produkcija

� putnu gaļa un olas, vērtējot tās no bioķīmiskā, diētiskāun patērētāju veselīguma viedokļa, ir būtiski kvali-tatīvākas, ja �ī produkcija nāk no organiskā lauk-saimniecībā audzētiem, ēdinātiem un turētiem putniem.

Secinājumi1. Dzīvnieku valsts produkcija, kas ra�ota pēc

organiskā lauksaimniecībā pieņemtās metodoloģijas, varnodro�ināt dzīvnieku augstu produktivitāti, augstuprodukcijas kvalitāti, nepiesārņotību, dro�ību un vese-līgumu tikai tad, ja tās tehnoloģija ir bāzēta uz veiktajiemzinātniskajiem pētījumiem visā produkcijas ra�o�anas ķēdē.

2. Organiskā lauksaimniecībā ra�otai dzīvniekuvalsts produkcijai ir jāiekļaujas stingri noteiktā teh-noloģijas ķēdē, nepieļaujot vismazākās novirzes visosra�o�anas, transportē�anas un pārstrādes posmos,pilnīgi nodro�inot riska faktoru izslēg�anu produkcijasceļā �no zemnieka saimniecības līdz patērētāja galdam�.

3. Bīstamākie riska faktori, kas var ietekmēt orga-niskā un arī konvencionālā sistēmās ra�oto dzīvniekuvalsts produkciju, ir saistāmas ar dzīvnieku labturībasjautājumiem, internālo un ekstenālo faktoru ietekmi uzprodukcijas bioķīmiskiem, morfoloģiskiem rādītājiem, kāarī mikrobiālo, mikoloģisko piesārņojumu, kas rezultātāvar ietekmēt produkcijas sensoros un kvalitatīvos rādī-tājus. Nedrīkst pieļaut, sevi�ķi organiskajā lauksaim-niecībā, bioētikas pārkāpumus.

4. Organiskajā lauksaimniecībā iegūtā dzīvniekuvalsts produkcija � piens, olas � ir daudz augstākākvalitātē pēc piesātināto, polinepiesātināto taukskābjuun holesterīna līmeņiem, kā arī gaļa pēc to aminoskābju,pH, ūdens saistī�anas īpa�ībām u.c. rādītājiem.

5. Izstrādāto medikamentu kopa, t.sk. preparāti, kasiegūti no augu valsts komponentiem, un bioloģiskiepreparāti slimību ārstē�anai un profilaksei � vakcīnas,kas nodro�ina efektīvu dzīvnieku veselības sagla-bā�anu, izdalī�anās procesā negatīvi neietekmē produk-

17LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


ciju un līdz ar to nodro�ina tās augstu kvalitāti un aiz-sargā sabiedrības veselību.

6. Ir jāturpina dziļa zinātniska izpēte un jādodpadziļināti priek�likumi par stāvokļa uzlabo�anuorganiskajā un konvencionālajā lauksaimniecībā ra�otāsdzīvnieku valsts produkcijas ra�o�anas ķēdes un riskafaktoru savstarpējas saistības likumsakarībām, sevi�ķuvērību pievēr�ot produkcijas gala produktam � pārtikai,ko veikalos vai tirgos iegādājas patērētāji, un jāveidospeciāla produktu atpazīstamības sistēma, lai varētukonstatēt kļūmes vai nepilnības, kas radu�ās iepriek-�ējos posmos.

7. Kā svarīgu izpētes objektu nepiecie�ams atzītatliekvielu utilizācijas vai otrreizējās pārstrādes iespējumeklējumus un izstrādāt ieteikumus to realizācijai.

PateicībaVēlos izteikt pateicību tiem cilvēkiem un iestādēm,

kas veicināja un palīdzēja organizēt minētos izmē-ģinājumus: Cēsu rajona zemnieku saimniecības�Grantskalni� īpa�niekam Verneram Blausam, Cēsurajona Zaubes pagasta kooperatīvās sabiedrībasvadītājai Aelitai Runcei, putnu fabrikām �Ķekava�un a/s �Balticovo�, a/s �Gaļas un piena rūpniecībasin�eniercentrs�, a/s �RUKS� Cēsu un Jelgavas gaļaskombinātiem, kā arī cūkkopības kompleksu ��ķau-ne�, �Cirma� un �Mikelāni� vadībai, LLU Zinātnescentra �Sigra� Veterinārmedicīnas, Dzīvnieku pēt-niecības nodaļu, Bioķīmijas, Mikrobioloģijas labo-ratoriju personālam.

Literatūra1. Adamovich, A., Gaile, Z. (2002) Alfalfa varieties

productivity 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: Proceed-ings of the conference held in Jelgava, Latvia, March21-22, 2002. Jelgava, pp. 45-48.

5. Bērziņ�, 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 pro-duction in Southwest Spain. In: Organic Meat andMilk from Ruminants: Book of Abstracts of the Inter-national Conference on Organic Meat and Milk fromRuminants, Athens, Greece, 4 � 6 October 2001. Ath-ens, p. 30.

7. Jemeļjanovs, A., Blūzmanis, J. (2000) Pienakvalitāte un tās uzlabo�anas pamatprincipi. Lop-kopības gadagrāmata. 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, Hun-gary, 26-29 August 2001. Wageningen, WageningenPers., p. 150.

11. Jemeļjanovs, A., Blūzmanis, J., Kono�onoka, I.H., Pūce, B. (2001) Staphylococcus aureus ierosinātatesmeņa iekaisuma ārstē�ana un profilakse. Veterinārais�urnāls, Nr.1, 29.-31. lpp.

12. Jemeljanovs, A., Miculis, J., Dulbinskis, J., Ta-mane, R. (2001) Content of heavy metals in animal prod-ucts. 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., Kono�onoka, 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) Sta-phylococcus aureus 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 inter-national conference organised by the Hellenic Societyof Animal Production and the British Society of Ani-mal Science. EAAP publication No .106. The Nether-lands: 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-

18 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

tion: Reducing infectious diseases: Proceedings froma symposium at the Faculty of Veterinary Medicine,Jelgava, Latvia, January 22-23, 2003. Uppsala, pp.14-16.

17. Kono�onoka, 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. Kono�onoka, I. H., Jemeļjanovs, A. (2003)Pasterizēta piena mikrofloras kvantitatīvās un kvali-tatīvās izmaiņas uzglabā�anas 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 leg-umes use 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) Fu-ture European market for organic produce from rumi-nants. 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 ganām-pulkos. 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 Con-ference on 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 in

New Zealand. In: Organic Meat and Milk from Rumi-nants: Book of Abstracts of the International Confer-ence on Organic Meat and Milk from Ruminants, Ath-ens, Greece, 4 � 6 October 2001. Athens, p. 39.

26. Noteikumi par obligātajām nekaitīguma prasī-bām pārstrādei 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) Sus-tainability of 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 analī�u 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) Da�ādu bioloģiskās zemko-pības sistēmu efektivitāte. Praktiskā bioloģiskā lauk-saimniecība Latvijā: Mācību palīglīdzeklis lauk-saimniecības mācību iestā�u audzēkņiem. Rīga, 80.-83. lpp.

31. Weller, R. F. (2001) Systems for Organic Milkproduction. In: Organic Meat and Milk from Rumi-nants: Book of Abstracts of the International Confer-ence on Organic Meat and Milk from Ruminants, Ath-ens, 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. Zariņ�, Z., Neimane, L. (2002) Uztura mācība.(Ceturtais, pārstrādātais un papildinātais izdevums.)Rasa ABC, 416 lpp.

34. Емельянов, А. (1990) Оценка и отбор быков-производителей на устойчивость к болезням: Дис.д-ра с.-х. наук. Сигулда, 343 c.


19LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

Organiskā lauksaimniecībā ra�oto lopbarības līdzekļu ietekmeuz vistu produktivitāti un olu kvalitāti

Influence of Feedstuffs Produced in Organic Farming onLayers� Productivity and Egg QualityĪra Vītiņa, Aleksandrs Jemeļjanovs, Jānis MičulisLLU Zinātnes centrs �Sigra�, e�pasts: [email protected] Centre �Sigra�, LLU, e�mail: [email protected]

Abstract. 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<0.01) of the total amount of lipids, including linolenicacid level � by 0.66% (p<0.01), but the cholesterol level decreased by 0.17 g kg-1 (p<0.05).Key words: layers, organic farming, productivity, egg quality.

Ī. Vītiņa et al. Organiskā lauksaimniecībā ra�oto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitāti

IevadsOrganiskās lauksaimniecības saimniecībās iegūtās

olas visās Eiropas valstīs realizē par augstākām cenāmnekā parastās olas, bet vistu ēdinā�anai izmantotieorganiskā lauksaimniecībā ra�otie barības līdzekļi arīizmaksā dārgāk par konvencionāliem barības līdzekļiem(Hörning, Ingensand et al., 2002). Tātad organiskāslauksaimniecības saimniecībās olu ra�o�anas izdevī-gumu nosaka vistām izēdinātais barības sastāvs unizmaksas.

Konvencionālā putnkopībā vistu ēdinā�anai ra�opilnvērtīga sastāva barības maisījumus. Organiskāslauksaimniecības saimniecībām vistu ēdinā�anai arībūtu nepiecie�ams ra�ot un izmantot pilnvērtīga sastāvabarības maisījumus, kas saturētu pēc iespējas lētākusvietējās organiskās lauksaimniecības saimniecībāsra�otos barības līdzekļus. �āda sastāva barībasmaisījumi dējējvistu ēdinā�anai mūsu valstī nav izstrā-dāti. Nav izvērtēta arī vietējās organiskās lauksaim-niecības saimniecībās audzēto lopbarības līdzekļubarības vērtība.

Olu kvalitāti būtiski nosaka vistām izēdinātās barī-bas sastāvs, jo pārtikas ķēdes posmos � lopbarība �dzīvnieks (putns) � patērētājs (cilvēks) pastāv tie�ā

barības vielu projekcija no barības uz olām un tālāk uzpatērētāju (Jemeļjanovs, 2002). Arī �ajā aspektā navveikti pētījumi par vietējā organiskā lauksaimniecībāra�oto barības līdzekļu ietekmi uz olu kvalitāti.

Sakarā ar iepriek� minēto mūsu pētījumu mērķis bijaizstrādāt organiskās lauksaimniecības saimniecībāmdējējvistu ēdinā�anai barības maisījuma sastāvu, kassatur vietējos organiskās lauksaimniecības uzņēmumosra�otos un atļautos lopbarības līdzekļus, un izvērtēt tāietekmi uz vistu produktivitāti un olu kvalitāti.

Materiāls un metodePētījumus veica LLU ZC �Sigra� vivārijā ar krosa

Lohmann Brown dējējvistām no 22 līdz 47 nedēļuvecumam. Izmēģinājuma ilgums � 25 nedēļas. Izmē-ģinājumā divas vistu grupas � kontroles un izmēģi-nājuma (n=200, skat. 1. tabulu). Abu grupu vistuēdinā�anai sagatavoja vienādas barības vērtības mai-sījumus. Tie saturēja maiņas enerģiju 11.9 MJ 100 g,kopproteīnu 17.3%, koptaukus 3.8%, kalciju 3.4% utt.Barības vielu daudzums abu grupu vistu barībasmaisījumā bija sabalansēts atbilsto�i krosa LohmannBrown normatīvu prasībām.

Izmēģinājuma grupas (2. grupas) vistu ēdinā�anai

Grupa Group

Barības maisījuma sastāvā Mixed feed content

Kopproteīna saturs, % Crude protein, %

1. � kontrole / 1st � control

Konvencionāli ra�otie barības līdzekļi / Feedstuffs produced in conventional farming

17.3

2. � izmēģinājuma / 2nd � trial

Organiskā lauksaimniecībā ra�otie barības līdzekļi / Feedstuffs produced in organic farming

17.3

1. tabula / Table 1Izmēģinājuma shēmaScheme of the trial

19-24

20 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

izstrādāja barības maisījuma sastāvu, kas saturēja LRMinistru kabineta noteikumu Nr. 514 �Bioloģiskāslauksaimniecības produktu aprites un sertifikācijas kār-tība� 4. un 5. pielikumā (�Latvijas Vēstnesis�, 03.12.2002.)norādītos organiskā lauksaimniecībā ra�otos un atļau-tos lopbarības līdzekļus. Izstrādātā barības maisījumasastāvā bija �ādi organiskās lauksaimniecības saim-niecībās ra�otie lopbarības līdzekļi: kvie�i, mie�i, griķi,rap�u rau�i, rap�u eļļa un atļautie lopbarības līdzekļi:vitamīni, mikroelementi, krīts u.c.

Kontroles grupas vistām izēdināja barības maisī-jumu, kura sastāvā organiski ra�oto barības līdzekļu vietābija attiecīgie konvencionāli ra�otie kvie�i, mie�i, rap�ueļļa u.c.barības līdzekļi. Jānorāda, ka konvencionāli ra�otobarības līdzekļu maisījumā bija iekļauti arī importa sojasspraukumi. Turpretim organiski audzēto barības līdzekļumaisījumā izmēģinājuma grupas vistu ēdinā�anai sojasspraukumu vietā bija izmantoti organiskā saimniecībāizaudzēto griķu milti un rap�u rau�i.

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.grupas

vistu ēdinā�anai, konstatējām, ka organiskās lauksaim-niecības saimniecībā audzēto kvie�u un mie�u barībasvērtība pēc sausnas, kopproteīna, koptauku un kop-pelnu satura bija līdzvērtīga attiecīgi konvencionālira�otiem kvie�iem un mie�iem (2. tabula). Turpretimorganiskā tipa saimniecībās audzētos un iegūtos rap�urau�os bija par 2.13% un griķu miltos � par 1.60% zemākskopproteīna līmenis, bet attiecīgi par 2.28% un 0.30%augstāks koptauku daudzums nekā rau�os un griķumiltos, kas iegūti no konvencionāli audzētiem barībaslīdzekļiem (p<0.05). �os rādītājus ņēmām vērā,sagatavojot kontroles un izmēģinājuma grupas vistāmvienādas barības vērtības maisījumus.

Organiskās lauksaimniecības barības līdzekļussaturo�ā maisījuma (2. grupa) cena bija 17.22 LVL 100kg-1. Tā ir nedaudz � par 0.04 LVL 100 kg-1 vai par 0.40LVL 1000 kg-1 lielāka par konvencionāli ra�oto barībaslīdzekļu saturo�ā maisījuma cenu � 17.18 LVL 100 kg-1

(1. grupa). Nelielo cenu starpību noteica tas, kaorganiskās lauksaimniecības saimniecībā audzētokvie�u cena 2. grupas vistu barības maisījumā bijasalīdzino�i augstāka par konvencionāli audzēto kvie�ucenu. Savukārt iepirktā sojas spraukumu daudzumacena 1.grupas vistu barības maisījuma sastāvā bijaaugstāka par sojas spraukumu aizvieto�anai izmantotogriķu miltu un rap�a rau�u izmaksām 2. grupas vistām

Rādītāji Parameters

Sausna, % Dry matter, %

Kopproteīns, % Crude protein, %

Koptauki, % Total fat, %

Koppelni, % Total ash, %

Kvie�i � konvenc.* /

Wheat � convent. *

86.15±0.94

12.19±0.51

1.70±0.09

2.49±0.24

Kvie�i � organ.** /

Wheat � organic** 86.03±0.84 12.08±0.53 1.83±0.08 2.11±0.31

Mie�i � konvenc.* /

Barley � convent.* 82.31±0.95 13.45±0.59 1.31±0.09 2.86±0.30

Mie�i � organ.** /

Barley � organic** 82.04±0.91 13.06±0.61 1.34±0.02 2.15±0.29

Griķu milti � konvenc.* /

Buckwheat meal � convent.* 83.66±0.85 13.27±0.38 1.52±0.05 2.18±0.11

Griķu milti � organ.** /

Buckwheat meal � organic** 82.57±0.89 11.67*** ±0.33 1.82*** ±0.04 2.01±0.15

Rap�u rau�i � konvenc.* /

Rapeseed oilcake � convent.* 86.53±0.98 30.72±0.22 14.67±0.03 6.00±0.38

Rap�u rau�i � organ.** /

Rapeseed oilcake � organic** 85.94±0.93 28.59*** ±0.27 16.95*** ±0.02 5.91±0.42

2. tabula / Table 2Konvencionālā un organiskā lauksaimniecībā ra�oto barības līdzekļu ķīmiskais sastāvs

Chemical composition of feedstuffs produced in local conventional and organic farming systems


* � ra�oti konvencionālā lauksaimniecībā / produced in conventional farming** � ra�oti organiskā lauksaimniecībā / produced in organic farming*** � ticamība ar konvencionāli audzētiem barības līdzekļiem p<0.05 / differences compared to conventionally produced feedstuffs are statistically significant at p<0.05

19-24

21LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


sagatavotā 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 patēriņ�1 kg olu masas ra�o�anai � 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 ra�o�anaikontroles 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 bioķī-miskais sastāvs starp grupām bija nedaudz at�ķirīgs.Tā organiskās lauksaimniecības barības līdzekļumaisījumu izēdinā�ana 2. grupas vistām paaugstinājasausnas (par 5.93%, p<0.05) un koptauku (par 7.68%,p<0.05), bet samazināja kopproteīna (par 5.18%, p<0.05)līmeni olu masā (4. tabula).Ņemot vērā to, ka 1.un 2.grupas vistu olu masā bija

at�ķirīgs koptauku daudzums, izvērtējām taukos eso�otaukskābju līmeni un attiecības.

Kontroles un izmēģinājuma grupas vistu olu dzelte-


1. grupa � kontrole 1st group � control

2. grupa � izmēģ. 2nd group � trial

± pret kontroli ± to control

Dējības intensitāte, % Laying intensity, % 90.71±1.01 91.90±0.97 + 1.19

Vidējā olu masa, g Average egg mass, g 58.24±0.26 57.92±0.38 -0.32

Olu čaumalas biezums, µ Shell thickness, µ 372.50±3.20 380.00±3.22 +7.5

Barības patēriņ� 1000 olu ra�o�anai, kg Feed consumption per 1000 eggs, kg 132 131 -1.0

Barības konversija, kg kg-1 Feed conversion, kg kg-1 2.26 2.27 +0.01

Barības izmaksas, LVL / Costs of feed, LVL: � 1000 olu ra�o�anai / per 1000 eggs 22.68 22.56 -0.12 � 1 kg olu masas ra�o�anai / per 1 kg egg

mass production 0.39 0.39 �

3. tabula / Table 3Vistu produktivitāte, barības patēriņ� un izmaksas

Productivity of layers, consumption and costs of feed

nums vidēji saturēja 32.90�33.47 % piesātinātās, 46.09�47.59% mononepiesātinātās un 19.41�20.35% poli-nepiesātinātās taukskābes no kopējo lipīdu daudzuma(5. tabula).

1. un 2. grupas vistu olu dzeltenumā piesātināto unmononepiesātināto taukskābju līmenis bija līdzvērtīgs.Tas nozīmē, ka gan konvencionālā, gan organiskālauksaimniecībā ra�oto barības līdzekļu maisījumaizēdinā�ana neietekmēja piesātināto un mononepie-sātināto taukskābju procentuālo līmeni olu dzeltenumalipīdos. Turpretim, izēdinot 2. grupas vistām barībasmaisījumu, kas satur organiskās lauksaimniecībaslopbarības līdzekļus, olu dzeltenums saturēja vidēji par0.94% vairāk polinepiesātinātās taukskābes nekā kon-troles grupas vistu olu dzeltenums.

Polinepiesātinātās taukskābes netiek sintezētascilvēku organismā, un tādēļ tās ir jāuzņem ar uzturpro-duktiem. Lielākai daļai uzturproduktu sastāvā ir poli-nepiesātināto taukskābju deficīts. Olas ir viens noproduktiem, kas satur ievērojamu polinepiesātinātotaukskābju daudzumu. Tādēļ īpa�i pozitīvi jāvērtē tas,ka organiski ra�oto barības līdzekļu maisījumaizēdinā�ana vistām, paaugstināja polinepiesātinātotaukskābju līmeni olu dzeltenumā.

Ir pieņemts, ka uzturproduktos eso�o taukskābju

4. tabula / Table 4Olu masas ķīmiskais sastāvs

Chemical composition of egg mass

Grupa Group

Sausna, % Dry matter, %

Kopproteīns, % Total protein, %

Koptauki, % Total fat, %

Koppelni, % Total ash, %

1. grupa � kontrole / 1st group � control

23.08±0.23

15.06±0.11

6.25±0.05

1.50±0.09

2. grupa � izmēģinājuma / 2nd group � trial 24.45*±0.15 14.28*±0.08 6.73*±0.06 1.53±0.08

± pret kontroli / ± to control + 1.37 -0.78 +0.48 +0.03 % pret kontroli / % to control 105.93 94.82 107.68 102.00

* � ticamība ar kontroles grupu p<0.05 / differences compared to the control are statistically significant at p<0.05

19-2419-2419-2419-2419-2419-2419-2419-2419-24

22 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

kvalitāti novērtē pēc to sastāvā eso�o polinepiesāti-nāto un 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 �o taukskābjuattiecība nedaudz pārsniedz rekomendēto poli-nepiesātināto un 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 arī

olās, ir n�3 (apzīmē arī omega�3) grupas taukskābjulinolēnskābes, eikosapentānskābes un dokosahek-sānskābes daudzumam. �īs taukskābes novēr� riskafaktorus, kas izraisa sirds, asinsvadu, aknu, plau�u,locītavu un citu slimību ra�anos (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<0.01) vairāk nekā kontroles grupā (6. tabula).

Tā no n�3 taukskābēm 2. grupas vistu olu dzelte-numā par 0.66% (p<0.01) bija palielināts linolēnskābes

saturs, eikosapentānskābes un dokosaheksānskābesdaudzuma summa � par 0.06% (p<0.05), salīdzinot arkontroles grupu. Lai gan eikosapentānskābes undokosaheksānskābes summārā satura paaugstinājumsolu dzeltenumā nav liels, tomēr �o taukskābjuuzņem�ana ar pārtikas produktiem nozīmīgi kavē cilvēkuorganismā nelabvēlīgā ļoti zema blīvuma holesterīnasintēzi aknās (Cloughley, Noble et al., 1997).

n�6 (apzīmē arī omega�6) taukskābju saturs 1. un 2.grupas vistu olu dzeltenumā bija gandrīz vienāds, attiecīgi15.28% un 15.55%. Izēdinātā barības maisījuma sastāvsneietekmēja n�6 taukskābju līmeni olu dzeltenumā.

n�3 un n�6 taukskābju izmantojamību cilvēkaorganisma vielu maiņas procesos nosaka to summusavstarpējā attiecība. Taukskābju n�6 un n�3 summasattiecība 1. grupas vistu olu dzeltenumā bija 3.69:1, 2.grupas vistu olu dzeltenumā 3.21:1 (6. tabula). Tajāskaitā, n�6 taukskābes linolskābes un n-3 taukskābeslinolēnskābes attiecība 1.grupas vistu olu dzeltenumā10.25:1 un 2. grupas olu dzeltenumā 7.00:1. 2. grupasvistu olu dzeltenumā �o taukskābju attiecības bija�aurākas. Kvalitatīvos un veselīgos uzturproduktosrekomendē n�6 taukskābju attiecību pret n�3 tauk-skābēm kā 3:1 un iesaka, lai linolskābes attiecība pretlinolēnskābi būtu robe�ās no 5:1 līdz 10:1 (Clayton, 2001).2. grupas vistu olu dzeltenumā n�6 un n�3 taukskābju



1. grupa � kontrole / 1st group � control

2. grupa � izmēģinājuma /

2nd group � trial

± pret kontroli / ± to control

Piesātinātās taukskābes / Saturated fatty acids Miristīnskābe C14:0 / Myristic acid 0.34±0.03 0.32±0.02 -0.02 Palmitīnskābe C16:0 / Palmitic acid 24.47±0.21 23.22±0.22 -1.25 Stearīnskābe C18:0 / Stearic acid 8.09±0.11 9.93±0.10 +1.84

Kopā / Total 32.90 33.47 0.57 Mononepiesātinātās taukskābes / Monounsaturated fatty acids

Palmitoleīnskābe C16:1 / Palmitoleic acid 3.94±0.06 3.50±0.04 -0.44 Oleīnskābe C18:1 / Oleic acid 43.39±0.94 42.34±0.95 -1.05 Eikosenskābe C20:1 / Eikosenic acid 0.26±0.03 0.25±0.02 -0.01

Kopā / Total 47.59 46.09 -1.50 Polinepiesātinātās taukskābes / Polyunsaturated fatty acids

Linolskābe C18:2, n�6 / Linoleic acid 14.14±0.12 14.29±0.11 +0.15 Linolēnskābe C18:3, n�3 / Linolenic acid 1.38±0.03 2.04±0.02 0.66 Arahidonskābe C20:4, n�6 / Arahidonic acid 1.14±0.01 1.21±0.02 +0.07 Eikosapentānskābe C20:5, n�3 / Eicosapentaenoic acid 0.10±0.001 0.12±0.001 +0.02

Dokosapentānskābe C22:5, n�3 / Docosapentaenoic acid 0.27±0.01 0.27±0.01 �

Dokosaheksānskābe C22:6, n�3 / Docosahexaenoic acid 2.38±0.04 2.42±0.02 0.04

Kopā / Total 19.41 20.35 0.94 Holesterīns / Cholesterol 4.50±0.02 4.33±0.03 -0.17

Σ Polinepiesātinātās taukskābes : Σ Piesā- tinātās taukskābes /

Σ Polyunsaturated fatty acids : Σ Saturated fatty acids

1:0.58

1:0.61

5. tabula / Table 5Taukskābju (% no kopējo lipīdu daudzuma) un holesterīna (g kg-1) saturs vistu olās

Content of fatty acids (% of total lipids) and cholesterol (g kg-1) in layer eggs

19-24

23LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

un linolskābes un linolēnskābes attiecības ir tuvākasieteiktiem normatīviem, tas ir, tā kvalitāte ir augstāka.

Holesterīna saturs vistu olu dzeltenumā, kas ēdinātasar konvencionāli ra�oto barības līdzekļu maisījuma sastāvu� 4.50 g kg-1 (1. grupa). Izēdinot 2. grupas vistām organiskāslauksaimniecības barības līdzekļu saturo�o barībasmaisījumu, olu dzeltenumā holesterīna līmenis bija 4.33 gkg-1. Savstarpēji salīdzinot, organiskās lauksaimniecībasbarības līdzekļu maisījuma izēdinā�ana 2. grupas vistāmsamazināja holesterīna saturu olu dzeltenumā par0.17 g kg-1 (p<0.05) (5. tabula) jeb par 3.78%

Tātad, izēdinot vistām organiskās lauksaimniecībasbarības līdzekļu maisījumu, bija iespējams iegūt kvalita-tīvākas olas, kas raksturojās ar sabalansētu uzturpro-duktos nozīmīgāko taukskābju saturu un ar vēlamu tostrukturālo attiecību, bet pazeminātu holesterīna līmeni.

Secinājumi1. Organiskā lauksaimniecībā ra�oto barības

līdzekļu saturo�ā barības maisījuma izēdinā�anadējējvistām nodro�ina augstu vistu produktivitāti, tasir, vistu dējības intensitāti 91.90 %, vidējo olu masu57.92 g un barības konversiju 2.27 kg kg-1

2. Organiskās lauksaimniecības barības līdzekļumaisījumu izēdinā�ana dējējvistām būtiski uzlabo olukvalitāti. Iegūto olu dzeltenumā n�3 taukskābju grupassaturs palielinās par 0.72% (p<0.01), rēķinot no kopējolipīdu daudzuma, bet holesterīna līmens samazinās par0.17 g kg-1 jeb par 3.78% (p<0.05), salīdzinot ar vistuolām, kas ra�otas ar konvencionāla sastāva barībasmaisījumu.

Literatūra1. Clayton, G. (2001) Better fatty acid profiles and

more: formulation for neutracentical eggs. Feed Inter-national, December, pp. 16�19.

2. Cloughley, J., Noble, R., Speake, B., Sparks, N.(1997) Manipulation of doxosahexaenoic acid in chick-ens egg. Prostaglandins, Leucotrienes and EssentialFatty Acids, No. 57, pp. 22�27.

3. Farrell, D. J. (1997) The importance of eggs in ahealthy diet. Poultry International, September, pp. 72�79.

4. Farrell, D. J. (1998) Enrichment of hens eggs withn�3 long-chain fatty acids and evaluation of the enrichedeggs in humans. Amer.J.Clin.Nutr.68, pp. 538�544.

5. Hörning, B., Ingensand, T., Trei, G., Fölsh, D.

6. 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)

* � ticamība ar kontroles grupu p<0.01 / compared to the control, differences are statistically significant at p<0.05


19-24

1. grupa � kontrole 1st group � control

2. grupa � izmēģinājuma 2nd group � trial

Rādītāji

Parameters olu dzelte-numā, % /

in egg yolk, %

olu masā, g / in egg

mass, g

olu dzelte-numā, % /

in egg yolk, %

olu masā, g / in egg

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 0.094 eikosapentānskābe / eicosapentaenoic acid 0.10±0.001 0.004 0.12±0.001 0.006 dokosapentānskābe / docosapentaenoic 0.27±0.01 0.011 0.27±0.01 0.012 dokosaheksānskābe / docosahexaenoic acid 2.38±0.04 0.097 2.42±0.02 0.112 n�3 taukskābju kopējā summa / total n�3 fatty acids

4.13 0.168 4.85* 0.224

eikosapentānskābes un dokosaheksānskābes summa / total eicosapentaenoic and docosahexaenoic acids

2.48 0.101 2.54 0.118

n�6 (omega�6) taukskābes / n�6 (omega�6) fatty acids: linolskābe / linoleic acid 14.14±0.12 0.575 14.29±0.11 0.660 arahidonskābe / arachidonic acid 1.14±0.01 0.046 1.21±0.02 0.056 n�6 taukskābju summa / total n�6 fatty acids 15.28 0.621 15.55 0.716 Σn�6:Σn�3

3.69:1

3.69:1

3.21:1

3.20:1

Linolskābe:linolēnskābi / Linoleic acid:linolenic acid

10.25:1 10.26:1 7.00:1 7.02:1

24 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

W. (2002) Profitability of organic egg production oncommercial farms in Germany. Archiv für Geflü-gelkunde. 11th European Poultry Conference. Ab-stracts. 6�10 September 2002. Bremen, p. 142.

6. Jemeļjanovs, A. (2002) Scientific motivation ofanimal food production in organic farming and its de-velopment in relation to public expectations. Scientificaspects of organic farming. Proceedings of the con-ference held in Jelgava, Latvia, March 21�22, 2002,pp. 17�20.

7. LR Ministru kabineta noteikumi Nr. 514 �Biolo-ģiskās lauksaimniecības produktu aprites un serti-fikācijas kārtība 2002. g. 26. nov. 4. pielikums �Lop-

barības līdzekļi�; 5. pielikums �Lopbarības piedevas unlopbarības gatavo�anai izmantojamie līdzekļi�; 8. pie-likums �Lauksaimniecības dzīvnieku novietņu unpastaigu laukumu minimālās prasības�. Latvijas Vēst-nesis, Nr. 176, 03.12.2002.

8. Matiseks, R., �nēpels, F. M., �teinere, G. (1998)Pārtikas analītiskā ķīmija. Pamati, metodes, lieto�ana.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.

Ī. Vītiņa, et al. Organiskā lauksaimniecībā ra�oto lopbarības līdzekļu ietekme uz vistu produktivitāti

19-24

25LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

Svaiga govs piena kvalitāti ietekmējo�ie mikrobiālie faktoriMicrobial Factors Affecting the Quality of Raw Cow�s Milk

Ināra Helēna Kono�onoka, Aleksandrs JemeļjanovsLLU Zinātnes centrs �Sigra�, e�pasts: [email protected] Centre �Sigra�, LLU, e�mail: [email protected]

Abstract. 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, Sta-phylococcus hyicus, 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.

I. H. Kono�onoka, A. Jemeļjanovs Svaiga govs piena kvalitāti ietekmējo�ie mikrobiālie faktori

IevadsDzīvnieku izcelsmes pārtikas produkti, kas veido

apmēram 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 barojo�iun veselīgi. Latvijā uzturā galvenokārt tiek lietots govspiens. Tas satur aptuveni 12.8% sausnas, kas sastāvno olbaltumvielām, ogļhidrātiem, taukiem, minerāl-vielām, 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 nodro�inaaugo�a organisma prasības. Piens ir teicams E vitamīna,riboflavīna, tiamīna, pantotēnskābes u.c. vitamīnuavots. Tāpēc pienu un tā produktus pla�i izmantouzturā, sevi�ķi svarīgi to lietot bērnu un pusaud�uvecumā.

Vienlaikus piens un tā produkti ir piemērota barotneapkārtējās vides mikroorganismu aug�anai un attīstībai,jo satur pietiekami ūdeni, gaisu, kas nepiecie�amsaerobo baktēriju attīstībai, da�ādas organiskās vielas,kas tiek izmantotas kā enerģijas avots mikroorganismumetabolisma procesos. Piens nodro�ina ar barībasvielām arī pa�as prasīgākās, piemēram, Leuconostocun Lactobacillus ģin�u baktērijas, kuru attīstībainepiecie�ams 19 da�ādu aminoskābju, 10 da�ādu,galvenokārt B grupas, vitamīnu, purīni un pirimidīni.Piena pH ir 6.6�7.2, kas ir optimāls lielākās daļasbaktēriju aug�anai [7., 6.].

Mikroorganismu darbības rezultātā pienam izmaināsgar�a, smar�a, skābums [3., 5.], jo mikroorganismu

fermenti �ķeļ piena cukurus, olbaltumvielas, taukus līdzvienkār�ākiem 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, transpor-tē�anas un uzglabā�anas laikā nodro�ināt �ā skaitanemainīgumu.

Cits būtisks piena kvalitātes rādītājs ir somatisko�ūnu daudzums pienā. Somatiskās �ūnas ir govs orga-nisma �ūnas, t.sk. leikocīti, tesmeņa audu epitēlija�ūnas, eritrocīti. Somatisko �ūnu daudzumu pienāietekmē vairāki faktori � govs �ķirne, vecums, laktācijasperiods, produktivitāte, slauk�anas veids, ēdinā�anau.c. Tomēr būtiskākais somatisko �ūnu daudzumuietekmējo�ais faktors ir tesmeņa iekaisumi, jo �o procesupavada fagocitoze, ap iekaisuma perēkli pastiprinātikoncentrējas leikocīti. Patogēnām baktērijām iekļūstottesmenī, somatisko �ūnu skaits var palielināties līdz600 000 ml-1, slimības akūtā fāzē līdz vairākiem miljoniem�ūnu ml-1. Tādējādi somatisko �ūnu skaits pienā ir govstesmeņa veselības indikators [9.].

Latvijas Republikas Ministru kabineta 2001. gada20. novembra 491. noteikumi paredz obligātās nekai-tīguma prasības 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 �ūnuskaits � 450 000 ml-1. Pakāpeniski �īs robe�assamazināsies attiecīgi līdz 100 000 baktērijām un 400000 somatiskām �ūnām ml-1 [13.]. �īs prasības irzinātniski pamatotas un praktiski realizējamas.Īpa�i svarīgs ir jautājums par cilvēkam patogēniem

25-29

26 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

mikroorganismiem pienā un tā produktos. Slauk�anaslaikā pienā var nokļūt klīnisko un subklīnisko tesmeņaiekaisumu ierosinātāji: Staphylococcus aureus (Staph.aureus) un citu Staphylococcus sugu baktērijas, Strep-tococcus agalactiae, Streptococcus dysgalactiae,Streptococcus uberis, Corynebacterium pyogenes,Actinomyces pyogenes, Escherichia coli, Klebsiellapneumonia, Salmonella spp. u.c. baktērijas, kas irpatogēnas arī piena patērētājam [8.]. Antropozoono�uierosinātāji � Listeria monocytogenes, Campylobacterjejuni, Yersinia enterocolitica, Mycobacterium tuber-culosis, 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 svai-ga, termiski neapstrādāta piena mikrobiālo piesār-ņojumu, īpa�u uzmanību pievēr�ot 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 da�ādās Rīgas, Cēsu un Gulbenesrajonu zemnieku saimniecībās. Staphylococcus ģintssugu sastopamības noskaidro�anai Aizkraukles, Cēsuun Rīgas rajona zemnieku saimniecību ganāmpulkosaseptiski paņemti 23 govju 92 atsevi�ķu tesmeņaceturk�ņu piena paraugi. Baktēriju kopskaita noteik�anaun Staphylococcus ģints sugu identificē�ana veiktaLatvijas Lauksaimniecības universitātes Zinātnes cen-

tra �Sigra� Veterinārmedicīnas nodaļā. Baktērijukopskaits kvv ml-1 (koloniju veidojo�ās vienības 1 mlpiena) noteikts uz piena agara barotnes Petri platēs.Mikroorganismi kultivēti aerobos apstākļos 30°Ctemperatūrā 72 stundas. Pēc koloniju skaita uz platēmun izvēlētā at�ķaidījuma aprēķināts mikroorganismukopskaits 1 ml piena.

Staphylococcus sugu izolē�anai, skaitī�anai undiferencē�anai 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 uzaugu�ajām stafilokoku kolonijāmveikta koagulācijas reakcija. Reakcijai lietots tru�a asinsplazmas sausais preparāts. Staph. aureus pierādī�anaiizmantots lateksa aglutinācijas tests Pastorex Staph-Plus (Bio-Rad, FRANCE). Koagulāzes negatīvo sta-filokoku sugas identificētas, izmantojot firmas BectonDickinson BBL Crystal grampozitīvo baktēriju iden-tifikācijas sistēmu, kurā iekļauti vairāku substrātu fer-mentācijas, oksidācijas, �ķel�anas un hidrolīzes testi.Mikroorganismus identificē, salīdzinot iegūtos reakcijurezultātus ar datu bāzē eso�ajiem.

Somatisko �ūnu skaits koppiena paraugos noteikts a/s�Siguldas CMAS�, izmantojot iekārtu �Somacount 300�.

Iegūto datu statistiskā apstrāde tika veikta, izman-tojot SPSS 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 atbilsto�i obligātajām nekaitīguma prasībām,


��

��

��

��

��

��

��

��

��33.8

32.1

34.1

31

31.5

32

32.5

33

33.5

34

34.5

%

1

�� līdz 100 000 kvv ml-1/ to

100 000 cfu ml-1

�� no 100 000 līdz 500 000

kvv ml-1/ from 100 000to 500 000 cfu ml-1

��virs 500 000 kvv ml-1/over 500 000 cfu ml-1

1. att. Koppiena paraugu iedalījums grupās, atkarībā no baktēriju skaita (%).Fig. 1. Groups of bulk milk samples according to bacterial count (%).

25-29

27LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


nepārsniedzot 100 tūksto�us 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 nekva-litatīvi, jo saturēja vairāk nekā 500 tūksto�us baktērijukvv ml-1 piena. Saskaņā ar iepriek� minētajiem notei-kumiem �ādu pienu nav atļauts pieņemt pārstrādesuzņēmumos termiski apstrādātu piena produktura�o�anai.

Baktēriju skaits koppiena paraugos (1. tabula)2002. gada jūlija, septembra, oktobra un novembramēne�os at�ķīrās statistiski būtiski (p=0.022<α=0.05).

Visos mēne�os vidējais baktēriju skaits pārsniedza1 miljonu kvv ml-1, bet septembra mēnesī sasniedza3 545 300 kvv ml-1, tā palielinot kopējo vidējo baktērijuskaitu līdz 2 241 000 kvv ml-1.

Literatūrā publicētajos pētījumos [3.] secināts, ka,slauk�anas laikā ievērojot sanitāri higiēniskos notei-kumus, mikroorganismu daudzums pienā nepārsniedz227 400 kvv ml-1. Ņemot vērā mūsu iegūtos datus unsalīdzinot tos ar J. Blūzmaņa publicētajiem, jāsecina, kapiena ieguves procesā netika precīzi ievēroti sanitārihigiēniskie noteikumi.

Iemesls augstajam mikroorganismu kopskaitampienā var būt arī nepareiza piena atdzesē�ana pēcizslauk�anas. Kā liecina I. Ciprovičas pētījumi [4.], līdz

Baktēriju skaits, tūksto�os / Bacterial counts, thousands

Mēnesis /

Month

Koppiena paraugu skaits / Number of bulk

milk samples min max vidējie/ average

Jūlijs / July

105 3 28 000 1658.2 ± 353.3

Septembris / September

260 1 65 000 3545.3 ± 597.6

Oktobris / October

224 1 36 000 1205.1 ± 251.9

Novembris / November

124 1 50 000 1873.5 ± 500.2

1. tabula / Table 1Baktēriju skaits koppiena paraugos pa mēne�iem

Bacterial count in bulk milk samples in different months

Izolētie mikroorganismi / Isolated micro-organisms

n %

Koagulāzes negatīvie stafilokoki / Coagulase negative staphylococci

42 46.7

Staphylococcus aureus / Staphylococcus aureus

39 43.3

Koagulāzes negatīvo stafilokoku un Staphylococcus aureus asociācija / Association of coagulase negative

staphylococci and Staphylococcus aureus

9

10.0

2. tabula / Table 2Izolētās Staphylococcus ģints sugas ceturk�ņu piena paraugos, %

Isolated Staphylococcus spp. in quarter milk samples, %

10 °C temperatūrai atdzesētā pienā mikroorganismudaudzums sasniedz 14 666 600 KVV ml-1 vai 58 reizespārsniedz līdz 3.8 °C temperatūrai atdzesēta pienamikroorganismu daudzumu.

Diferencējot un identificējot 92 ceturk�ņu piena pa-raugu mikrofloru, konstatēts, ka 96.3% gadījumos tiesaturēja da�ādas Staphylococcus ģints baktēriju sugas.Iegūtie rezultāti sakrīt ar literatūras datiem par to, kaStaphylococcus ģints baktērijas ir raksturīgākā svaigapiena mikroflora. Piemēram, Mantere-Alhonen [12.]uzskata, ka stafilokoki atrodas uz govs apmatojuma,tesmeņa un pupu ādas, mutes un deguna dobumagļotādas, tāpēc bie�i piesārņo izslaukto pienu.

Pēdējo gadu laikā aizvien aktuālāks kļūst jautājumspar koagulāzes negatīviem stafilokokiem, kuru daudzassugas līdztekus koagulāzes pozitīvajam Staph. aureusir patogēnas cilvēkam un var ierosināt govju tesmeņaiekaisumus [2., 8.]. Mūsu pētījuma rezultāti rāda, ka46.7% svaiga piena paraugu saturēja koagulāzesnegatīvos stafilokokus (2. tabula).

Koagulāzes negatīvais Staph. haemolyticus tikaizolēts 15 (35.7%), Staph. simulans 10 (23.8%), Staph.hyicus 9 (21.4%) un Staph. xylosus 8 (19.1%) gadījumos.Visas �īs stafilokoku sugas ir govju mastītu izraisītājas[8.] un nosacīti patogēnas cilvēkam.

25-29

28 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Cilvēkam un dzīvniekiem patogēnais koagulāzespozitīvais Staph. aureus tika izolēts no 39 (43.3%)ceturk�ņu piena paraugiem. �ī mikroorganismanokļū�ana 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 da�ādu stafilokoku sugu simbiozi.

Izolēto stafilokoku skaits bija da�āds (3. tabula).Viszemākais bija vidējais koagulāzes negatīvo

stafilokoku skaits, bet visaugstākais � vidējais Staph.aureus skaits (p=0.03<α=0.05). 41 (46.0%) piena paraugastafilokoku skaits pārsniedza 2 000 kvv ml-1. Visvairāk�ādu paraugu � 25 (64.1%) � bija gadījumos, kad tikaizolēts Staph. aureus. Lai gan autoru domas dalās,tomēr, piemēram, Robinson [15.] uzskata, ka, ja pienāstafilokoku ir vairāk nekā 2 000 kvv ml-1, tas liecina pargovs saslim�anu ar tesmeņa iekaisumu.


3. tabula / Table 3Izolēto Staphylococcus ģints mikroorganismu skaits (kvv ml-1)

Count of isolated Staphylococcus spp. (cfu ml-1)

Mūsu pētījumā 43 (46.7%) ceturk�ņu piena paraugosStaph. aureus bija vairāk nekā 2 000 kvv ml-1 (2. att.).

�āds piens ir bīstams patērētājam Staph. aureus veģe-tatīvo �ūnu un �o �ūnu producēto enterotoksīnu dēļ.

Atbilsto�ie piena paraugu somatisko �ūnu dau-dzumi parādīti 4. tabulā.

No tabulas redzams, ka vidējais somatisko �ūnu skaitspiena paraugos, kuros Staph. aureus pārsniedza 2 000kvv ml-1, bija 3.1 reizes augstāks, salīdzinot ar paraugiem,kuros stafilokoku skaits nepārsniedza 2 000 kvv ml-1.Iespējams, ka tas liecina par govs organisma imūnsis-tēmas atbildes reakciju uz stafilokoku kairinājumutesmeņa audos, kas noved pie somatisko �ūnu skaitapieauguma pat līdz 4 734 000 ml-1 un līdz ar to pienakvalitātes pazeminā�anās.

Iegūtie rezultāti liecina, ka Latvijas piensaimniekiemjāiegulda nopietns darbs dro�a un nekaitīga piena unlīdz ar to piena produktu ra�o�anā, kas varētu konkurētEiropas Savienības tirgū.

46.7

53.3

Staph. aureus zem 2 000 kvv ml-1 / Staph. aureus below 2 000 kvvv ml-1

Staph. aureus virs 2 000 kvv ml-1 / Staph. aureus over 2 000 kvv ml-1

2. att. Staph.aureus skaita attiecības ceturk�ņu piena paraugos.Fig. 2. Proportions of Staph.aureus counts in the quarter milk samples.

25-29

Virs 2 000 kvv ml-1/ Over 2 000 cfu ml-1

Izolētie mikroorganismi / Isolated micro-organisms

n

Min

Max

Vidējais / Average n %

Koagulāzes negatīvie stafilokoki / Coagulase negative staphylococci

42

20

6 200

1 540.0 ± 207.7

13

31.0

Staphylococcus aureus / Staphylococcus aureus

39 140 28 000 4 879.8 ± 859.4 25 64.1

Koagulāzes negatīvo stafilokoku un Staphylococcus aureus asociācija / Association of coagulase negative staphylococci and Staphylococcus aureus

9

1 300

11 300

4 495.7 ± 1080.9

3

33.3

29LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


Secinājumi1. Piena pārstrādes uzņēmumiem piegādātā svaiga

piena paraugi 65.9% gadījumu bija derīgi, bet 34.1%gadījumu nederīgi termiski apstrādātu piena produktura�o�anai, jo baktēriju kopskaits tajos pārsniedza500 000 kvv ml-1.

2. Vidējais kopējo baktēriju skaits svaiga pienaparaugos 2002. gada jūlija, septembra, oktobra unnovembra mēne�os bija 2 241 400 kvv ml-1, kas liecinapar nepietiekamu sanitāri higiēnisko normu ievēro�anufermās un nepareizu piena atdzesē�anas re�īmu pēcizslauk�anas.

3. No 92 ceturk�ņu 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% ceturk�ņu piena paraugu saturēja vairāknekā 2 000 kvv ml-1 stafilokoku, kas varētu norādīt uzgovju apslēptiem tesmeņa iekaisumiem.

5. Piena paraugos, kuros stafilokoku skaits pār-sniedz 2 000 kvv ml-1, somatisko �ūnu skaits ir 3.1 reiziaugstāks nekā paraugos ar stafilokoku skaitu zem2 000 kvv ml-1.

Literatūra1. Animal Feeding and Food Safety. (1997) FAO

Food and Nutrition Paper. Food and Agriculture Or-ganization of 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 Sym-posium supplement. Staphylococci, pp.1S�8S.

3. Blūzmanis, J. (1999) Mikroorganismu ietekme uzpiena kvalitāti. Nepiesārņotas un augstvērtīgas pārtikasra�o�anas zinātniskais nodro�inājums. Latvijaslauksaimniecības zinātniskie pamati, 7.130.�7.136. lpp.

4. Ciproviča, I. (1997) Pētījumi par pienakvalitāti. Disertācija in�enierzinātņu grāda iegū�anai.Jelgava, 101 lpp.

5. Ciproviča, I. (1999) Piena pārstrādes problēmurisinājumi. Lauksaimniecības ra�ojumu pirmapstrāde,glabā�ana, pārstrāde. Latvijas lauksaimniecībaszinātniskie pamati, 12.17.�12.22. lpp.

6. Garbutt, J. (1997) Essentials of Food Microbio-logy. Arnold, London, 251 pp.

7. Harding, F. (1995) Hygienic quality. In: Milkquality. London, pp. 41�57.

8. Honkanen-Buzalski, T., Seuna, E. (1995) Isola-tion and 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 Ef-fecting Factors. 51st 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 Medici-ne, pp. 115�121.

13. Ministru kabineta noteikumi Nr. 491 �Noteikumipar obligātajām nekaitīguma prasībām pārstrādei pare-dzētajam govs pienam�. (2001) Vēstnesis, 15.10.2001.

14. Piena lopkopība. (2001) Profesora A. Jemeļ-janova redakcijā. Sigulda, 191 lpp.

15. Robinson, R. K. (1990) Dairy microbiology (2nded.), volume 1. London: Elsevier Applied Science,430 pp.: ill.

Somatisko �ūnu skaits / Somatic cell count

Stafilokoku skaits, kvv ml-1 /

Count of staphylococci, cfu ml-1

n min max vidējais / average

Līdz 2 000 / Up to 2 000

49

1 000

984 000

255 785.7 ± 358 59.4

Vairāk nekā 2 000 / 2 000 and over

43 1 000 4 734 000 797 116.3 ± 152 620.9

4. tabula / Table 4Staph.aureus un somatisko �ūnu daudzumi ceturk�ņu piena paraugos

Corresponding Staph.aureus and somatic cell counts in quarter milk samples

30-35

30 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Enerģētiskā un proteīna bilance at�ķirīgās veģetācijas fāzēs novāktāsstiebrzālēs un no tām da�ādi gatavotās skābbarībās

Energy and Protein Balance in Grass, Harvested in Three Vegetation Stages,and in Differently Made Grass Silage

Baiba O�mane, Ilma RamaneLLU Zinātnes centrs �Sigra�, e-pasts: [email protected] Centre �Sigra�, LUA, e-mail: [email protected]

Abstract. 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-All4x4, 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 capac-ity, 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 appropri-ate ensiling method and to predict the quality of the produced silage.Key words: grass, silage, energy and protein balance, conservation method, vegetation stage.

B. O�mane, I. Ramane Enerģētiskā un proteīna bilance at�ķirīgās stiebrzālēs

IevadsLai ziemas periodam maksimāli saglabātu izaugu�os

zālaugus ar minimāliem enerģijas un proteīna zudumiemun iegūtai skābbarībai būtu laba apēdamība un izman-tojamība, zālaugi skābē�anai jānovāc optimimāli agrāveģetācijas fāzē un jālieto piemērotākā skābē�anasmetode. Labākais zāles novāk�anas laiks (optimālais)ir tas periods, kad augu zaļmasas vērtīgās barības vielassasniegu�as kvalitatīvo un kvantitatīvo maksimumu.

Katrai mājdzīvnieku sugai vajadzība pēc enerģijasun proteīna nodro�inājuma un struktūras ir at�ķirīga.Tādējādi arī izēdināto barības līdzekļu enerģētiskā unproteīna vērtība at�ķiras (Lopbarības katalogs, 1996). Tākā zāles skābbarību gatavo pamatā liellopiem, tāsbarotājvērtību nosaka pēc enerģētiskās vērtības (NELMJ kg-1), kopproteīna daudzuma (barības sausnā g-1),kok�ķiedras frakcijām � NDF un ADF (apēdamības unuzņemto barības vielu sagremojamības) raksturotāj-lielumiem (Osītis, 1998, 2002; Osītis u.c., 2000).

Enerģija kā rādītājs dzīvības procesu nodro�inā-jumam, produkcijas ieguvei un reprodukcijas spējuizpausmei organismam jānodro�ina ar kvalitatīvulopbarību. Vielu maiņas un fizioloģisko nori�u vaja-dzībām slaucamām govīm kā enerģijas mērvienību lietomegad�oulu (MJ) un kilokalorijas (Kcal) (Пищеварениеи кормление, 1994; Cooper, 1995; James, 1995). Otrssvarīgākais rādītājs ir proteīns, kuru kā normētāju unnodro�inājuma kritēriju slaucamo govju ēdinā�anāizsaka kā kopproteīns sausnā (g-1).

Izmēģinājumos iegūto skābbarību barotājvērtībuvērtējumam izmantots arī aprēķinātais sagremojamovielu daudzums sausnā. Reizē ar auga attīstību �isrādītājs samazinās. Tādējādi apstiprinās likumsakarība

par agrās pļaujas nozīmi stiebrzāļu barotājvērtībaspaaugstinā�anā. Kopējo sagremojamo barības vieludaudzums stiebrzāļu skābbarību sausnā slaucamāmgovīm svārstās no 72 līdz 55% (Thomas u.c., 1991;Raymond u.c., 1996).

Neitrāli skalotās kok�ķiedras (NDF) saturs ir rādītājs,ar kuru raksturo iegūto skābbarību teorētisko apēda-mību. Par optimālo NDF stiebrzālēm uzskata ±45%barības sausnā. �is rādītājs negatīvi korelē ar skāb-barības sausnas uzņem�anas spēju. Otrs rādītājs ir arskābi skalotā kok�ķiedra (ADF), kas negatīvi korelē arapēsto barības vielu sagremojamību. Palielinoties ADFsaturam, samazinās uzņemtās barības sausnas sagre-mojamība (Ramane, 1999; O�mane, 2003). Slaucamogovju ēdinā�anā 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(cero�anā, stiebro�anā, ziedē�anā) novāktu stiebrzāļu(ganību airenes, pļavas auzenes, timotiņa, pļavas laps-astes, kamolzāles) un da�ādi skābētu (bez piedevām, arķīmiskā konservanta AIV�2Plus un bioloģiskā ieraugaSIL�All4x4 piedevām un apvītinātas masas bez piede-vām) skābbarību barotājvērtību.

Pētījuma uzdevums bija atrast labāko at�ķirīgās fāzēsnovāktu stiebrzāļu skābē�anas veidu, kas nodro�inātuaugstāku barotājvērtību un maksimālu tās saglabā�anos,un noteikt enerģijas un proteīna bilanci at�ķirīgāsveģetācijas fāzēs sagatavotās stiebrzāļu skābbarībās.

Materiāli un metodesPriekuļu selekcijas un izmēģinājumu stacijā ņēmām

zaļmasu no speciāliem stiebrzāļu tīrsējas laukiem

30-35

31LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

(ganību airene Lolium perenne L., pļavu auzeneFestuca pratensis Huds., timotiņ� 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 cero�anas,stiebro�anas un ziedē�anas fāzēs, četros variantos, trīsatkārtojumos trīslitru burkās laboratorijas apstākļos.

Zaļmasa pirms ieskābē�anas tika nosvērta arprecizitāti ±1 g un analizēta pēc atbilsto�ām metodēm.

Skābē�anas piedevas pievienoja ar rokas smidzi-nātāju. Iekonservētā masa burkās bija hermētiski no-slēgta ar plastmasas vākiem un politelēna plēvi. Kon-servē�anas varianti:

- kontrole � svaiga zāles masa bez piedevām;- svaiga zāles masa ar ķīmiskā konservanta AIV

2Plus piedevu (5 ml kg �1);- svaiga zāles masa ar bioloģiskā ierauga SIL�ALL4x4

piedevu (0.01 g kg-1);- apvītināta zāles masa (24 stundas laboratorijas

telpās) bez piedevām.Augu novāk�anas apstākļi un skābē�anas tehno-

loģija visos variantos bija vienāda. Visu eksperimentalaiku darbus veica vieni un tie pa�i darbinieki. Ieskā-bētais materiāls tika glabāts vienādos apstākļos tumsāoptimālā temperatūrā no +10 °C līdz +12 °C.

SIL-ALL4x4 satur pienskābes baktērijas Lactoba-cillus plantarum, 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 �ādi rādītāji:

- kopproteīns � pēc Kjeldāla metodes (ISO 5983�1997);

1. tabula / Table1Stiebrzāļu zaļmasas barotājvērtība attīstības fāzēsInfluence of harvesting time on grass feeding value


30-35

Sausnā / In DM Stiebrzāles /

Grass NEL,

MJ kg-1 kopproteīns /

CP, g kg-1

NDF, g kg-1

ADF, g kg-1

sagremojamo vielu daudzums 1 kg

masas / TDN, % Cero�ana / Branching

Ganību airene / Perennial ryegrass

6.92 166.9 438.4 210.9 72.5

Pļavas auzene / Meadow fescue

6.76 196.3 438.0 238.6 70.3

Timotiņ� / Timothy

7.00 207.4 435.6 216.5 73.2

Pļavas lapsaste / Meadow foxtail

6.80 163.4 471.5 227.2 68.7

Kamolzāle / Cocksfoot

6.80 179.2 489.0 227.8 71.2

Stiebro�ana / Shooting Ganību airene / Perennial ryegrass

6.66 148.7 469.8 243.0 70.0


6.75 153.3 450.3 257.8 68.8


6.78 179.3 509.1 229.6 71.0


6.68 157.5 503.1 239.1 67.3


6.41 158.3 497.9 276.2 67.4

Ziedē�ana / Blooming Ganību airene / Perennial ryegrass

6.48 126.4 497.0 267.8 68.1


6.50 119.3 496.2 283.6 66.9


6.54 137.1 529.8 259.4 68.7


6.62 145.3 532.0 264.5 60.5


6.31 111.8 537.8 288.0 66.5

32 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

- kok�ķiedras 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 mēne�u glabā�anas noteicām ZC�Sigra� akreditētajā bioķīmijas laboratorijā:

- kopproteīnu pēc Kjeldāla metodes (ISO 5983�1997);

- kok�ķiedras frakcijas pēc van Soesta metodes;- izņemot masas svars burkā nosvērts uz labora-

torijas galda svariem, ar precizitāti ±1 g;- barotājvērtības saglabā�anos noteicām, veicot

enerģijas 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 skābējamā

masa, tās botāniskais un ķīmiskais sastāvs, fermen-tācijas procesi. Tie ir rādītāji, kas atgremotājdzīvniekiemnodro�ina atbilsto�as kvalitātes skābbarību ar augstubarotājvērtību. Fermentācijas procesus skābbarībāssavukārt ietekmē arī skābē�anas veids. Pētījumosskābē�anai lietotās zaļmasas barotājvērtības rakstu-rojums pirms skābē�anas apkopots 1. tabulā.

No 1. tabulas skaitļiem redzams, ka laikā no cero-

2. tabula / Table2Stiebrzāļu skābbarību sausnas barotājvērtība cero�anas fāzē

Feed value of grass silage harvested in branching


30-35

Sausnā / In DM

Skābē�anas veids / Ensilage method

NEL,

MJ kg-1

kopproteīns / CP,

g kg-1

NDF, g kg-1

ADF, g kg-1

sagremojamo vielu daudzums 1 kg

masas / TDN, %


6.20

155.70

503.6

293.7

53.7 6.46 161.20 483.3 267.3 55.9 6.52 164.01 427.0 259.3 56.4

Kontrole / Control AIV-2Plus SIL-All4x4 Apvītināta / Wilted 6.22 159.00 498.4 275.9 53.9


6.41

182.2

506.0

308.7

65.1 6.66 187.6 480.9 274.8 67.8 6.74 191.0 460.5 262.9 68.5



6.58

217.8

540.3

314.4

64.2 6.88 223.8 502.2 297.9 65.8 6.91 224.7 491.9 277.8 66.9



6.47

149.7

488.9

314.2

65.1 6.69 158.0 448.8 290.7 66.8 6.62 161.4 435.0 278.5 67.6



6.42

161.9

559.5

377.9

58.3 6.55 169.7 494.1 320.1 63.4 6.73 173.9 483.3 281.4 67.1

Kontrole / Control AIV-2Plus SIL-All4x4 Apvītināta / Wilted 6.60 168.9 526.2 327.4 615

33LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

�anas līdz ziedē�anai 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 cero�anas fāzē novāktāmstiebrzālēm, ir augsta enerģētiskā un proteīna vērtība. �īvērtība mainās pa zāļu sugām un skābē�anas veidiem.

No 3. tabulā apkopotajiem datiem redzams, ka,izņemot timotiņu, augstāku NEL, sagremojamo vieludaudzumu un kopproteīna daudzumu sausnā stiebrzāļuskābbarībās, kas gatavotas no stiebro�anas fāzēnovāktām stiebrzālēm, vislabāk nodro�inājusi bioloģiskāierauga SIL-All4x4 piedeva. NDF un ADF rādītājuizmaiņas skābē�anas veids ietekmējis mazāk, kaut gan

tendence uz zemāko NDF rādītāju (izņemot pļavasauzenei) skābbarībās, gatavotās ar SIL-All4x4 piedevu,bija vērojama. Tas norāda uz ieraugā eso�o fermentuiedarbību.

No 4. tabulā apkopotajiem datiem redzams, kaskābbarībās, kas gatavotas no ziedē�anas fāzēnovāktām stiebrzālēm, visaugstāko barotājvērtībunodro�ināju�as AIV-2Plus un SIL-All4x4 piedevas.

Par enerģijas un proteīna daudzuma saglabā�anosat�ķirīgās veģetācijas fāzēs novāktām stiebrzālēm veiktibilances izmēģinājumi. Nosakot starpību starp ieliktoun izņemto masu, konstatēta enerģijas un kopproteīnadaudzuma saglabā�anās. Skābējot zaļmasu, kas novāktacero�anas, stiebro�anas un ziedē�anas fāzēs, bezpiedevām (kontroles variants), NEL MJ kg-1 sagla-bā�anās skābbarību sausnā bija 93.9�94.6% robe�ās,bet kopproteīna sasniedza 92.8�93.9% no ieskābētādaudzuma. Gatavojot skābbarības ar ķīmiskā konser-

3. tabula / Table 3Stiebrzāļu skābbarību sausnas barotājvērtība stiebro�anas fāzē

Feed value of grass silage harvested in shooting


30-35

Sausnā / In DM Skābē�anas veids / Ensilage method

NEL,

MJ kg-1

kopproteīns / CP,

g kg-1

NDF, g kg-1

ADF, g kg-1

sagremojamo vielu daudzums 1

kg masas / TDN, %


6.28

138.0

524.7

303.9

64.8 6.39 144.9 502.0 278.0 67.2 6.55 144.3 492.0 265.5 68.9



6.25

138.9

524.7

324.5

64.1 6.51 144.2 473.0 264.5 66.5 6.59 146.5 474.6 279.1 67.3



6.53

156.2

559.0

337.5

61.8 6.62 172.0 512.0 296.1 65.5 6.46 173.1 491.0 294.0 65.7



6.28

148.8

509.4

358.4

61.9 6.37 153.2 488.1 330.0 64.2 6.43 154.9 481.2 311.2 65.6

Kontrole / Control AIV-2Plus SIL-All4x4 Apvītināta/ Wilted 6.47 152.6 495.0 359.2 62.1


5.97

142.8

567.3

382.1

58.9 6.04 151.0 504.7 313.4 64.7 6.19 151.6 486.3 283.0 66.8


34 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

vanta AIV�2Plus piedevu, NEL MJ kg-1 saglabā�anāsbija 95.9�98% diapazonā, bet kopproteīnam sasniedza 96.4�97.1% no ieskābētā daudzuma. Vislabāko enerģētisko unproteīna saglabā�anos visās pētāmās skābbarībāsnodro�ināja bioloģiskā ierauga SIL�All4x4 piedeva unsasniedza enerģijai 97.4�98.8% un kopproteīnam 96.6�98% robe�u. Skābējot nedaudz apvītinātu masu, enerģijasun kopproteīna saglabā�anās bija labāka par rādītājiemkontroles varianta skābbarībā (nevītināta zāle), bet atpalikano rezultātiem, kādus sasniedza ar skābē�anas piedevāmgatavotās skābbarībās. Skābējot apvītinātu masu, vidējiNEL saglabā�anās sasniedza 95.1�96.2% un kopproteīnam95.3�95.8%.

Iegūtos datus apstrādājot matemātiski, noskaid-rojām, ka:

1) NEL saturu stiebrzāļu skābbarībā būtiski ietekmē:- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.544);- stiebrzāļu novāk�anas fāze skābē�anai (p < 0.01;

R = 0.544);

- skābē�anas veids (p < 0.01; R = 0.544);- sugas un fāzes mijiedarbība (p < 0.05; R = 0.544);- sugas un skābē�anas veida mijiedarbība (p < 0.05;

R = 0.544).Starp attīstības fāzēm bija būtiska at�ķirība (p < 0.01).

Salīdzinot savstarpēji kontroles variantu ar pārējiemskābē�anas veidiem, to at�ķirības 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 skābbarībās

būtiski ietekmēja:- stiebrzāļu suga (p < 0.01; R = 0.692);- stiebrzāļu novāk�anas fāze (p < 0.01; R = 0.692);- skābē�anas veids (p < 0.01; R = 0.692);


30-35

Sausnā / In DM

Skābē�anas veids / Ensilage method

NEL,

MJ kg-1

kopproteīns / CP,

g kg-1

NDF, g kg-1

ADF, g kg-1

sagremojamo vielu daudzums

1 kg masas / TDN, %


6.12

119.8

573.0

324.3

63.3 6.32 123.5 534.8 284.4 66.8 6.38 122.9 500.4 275.3 67.5



6.16

113.9

566.5

323.4

62.7 6.21 119.0 536.5 296.5 65.6 6.26 119.1 521.4 290.0 66.1



6.15

129.2

581.9

351.0

60.9 6.46 130.9 531.2 306.7 64.7 6.45 134.5 527.0 318.5 64.6



6.23

133.9

536.8

364.1

60.5 6.40 139.5 521.3 337.0 62.7 6.34 141.9 509.5 317.0 64.1



5.81

103.7

573.9

388.2

58.3 5.98 108.1 516.8 384.0 63.3 6.18 106.9 510.3 303.7 65.2


4. tabula / Table 4Stiebrzāļu skābbarību sausnas barotājvērtība ziedē�anas fāzē

Feed value of grass silage harvested in blooming

35LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


- sugas un fāzes mijiedarbība (p < 0.01; R = 0.692).Salīdzinot ar kontroli, kopproteīna daudzums būtiski

at�ķīrās no skābē�anas veida ar SIL-All4x4 (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 sausnā

da�ādām stiebrzāļu sugām bija at�ķirīgs veģetācijasgaitā. To būtiski ietekmēja:

- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.581);- stiebrzāļu novāk�anas fāze (p < 0.01; R = 0.581);- skābē�anas veids (p < 0.01; R = 0.581);- sugas un skābē�anas veida mijiedarbība (p < 0.01;

R = 0.581).Salīdzinot ar kontroles variantu, sagremojamo barī-

bas vielu daudzums sausnā būtiski at�ķīrās no visiempārējiem skābē�anas veidiem (p < 0.01).

Zaļmasas sagremojamo barības vielu daudzumusausnā būtiski ietekmēja:

- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.644);- stiebrzāļu novāk�anas fāze (p < 0.01; R = 0.644).4) NDF ir augu kok�ķiedras frakcija, kas stiebrzāļu

skābbarībās veģetācijas gaitā mainījās. Pēc datumatemātiskās apstrādes konstatējām, ka NDF izmaiņasstiebrzāļu skābbarībās būtiski ietekmēja:

- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.661),- stiebrzāļu novāk�anas fāze (p < 0.01; R = 0.661),- skābē�anas veids (p < 0.01; R = 0.661),- sugas un fāzes mijiedarbība (p < 0.01; R = 0.661).Starp visām trim attīstības fāzēm bija būtiski at�ķrīgs

NDF (p< 0.01). Visi skābē�anas veidi, salīdzinot arkontroles variantu, bija būtiski at�ķirīgi NDF izmaiņāmskābbarībās (p < 0.01).

Zaļmasas kok�ķiedras frakcijas (NDF) izmaiņas bijabūtiskas pa:

- stiebrzāļu sugām (p< 0.01; R = 0.490);- stiebrzāļu novāk�anas fāzēm (p < 0.01; R = 0.490);- zaļmasas veidiem (p < 0.01; R = 0.490).5) Kok�ķiedru frakcija ADF stiebrzāļu skābbarībās

veģetācijas gaitā palielinās. ADF izmaiņas stiebrzāļuskābbarībās būtiski ietekmēja:

- stiebrzāļu suga (p< 0.01; R = 0.530);- stiebrzāļu novāk�anas fāze (p < 0.01; R = 0.530);- skābē�anas veids (p < 0.01; R = 0.530);- sugas un fāzes mijiedarbība (p <5; R = 0.530).Stiebrzāļu zaļmasas kok�ķiedras frakciju ADF

daudzumu izmaiņas būtiski ietekmēja:- stiebrzāļu sugām (p< 0.01; R = 0.586);- stiebrzāļu novāk�anas fāzēm (p < 0.01; R = 0.586).Zaļmasas veids būtiski ADF daudzumu neietekmēja

(p > 0.05).

SecinājumiNo iegūtiem rezultātiem redzams, ka veģetācijas

gaitā 1 kg stiebrzāļu masas samazinās enerģētiskā vērtība,kopproteīna daudzums un sagremojamo vielu daudzumssausnā, bet palielinās NDF un ADF daudzums.

Skābbarībās, kas gatavotas no da�ādām stiebrzālēmun novāktas at�ķirīgās veģetācijas fāzēs, enerģētiskovērtību, kopproteīna daudzumu un sagremojamo vielusummu sausnā ietekmē arī skābē�anas veids. Skābējotnedaudz apvītinātu zaļmasu, augstāka ir barotājvērtība,salīdzinot ar svaigu, tikko pļautu ieskābētu zāles skāb-barību.

Lai iegūtu kvalitatīvu skābbarību no grūti skāb-sto�ām stiebrzālēm (pļavas lapsaste, kamolzāle), skābē-�anas gaitā jāpievieno SIL-All4x4 piedeva.

Lai nodro�inātu kvalitatīvas skābbarības ieguvi novidēji skābsto�ām stiebrzālēm stiebro�anas fāzē (ganībuairene, pļavas auzene, timotiņ�), kā fermentācijasuzlabotāju pievieno ķīmisko konservantu AIV-2Plus vaibioloģisko ieraugu SIL-All4x4.

Ja iespējams, viegli skābsto�ās stiebrzāles (ganībuairene, pļavas auzene, timotiņ�) ziedē�anas fāzē straujiapvītināt, fermentācijas uzlabotāju pievieno�anuaizvieto ar zaļmasas apvītinā�anu pirms skābē�anas.Ja grūti skābējamu zaļmasu nepiecie�ams konservētcero�anas fāzē, izmanto kombinēto metodi � masasapvītinā�anu un skābē�anas piedevu lieto�anu.

Literatūra1. Cooper, D. (1995) Animal Science 232, Feeds

and 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. Lat-vietis. LLU, Jelgava, 87 lpp.

4. Osītis, U. (2002) Govju ēdinā�ana. Latvijaslauksaimniecības konsultāciju un izglītības atbalstacentrs, Ozolnieki, 44 lpp.

5. Osītis, U. (1998) Barības līdzekļu novērtē�anaatgremotāju ēdinā�anā. LLU, 102 lpp.

6. Osītis, U., Strikauska, S., Grundmane, A. (2000)Lopbarības analī�u rezultātu apkopojums. LLKC,Ozolnieki, 62 lpp.

7. O�mane, B. (2003) Enterprise of improving fer-mentation and 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 lauksaim-niecības zinātniskie pamati. Zinātniskā monogrāfija7. nod., LLU, 73.�79. lpp.

9. Raymond, F., Waltham, R. (1996) Forage con-servation and feeding. Farming Press, 226 pp.

10. Thomas, C., Fisher, G. (1991) Forage conserva-tion and Winter feeding. Milk from Grass IGER (2nd

edition). Billingham Press Limited, pp. 27-51.11. Пищеварение и кормление (перевод с

английского). (1994) The Board of Regents of theUniversity of Wisconsin Service,148 pp.

30-35

36 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Kokogļu destilāta barības piedevas ietekme uzvistu gremo�anas sistēmu un produktivitāti

Influence of the Charcoal Distillate Feed Additive on theLayers� Digestive System and Productivity

Īra Vītiņa, Baiba PūceLLU Zinātnes centrs �Sigra�, e�pasts: [email protected] Centre �Sigra�, LLU, e�mail: [email protected]

Aivars �ūriņ�LV Koksnes Ķīmijas institūts, e�pasts: [email protected]

Latvian State Institute of Wood Chemistry, e�mail: [email protected]

Abstract. 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 essen-tially influence 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<0.01), which in its turn decreased the count ofEscherichia coli, Proteus vulgaris, Enterococcus faecalis and Staphylococcus spp. microorganisms colloniesforming units in the caecum content.Key words: layers, additive, wood acetic acid, pH.

Ī. Vītiņa et al. Kokogļu destilāta barības piedevas ietekme uz vistu gremo�anas sistēmu

IevadsKokogļu ra�o�anas procesā rodas līdz �im neiz-

mantots �ķidrs destilāts. Tā sastāvā ir augsts dabīgobioloģiski aktīvo vielu līmenis, tajā skaitā īpa�i daudz irkoksnes etiķskābes.

LV Koksnes Ķīmijas institūts no �ķidrā destilātaizveidoja sausas formas pelēcīgu birsto�u sīkgraudainulopbarības piedevu. To nosauca par kokogļu destilātabarības piedevu. Tās sastāvā ir 67.4% koksnes etiķ-skābes; 1% piedevas �ķīdumam ūdenī pH=7.8.

Vērtējot kokogļu destilātu pēc tā sastāvā eso�ākoksnes etiķskābes daudzuma, to varētu izmantot parlopbarības skābinātājpiedevu.

Kā zināms, skābinātājpiedevas pievieno barībasmaisījumiem, lai samazinātu pH līmeni barībā un putnugremo�anas traktā. pH līmeņa samazinā�ana kavēpatogēnās mikrofloras attīstību un sekmē gremo�anasfermentu aktivitāti (Carita, 1998). Skābinātājpiedevusastāvā galvenokārt ir sintētiskās organiskās skābes(Castaldo,1997; Puyalto, Mesia, 2002).

Pēc literatūras datiem, arī dabīgo organisko skābju,tajā skaitā koksnes etiķskābes, pievieno�ana putnubarībai samazina tās mikrobioloģisko piesārņojumu unzarnās aktivizē �o toksīnu absorbciju (Tarachai, Ya-mauchi, 2000). Sekmējot tievo zarnu segmentu funkcijas,koksnes etiķskābes piedevas barībai uzlabo arī barībasvielu konversiju putnu organismā (Sakaida et al., 1987;Samanya, Yamauchi, 2001).

Pastāv arī hipotēze, ka koksnes etiķskābe ietekmēpatogēnās un nepatogēnās mikrofloras līdzsvaru putnuzarnās (Yamauchi et al., 1995), kā arī spēj inaktivēt

tievajās zarnās atsevi�ķu mikroorganismu populācijuabsorbcijas spējas (Langhout et al., 1999). �ajā sakarībāir arī norādes, ka organisko skābju molekulas iekļūstmikroorganismu �ūnās un reducē tā sastāvā eso�o pHlīmeni (Puyalto, Mesia, 2002).

Mūsu pētījumu mērķis ir izvērtēt vietējos apstākļosizstrādātās kokogļu destilāta barības piedevas ietekmiuz dējējvistu gremo�anas sistēmu un produktivitāteslīmeni, proti, noskaidrot tā sastāvā eso�ās dabīgāskoksnes etiķskābes un pārējo dabīgo vielu komponentukopējo efektivitāti uz dējējvistu gremo�anas sistēmuun produktivitātes līmeni.

Materiāls un metodeIzmēģinājumu veica ar krosa Lohmann Brown

dējējvistām no 24 līdz 45 nedēļu vecumam (1. tabula).Pēc analogu principa vistas sadalīja divās grupās. 1. gru-pa � kontrole (n=100), 2. grupa � izmēģinājuma (n=100).Abu grupu vistām izēdināja vienāda sastāva barību, kasbija atbilsto�a krosa normatīvu prasībām. 2. grupas vistubarībai papildus pievienoja 0.15% kokogļu destilātaprodukta devu.

Izmēģinājuma periodā uzskaitīja barības patēriņu unvistu dējību, noteica gremo�anas sistēmas orgānu unaudu masu, pH līmeni gremo�anas traktā , aklo zarnumikrobioloģisko piesārņojumu un asins bioķīmiskosastāvu. Analīzes veica LLU Zinātnes centra �Sigra�akreditētās Bioķīmijas un Veterinārmedicīnas nodaļaslaboratorijas pēc LATAK akreditācijas procesā akcep-tētām standartmetodikām. pH līmeni gremo�anas traktadaļās noteica ar elektronisko pH�metru OAKTON.

36-40

37LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


Zarnu 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 diferencē�anai BBL�Crystal� gramnegatīvo mikroorganismu identifikācijassistēmu. Holesterīna saturu olu dzeltenumā noteicaspektrometriski pēc Blūra metodes. Asins bioķīmiskāsanalīzes veiktas pēc �ādām metodēm:

- glikozes noteik�ana asinīs � orto-toluoidīnametode;

- hemoglobīna noteik�ana asinīs � fotometriskāmetode;

- rezerves sārmainība noteik�ana asinīs � Ņevedovametode;

- kalcija noteik�ana asins serumā � trilonometriskāmetode;

- pirovīnogskābes noteik�ana asins serumā �Frimana-Haundzema metode;

- fosfora noteik�ana asins serumā � Brigsa metode;- kopējā olbaltuma noteik�ana asins serumā �

refraktometrijas metode.

Iegūtie rezultāti apstrādāti statistiski, izmantojotSPSS 8.0 programmu paketi.

Rezultāti un diskusijaUzskaites periodā kontroles un izmēģinājuma gru-

pas vistām produktivitātes rādītāji bija līdzvērtīgi. Tā,abu grupu vistām dējības intensitāte bija robe�ās no83.75 līdz 84.38%, vidējā olu masa 66.4�66.5 g, un barībaspatēriņ� 1 kg olu masas ra�o�anai 2.11�2.16 kg(2. tabula). Arī olu kvalitātes rādītāji abu grupu vistāmbija līdzīgi. Būtiska un labvēlīga at�ķirība, ka 0.15%kokogļu destilāta barības piedevas pievieno�ana 2. gru-pas vistu barībai paaugstināja olu čaumalas stiprumupar 6.2 ņutoniem (p<0.05) un olu čaumalas biezumu par19.2 mikroniem (p<0.02), salīdzinot ar kontroles grupu.Arī pozitīvi, ka izmēģinājuma grupu vistu olu dzelte-numā holesterīna līmenis (5.44 g kg-1) par 0.45 g kg-1

(p<0.01) zemāks par holesterīna līmeni kontroles grupas(5.89 g kg-1) vistu olu dzeltenumā (2. tabula).

Tātad kokogļu destilāta piedevas pievieno�anavistu barībai būtiski neietekmēja dējības līmeni unbarības patēriņu, bet uzlaboja olu čaumalas stiprību un

2. tabula / Table 2Dējējvistu produktivitāte

Layers� productivity

1. tabula / Table 1Izmēģinājuma shēmaScheme of the trial

Grupas Groups

Ēdinā�anas programma Feeding programme

1. grupa � kontroles / 1st group � control

Barības maisījums / Mixed feed

2. grupa � izmēģinājuma / 2nd group � trial

Barības maisījums ar 0.15% kokogļu destilāta piedevu / Mixed feed with 0.15% of charcoal distillate feed additive

36-40


1. grupa 1st group

2. grupa 2nd group


Piedevu lielums, % / Additives, %

� 0.15%

Dējības intensitāte, % / Laying intensity, %

83.75±0.10 84.38±0.11 +0.63

Vidējā olu masa, g / Average egg mass, g

66.40±0.09 66.58±0.08 +0.10

Barības konversija, kg kg-1 olu masas / Feed conversion, kg kg-1 egg mass

2.16 2.11 -0.05

Olu čaumalas stiprums, ņutonos / Shell breakresist, newton

48.60±1.50 54.80±1.62 +6.20

Olu čaumalu biezums, mikronos / Shell thickness, mc2

380.0±1.19 399.20±1.11 +19.20

Baltuma augstums, mm / Albumen, mm

7.60±0.08 7.90±0.07 +0.30

Hafa skaitlis / Haugh Unit

85.60±0.12 84.10±0.13 -1.50

Holesterīna saturs olu dzeltenumā, g kg-1 /

Content of cholesterol in egg yolk, g kg-1 5.89±0.03 5.44±1.11 -0.45

38 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

biezumu, kā arī samazināja holesterīna līmeni oludzeltenumā. Iespējams, ka holesterīna līmeņa samazinā-�anās olu dzeltenumā bija saistīta ar normālu aknufunkcionālo aktivitāti, jo holesterīna sintēze notiekaknās. Tā, izvērtējot dējējvistu gremo�anas 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 �ultspū�ļa masaibija tendence palielināties, bet muskuļkuņģa masai �

samazināties, salīdzinot ar 1. grupu. �īs izmaiņas netie�inorāda uz �o orgānu fizioloģisko funkciju intensitāti.

Izēdinot 2. grupas dējējvistām barības maisījumu ar0.15% kokogļu destilāta barības piedevu, pH līmenimbija tendence samazināties visās gremo�anas traktadaļās(4. tabula, 1. att.), izņemot muskuļkuņģi. Iespē-jams, ka kokogļu destilāta piedevā eso�ās etiķskābesnesējsistēma aizsargāja �īs skābes aktivitāti muskuļ-kuņģī, kur gremo�nas sulās dominē sālskābe. Var netie�iarī pieņemt, ka pH līmeņa nelielais pazeminājums guzā,


3. tabula / Table 3Dējējvistu gremo�anas sistēmas svarīgāko orgānu un audu masa

The organs and tissue mass of the layers� digestive tract

4. tabula / Table 4pH līmeņa izmaiņas vistu gremo�anas traktā

Changes in the pH level in the layers� digestive tract

1. grupa / 1st group 2. grupa / 2nd group Rādītāji Parameters g % no dzīvmasas /

% of live weight g % no dzīvmasas /

% of live weight Guza / Crop

17.89±0.16 0.98±0.04 20.32±0.18 1.10±0.04


� � +2.43 +0.12

Dziedzerkuņģis / Proventriculus

10.99±1.09 0.60±0.02 9.51±0.10 0.55±0.02


� � -1.48 -0.05

Muskuļkuņģis / Gizzard

48.31±0.11 2.63±0.01 37.31±0.12 2.14±0.01


� � -11.00 -0.49

Aknas / Liver

42.53±0.14 2.32±0.03 35.65±0.13 2.05±0.01


� � -6.88 -0.27

�ultspūslis / Bilesac

3.41±1.06 0.19±0.01 3.54±0.08 0.20±0.01


� � +0.13 +0.01


1. grupa / 1st group

2. grupa / 2nd group


Guza / Crop

4.65±0.19 4.60±0.20 -0.05

Dziedzerkuņģis / Proventriculus

4.83±0.21 4.70±0.21 -0.03

Muskuļkuņģis / Gizzard

3.55±0.11 4.0±0.13 +0.05

12-pirkstu zarna / Duodenum

5.70±0.13 5.67±0.11 -0.03

Tievās zarnas / Small intestine

5.69±0.09 5.37±0.07 -0.32

Aklās zarnas / Caecum

6.00±0.08 5.70±0.06 -0.30

Resnā zarna / Rectum

6.20±0.10 6.20±0.09 �

36-40

39LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


dziedzerkuņģī un 12-pirkstu zarnā arī bija saistīts arkokogļu destilāta piedevā eso�o organisko skābjustabilitāti �ajos orgānos.

Visvairāk pH līmenis bija pazemināts 2. grupas vistutievajās (pH=5.37) un aklajās (pH=5.70) zarnās. �o 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 barības

piedevā eso�ās 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 pazeminā�anazemāk par 6.0 kavē patogēnās mikrofloras attīstību(Hyden, 2000; Puyalto, Mesia, 2002).

Vistu aklās zarnas kalpo par patogēno mikroorga-nismu uzkrā�anās 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 Es-cherichia coli. Lai gan kokogļu destilāta piedevasiekļau�ana 2. grupas dējējvistu barībā samazināja Es-cherichia coli mikroorganismu koloniju veidojo�o vienībuskaitu 1 g parauga vidēji par 7x106, 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 izmē-ģinājuma varianta inficētās peles izdzīvoja.

Kokogļu destilāta barības piedevas ietekmē no 2.grupas vistu aklo zarnu mikrofloras satura netikaizdalītas Proteus vulgaris, Staphylococcus spp.

1. grupa / 1st group 2. grupa / 2nd group Izolētā mikroflora Isolated microflora KVV* 1 g parauga /

CFU* per 1 g sample % KVV* 1 g parauga /

CFU* per 1 g sample %

Escherichia coli, 37oC

5 x 106

41.49

2 x 106

48.90

Escherichia coli termophylic 6 x 106 49.79 2 x 106 48.90 Kopā / Total Escherichia coli 11 x 106 91.28 4 x 10 6 97.80 Proteus vulgaris 80 x 104 6.64 � � Enterococcus faecalis 20 x 104 1.66 7 x 104 1.71 Staphylococcus spp. 2x 104 0.17 � � Providencia stuartii 3 x 104 0.25 2 x 104 0.49 Kopā / Total 1205 x 104 100 409 x 104 100

5. tabula / Table 5Mikrofloras sastāvs vistu aklajās zarnās

Composition of tested microflora in caecum of layers

1. att. pH līmeņa izmaiņa vistu gremo�anas traktā.Fig. 1. Changes in the pH level in the layers' digestive tract.

4.83

3.55

4.65

5.7 5.69

6.006.20

4.704.604.00

5.675.37

5.70

6.20

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

Guza /

Crop

12-pi

rkstu

zarna

/ Duo

denu

m

1.grupa / 1st group 2.grupa / 2nd group

Resnā z

arna/R

ectum

Guza/C

rop

Dziedzer

kuņģis

/

Proventriculus

Muskuļk

uņģis

/ Gizz

ard

12-pir

kstu z

arna/D

uodenu

m

Tievās

zarna

s/

Small in

testin

e

Aklās z

arnas/

Caecum

36-40

* koloniju veidojo�o vienību skaits 1 g parauga / colony forming units per 1 g sample

40 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

mikroorganismu 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 iekļau�ana dējējvistu barībasmaisījumā sekmēja hemoglobīna (par 3.29 g%, p<0.01)un glikozes (par 22.3 mg%, p<0.02) līmeņa paaugsti-nā�anos 2. grupas vistu asinīs. Tas norāda, ka �īs grupasvistām zināmā mērā bija sekmēta ogļhidrātu vielu maiņa.

Analizētie olbaltumvielu (kopējais olbaltums,pirovīnogskābe) un minerālvielu (kalcijs, fosfors,rezerves sārmainība) maiņas rādītāji abu grupu vistuasinīs bija praktiski vienādi. Proti, kokogļu destilātapiedeva 2. grupas vistu barībai neietekmēja olbaltum-vielu un minerālvielu maiņu.

Slēdziens1. Dējējvistu produktivitātes līmeni būtiski neietek-

mēja vistām izēdinātā barības maisījumā eso�ā 0.15%kokogļu destilāta barības piedeva.

2. Īpa�i pozitīvi jāvērtē, ka 0.15% lielas kokogļudestilāta produkta piedevas pievieno�ana vistu barībaisamazināja pH līmeni vistu tievajās zarnās no pH=5.69(kontroles grupai) uz pH=5.37 (izmēģinājuma grupai),tas ir, par 0.32 un aklajās zarnās no pH=6.0 (kontrolesgrupai) uz pH=5.70 (izmēģinājuma grupai), tas ir, par0.30 (p<0.01).

3. pH līmenim samazinoties aklās zarnas saturā,samazinājās Escherichia coli, Proteus vulgaris, Ente-rococcus un Staphylococcus spp mikroorganismukoloniju veidojo�o vienību skaits.


1. grupa 1st group

2. grupa 2nd group


Hemoglobīns, g% / Haemoglobin, g%

15.25±0.10

18.54±0.08

+3.29

Kopējais olbaltums, g% / Total albumen, g%

6.48±0.11 6.59±0.10 +0.11

Pirovīnogskābe, mg% / Pyruvic acid, mg%

0.95±0.09 0.95±0.08 �

Glikoze, mg% / Glucose, mg%

149.23±1.09 171.53±1.06 +22.3

Kalcijs, mg% / Calcium, mg%

14.98±0.11 14.34±0.14 -0.64

Fosfors, mg% / Phosphorus, mg%

6.51±0.08 6.69±0.07 +0.18

Rezerves sārmainība, mg% / Reserve alkaline, mg%

1320±11.4 1300±10.4 -20

6. tabula / Table 6Vistu asins bioķīmiskie rādītāji

Biochemical indices of layers� blood

Literatūra1. Carita, S. (1998) Competitive exclusion of Sal-

monella: Defined or Underfined products. Poultry In-ternational, 37 (10), pp. 18�20.

2. Castaldo, D. J. (1997) Taking different routes toreach the same goals. Feed International, February,pp. 10�11.

3. Hyden, M. (2000) Poultry growth promotion: pro-tected acid additives. Feed International, July, pp. 14�17.

4. Langhout, D. J., Schutte, J. B., Van, L. P., Wiebenga,I., Tamminga, S. (1999) Effect of dietary high and lowmethyllated citrus pectin on the activity of the ilealmicroflora and morphology of the small intestinal wall ofbroiler chicks. British Poultry Science, 40, pp. 340�347.

5. Puyalto, M., Mesia, J. (2002) Fighting gut patho-gens. In vitro assessment of acids, acid derivates andcombinations. Feed International, April, pp. 19�24.

6. Sakaida, T., Enya, K., Tanaka, T. (1987) Effectsof the wood vinegar compacend on egg productionand egg quality of white leghorn hens. Japanese Poul-try Science, 24, pp. 44�49.

7. Samanya, M., Yamauchi, K. (2001) Morphologi-cal changes of the intestinal villi in chickens fed thedietary charcoal powder including wood vinegar com-pounds. Journal of Poultry Science, 38, pp. 289�301.

8. Tarachai, P., Yamauchi, K. (2000) Effects of lu-minal nutrient absorption, intraluminal physical stimu-lation, and intravenous parenteral alimentation on therecovery responses of duodenal villus morphologyfollowing feed withdrawal in chickens. Poultry Science,79, pp. 1578�1585.

9. Yamaucki, K., Yamamoto, K., Isshiki, Y. (1995)Morphological alterations of the intestinal villi and ab-sorptive epithelial cells in each intestinal part in fastedchickens. Japanese Poultry Science, 32, pp. 241�251.


36-40

41LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets forLactating Dairy Cows

Saldo lupīnu un lauku pupu sēklu izmanto�ana slaucamu govju ēdinā�anāSaulius Bliznikas, Vytautas Tarvydas, Virginijus Uchockis

Institute of Animal Science, Lithuania, e�mail: [email protected] Lopkopības institūts, e�pasts: [email protected]

Abstract. 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.

S. Bliznikas et al. Efficiency of Sweet Lupin and Faba Bean Seeds in Diets for Lactating Dairy Cows

IntroductionThe amount of protein feeds produced on the farms

of Lithuania is insufficient for the development of in-tensive animal husbandry. Therefore, each year vari-ous protein rich feedstuffs are imported from abroadfor the production of compound feeds and feed addi-tives.

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 pro-tein and 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 di-ets, 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 methio-nine and 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).

Water-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 sig-nificantly lower and fat content � higher, when the per-centage of 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 informa-tion is 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 re-sponses in cows.

Material and Methods

Seeds�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-White

breed and of average productivity were used. Cowswere divided into three analogous groups of 7 cows

41-46

42 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

each on the basis of age, lactation, calving, weight andproductivity in the previous lactation. All animals werehealthy and had average condition scores. Their hous-ing conditions were the same. Cows were fed, cleaned,milked and allowed to exercise according to the dailyroutine accepted on the Experimental farm of the Insti-tute of 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 prin-ciple for 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 com-pound feeds. The difference was only in the composi-tion of 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 con-tained 157.0 g kg-1 of crude protein and the meta-bolizable energy (ME) value was 9.67 MJ kg-1.

Equivalent by protein content replacement ofsoyabean oilmeal with lupin meal resulted in the fol-lowing composition of the compound feed for cows inExperimental group 1 (lupin): barley meal (81.0%), lu-pin meal (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 supple-ment G2 (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 recorded

by weighing the feeds and feed remains per animaleach week. Rumen fluid was analyzed once during thepre-experimental and four times during the experimen-tal period. 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 was


determined using standard methods (AOAC, 1990).Nitrogen contents in urine and ruminal fluid were de-termined with conventional methods using Tecatorequipment, pH � by a glass electrode, ammonia � bymicrodiffusion analysis (Conway, 1962). Diamino-pimelic acid (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). Vola-tile fatty 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 oC. Urea content in urinewas measured by photocolorimetric method with so-dium phenate and sodium hypochlorite (Fawcett andScott, 1960). Amino acid-N content in urine was deter-mined by 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 seeds

The 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-1

of 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 diets

composed of 3 kg hay, 48 kg silage and on average 4.88kg of compound feed. There were no significant differ-ences for 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 ten-dency towards a little higher digestibilities of proteinand fat when cows were fed the soyabean oilmeal di-ets. Meanwhile, digestibilities of crude fiber and NFEwere higher when feeding the diet containing lupinmeal (Table 2).

41-46

43LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

Nitrogen, calcium and phosphorus balance andavailability in the animal body

Cows fed compound feeds containing either lupinmeal or faba bean meal retained daily on the average3.17 and 6.31 g of nitrogen, respectively. However, ni-trogen utilization 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.

Table 1Average composition of experimental diets (as-fed basis)

Group

Item Soya

X ± SD

Lupin

X ± SD

Faba bean

X ± SD Dry matter

Organic matter

Protein

Fat

Fibre

NFE

63.08±0.07

65.05±0.88

62.10±1.02

46.31±2.12

54.85±5.39

65.98±1.22

62.69±0.07

64.30±0.17

61.56±0.63

44.96±2.42

60.35±2.16

68.86±1.68

60.25±2.25

61.41±2.28

59.62±0.97

41.06±0.86

58.37±0.72

65.13±3.86

Table 2Nutrient digestibilities of diets, %

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 matter

concentration in the rumen were observed for cowsfed diets containing lupin meal or bean meal (Table 4).


41-46

Group Feeds Soya Lupin Faba bean

Perennial grass hay, kg

Silage from various grasses, kg

Compound feed with soyabean oilmeal, kg

Compound feed with lupin meal, kg

Compound feed with faba bean meal, kg

Analytical data:

metabolizable energy, MJ

dry matter, kg

crude protein, g

digestible protein, g

crude fibre, g

sugar, g

fat, g

calcium, g

phosphorus, g

2.83

45.20

4.88

�

�

157.04

17.43

1681.00

1016.00

4213.00

487.35

487.90

161.40

62.99

2.83

45.30

�

4.88

�

156.95

17.44

1679.00

1014.00

4292.40

477.73

515.90

160.20

63.24

2.84

45.50

�

�

4.88

156.97

17.47

1692.00

1022.00

4255.90

446.06

479.10

159.30

62.79

44 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Table 3Utilization and balance of nitrogen, calcium and phosphorus


Item Group Pre-experimental

period X ± SD

Experimental period X ± SD

7.08±0.08 7.11±0.08 7.05±0.13 7.06±0.08 pH

S*

L B 7.09±0.09 7.24±0.03

110.34±4.67 113.92±2.84 121.58±4.46 108.04±1.45 Total nitrogen, mg 100 ml-1

S L B 102.51±4.78 106.37±2.85

88.11±2.32 95.80±3.25 99.42±5.36 92.13±1.07 Protein nitrogen, mg 100 ml-1

S L B 85.83±4.32 88.68±2.35

15.38±1.24 13.45±3.21 15.43±2.67 15.19±0.86 Ammonia nitrogen, mg 100 ml-1

S L B 12.63±0.58 16.75±0.29

2.36±0.17 2.22±0.05 2.67±0.06 2.26±0.08 DAPA, mg 100 ml-1

S L B 2.40±0.13 2.27±0.07

48.14 45.29 54.47 46.10 Bacterial nitrogen, mg 100 ml-1

S L B 48.96 46.31

* S � soya, L � lupin, B � faba bean

Table 4Biochemical indicators of the rumen contents

Group Item Soya Lupin Faba bean

Nitrogen

Balance± g

N absorption, % of N intake

N retained, % of N intake

N retained, % of N digested

N milk productive:

% of N intake

% of N digested

-0.85±8.72

62.14

27.10

43.65

27.31

44.09

+3.17±4.63

61.57

27.45

44.53

26.68

43.32

+6.31±0.62

59.64

25.89

43.40

24.38

40.86

Calcium

Balance± g

Ca retained, % of Ca intake

Ca milk productive, %

+0.61±0.88

32.32

17.03

+9.58±3.16

41.95

16.41

+12.15±4.05

41.18

14.64

Phosphorus

Balance± g

P retained, % of P intake

P milk productive, %

+7.22±0.46

30.27

33.57

+13.44±2.83

33.50

28.09

+15.64±1.90

32.25

22.83

41-46

45LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


The 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 con-centration of 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 solu-bility and degradation in the rumen for the experimen-tal diets. 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. Mi-crobial nitrogen in the rumen of cows in Control, Ex-perimental 1 and 2 groups accounted for, respectively,39.76, 42.67 and 43.54% of total nitrogen.

There was no significant difference for carbohy-drate fermentation in the rumen of cows (Table 5).

The quantitative composition of volatile fatty acids(VFA) has changed insignificantly. During the experi-mental period, 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 com-pared with 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 in

Table 6Daily milk production

Item Group Pre-experimental

period X ± SD

Experimental period X ± SD

9.49±0.17 8.79±0.41 9.30±0.57 8.58±0.46 Total VFA, mmol 100 ml-1

S*

L B 9.37±0.36 8.42±0.50

VFA ratio, %: 67.78±1.39 68.87±1.56 70.21±1.90 68.84±1.67 Acetic acid

S L B 68.71±0.67 70.98±1.32

15.10±0.50 14.71±0.13 14.55±0.42 15.36±1.04 Propionic acid

S L B 16.54±0.57 14.76±0.20

12.53±1.43 11.56±0.59 10.91±1.18 11.40±0.36 Butyric acid

S L B 9.85±0.59 9.78±0.26

Table 5VFA concentration and ratio in the rumen of cows

* S � soya, L � lupin, B � faba bean

41-46

Compared with Pre-experimental period Group Pre-experimental period

(n=7) Experimental period

(n=7) kg ± % ±

Milk fat content, % Soya 3.75±0.14 3.92±0.07 � +0.17 Lupin Faba bean

3.69±0.28 3.64±0.18

3.87±0.18 3.79±0.17

� �

+0.18 +0.15

4% fat corrected milk, kg Soya 20.2±1.46 20.1±1.23 -0.1 -0.49 Lupin Faba bean

19.6±1.54 20.0±0.84

18.9±1.64 19.3±0.64

-0.7 -0.7

-3.57 -3.63

46 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

comparison with the control group. However, the dif-ferences were not statistically significant.

ConclusionsThe study indicated that replacement of soyabean

oilmeal with lupin meal or faba bean meal had no effecton fermentation of nitrogenous matter and carbohy-drate in the rumen of cows. There was no significantdifference in the levels of total and protein nitrogenbetween the groups, and the level of ammonia nitro-gen has increased insignificantly. Digestibility trialsindicated that replacement of soyabean oilmeal withlupin meal or faba bean meal did not significantly af-fect nutrient digestibility, nitrogen, calcium and phos-phorus retention 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.

15th 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 for

protein 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 Forsogs-laboratoriet, 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, pro-tein quality 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 composi-tion and nutritive value of field beans. Nutrition Ab-stracts and 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 bio-logical fluids with the ninhydrin reaction. Clin. Chim.Acta, 5, pp. 131�140.

16. Smith, G. (1995) Lupins. The feed for all situa-tions. Red Cow, 19, pp. 28�29.

17. Tewatia, B. S., Virk, A. S. (1996) Nutritional po-tential of faba bean for improved productivity in rumi-nants. A review. FABIS Newsletter, 38/39, pp. 2�12.


AnotācijaLietuvas Lopkopības institūtā tika veikti pētījumi par saldās lupīnas Danko un lauku pupu Ada sēklu

izmanto�anu slaucamu govju ēdinā�anā. Izmēģinājumu rezultāti liecināja, ka sojas rau�u aizvieto�ana ar lupīnasvai lauku pupu miltiem neietekmē slāpekļvielu un ogļhidrātu fermentācijas procesus govs spureklī. Kopējā slāpekļaun proteīna slāpekļa līmenim starp izmēģinājumu grupām nebija izteiktu at�ķirību, un amonjaka slāpekļa līmenispaaugstinājās tikai nedaudz � 1.74�3.30 mg 100 ml-1. Sagremojamības izmēģinājumu rezultāti norāda, ka sojasrau�u aizvieto�ana ar lupīnas vai lauku pupu miltiem būtiski neietekmē barības vielu sagremojamību, slāpekļa,kalcija un fosfora uzkrā�anos un izmanto�anos piena veido�anai. Sojas rau�u aizvieto�ana ar lupīnas vai laukupupu miltiem paaugstināja piena izslaukumu un tauku procentu pienā visā laktācijas laikā.

41-46

47LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and BiodegradationCietfāzes fermentācijas sistēmas bioloģiskai attīrī�anai un biodegradācijai

Uldis ViestursLatvian State Institute of Wood Chemistry, e�mail: [email protected]

LV Koksnes ķīmijas institūts, e�pasts: [email protected] Zariņa, Laila Dubova, Andrejs Bērziņ�

Institute of Microbiology and Biotechnology, University of Latvia, e�mail: [email protected] Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts, e�pasts: [email protected]

Silvija StrikauskaLatvia University of Agriculture, e�mail: [email protected]

Latvijas Lauksaimniecības universitāte, e�pasts: [email protected]

Abstract. 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, burn-ing or 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.

U. Viesturs et al. Solid State Fermentation Systems for Bioremediation and Biodegradation

IntroductionThe rapid increase of the world�s population causes

more and more different types of waste. Large quanti-ties of organic waste are generated, and serious envi-ronmental problems become extremely urgent (Tely-sheva et al., 2000; Telysheva et al., 2002).

The major alternatives of bioconversion, waste in-cluded, 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 tempera-ture control and oxygen supply leads to shear dam-ages of 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 complex

system for biofiltration of gases, in particular, for elimi-nation of hydrogen sulphide and removal of ammoniafrom the composting facility waste gas.

MaterialsBioreactors, their tooling and packingmaterial

The developed and used equipment, its tooling andflow sheets are shown in Figs. 1-5.

Mixed systems (Fig. 1) were performed in a 3 l hori-zontal bioreactor, 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 re-moval from the composting facility waste gas was real-ized in 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 ca-pacity was 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.

47-57

48 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Table 1SSF alternatives of the bioconversion process


47-57

Type of processing Main features / peculiarities Results 1. Aerobic

Constant, moderate temperature. Still alive helminthes, weed seeds, etc. High O2 consumption that means a high heat release. The main performance � degradation of lignocellulose (LC). Shear sensitivity that demands the utilization of the stationary layer, hence, only low specific capacity could be achieved. Mixing is required, which leads to mycelia damages, high specific power consumption. Comparatively fast process. The organic part mainly converted into heat, CO2 and biomass. The composition of the final product does not meet the main characteristics of the compost. Greenhouse effect � CO2 release / O2 consumption.

Yield of product 30�50%. Low humus content. High costs for maintenance of processing.

2. Aerobic with locally isolated microorganisms� association as inoculum for biodegradation of lignocellulose and other organic substances

Low-rate processes, rather long time to reach biological stabilization 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 and

aeration of moderate intensity with periodical mixing of substrate.

Conversion of the organic matter in the presence of suitable amounts of air, moisture and inoculum into a humus-like product.

Yield of product ~ 30�40%. Qualitative humuswith optimal C: Nratio, pH and without pathogen bacteria, helminthes eggs and weed seeds.

3. Facultative anaerobic according to classical composting technologies

Well-known technology, equipment and product. Long exposure time.

Yield of classical compost ~ 50�60%.

4. Aerobic SS/submerged fermentation

Specially developed, having multifunctional features. Production of inoculum for biomass degradation; humification; biofiltration.

5. Mainly anaerobic according to the �bins� technology

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 for

the classical anaerobic version. Obviously, the product could be recommended for mulching, and not as a classical compost. However, a known market for mulch also exists (Viesturs et al., 2002).

Yield of specific compost for mulching ~ 80%.

49LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


Fig. 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.

1 2 3 4 5 6 7 8

Fig. 2. Waste gas biodegradation system:1 � waste/contaminated gas source; 2 � receptacle of hydrogen sulphide; 3 � glass bricks with the immobilized

sulphide oxidation bacteria; 4 � peristaltic pump; 5 � gas measuring instrument; 6 � three-way cock.

1 2 3 4 2

5 6

47-57

50 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


47-57

1

1

2

3

6

4

7

5

Fig.3.

21

6

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.

51LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


Fig. 4. Two-stage biofiltration system:1 � compressor; 2 � vessel for contaminant under degradation; 3 � valve; 4 � measurement of

volumetric 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 ac-tivated sludge and immobilized on glass bricks as thecarrier material (Dubova et al., 2002).

Fig. 4 shows a two-stage biofiltration system con-sisting of two combined solid/submerged bioreactors(position 8) displayed in Fig. 3.

Fig. 5 demonstrates the flow diagram of all possi-ble variants 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 function-

ing in 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 ad-aptation period, mineral nutrients were continuouslypumped through the filter bed.

The ammonia removal efficiency (RE) and biologi-cal elimination capacity (EC) were used for the evalua-tion of the biodegradation process. EC was expressedas the mass converted per solid meter packing materialper hour (g NH3 m

-3h-1) and obtained from the inlet andoutlet waste gas concentrations corrected with theammonia removal by drain. RE was obtained by calcu-lating the differences between the inlet and outlet am-monia concentrations expressed in percentage.

Raw materialsThe following substrates were utilized for experi-

ments: 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, designated

DN�1 (Pseudomonas sp.), DN�2 (Nitrosomonas sp.),DN�3 (Nitrobacter sp.), N�13 (Sarcina sp.) andThiobacillus thioparus�5, were isolated from the bio-logical active sludge and used in the ammonia andhydrogen sulphide biodegradation.

The aqueous medium used for the cultivation of theassociation for ammonia degradation was: (NH4)2SO4,1.0 g; K2HPO4, 2.0 g; MgSO4×7H2O, 0.5 g;FeSO4×7H2O, 0.001 g; CaCO3, 10 g; H2O, 1000 ml(pH 7.0�7.8). The same medium without ammonium sul-phate was 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: Na2S2O3×5H2O, 5.0 g; NH4Cl,0.1 g; NaHCO3, 1.0 g; Na2HPO4, 0.2 g; MgCl2× 6H2O, 0.1 g;H2O, 1000 ml (pH 8.0�8.5).

To promote the composting process, local microor-ganisms� associations (two Trichoderma strains: Tr.

47-57

52LLU

Raksti 12 (308), 2004; 1-18

U. Viesturs et al. Solid State Ferm

entation Systems for Biorem

ediation and Biodegradation

Fig. 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; Xinoc � seed material; E/D � experimental/demonstration products; A � air; SS � solid state; LM � liquid medium.

47-57

A

S/RM Xinoc SS c E/D LM A A Xinoc S/RM Xinoc

S/RM 4 Xinoc Xinoc 5 A S/RM Xinoc 6 A S/RM Xinoc E/D

��

7

Pro

duct

t

o th

e m

arke

t 5

S/RM

��

��

3

2

Xinoc E/D

��

Xinoc E/D

S

1

��

Xinoc E/D

Fig.5.

I II III

Prod

uct t

o th

e m

arke

t

53LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


viride and Tr. lignorum (Viesturs et al., 1998), and anitrificator association, regulating the circulation ofnitrogen � the ammonification and nitrification proc-esses were applied as the inoculum for biodegradationof lignocellulose and other types of organic waste inthe composting process.

MethodsChemical analyses

The 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 NO3-N/NH4-N and C: N ratios were calculated.

Microbiological analysesThe quantification of the total number of microor-

ganisms, fungi, Escherichia coli and Salmonella sp.in the compost was performed. The plate count methodwas used for estimating the total number of microor-ganisms and 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 FTM, which measures the lethal effect of

toxicants of rotifers freshly, hatched from cysts(with rotifers Brachionus calyciflorus), after 24-hexposure (Rotoxkit FTM, 1992).

- Thamnotoxkit FTM with Thamnocephalus platyu-rus, which measures the lethal effect of toxicantsof crustacean freshly, hatched from cysts, after 24-h exposure (Thamnotoxkit FTM, 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 ac-cording to 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 determina-tion of 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 sig-nificant EP was reached in at least one test, whilethe effect�s level was below 50%;

- Class III: acute hazard = the EP50 was reached orexceeded in at least one test, while the effect�slevel was below 100%;

- Class IV: high acute hazard = the EP100 was reachedin at least one test;

- Class V: very high acute hazard = the EP100 wasreached in all tests.

IR spectroscopySamples of the fermentation media or compost for

IR-spectroscopy were dried at 60 oC. 50 mg of the sam-ple was mixed with 1g of KBr and milled to obtain ahomogenous mixture of the sample. 210 mg of the mix-ture was 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, resolu-tion 4 cm-1, 16 scans.

As a characteristic absorption band for identifica-tion of Na-humate, 1390 cm-1 (COOH group vibrations)was chosen (Haberhauer and Grzabek, 1999).

Results and discussionTo perform the composting process, two Trichoder-

ma strains and the nitrificator association for regulat-ing the circulation of nitrogen�ammonification and ni-trification processes 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 ligno-cellulose. 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 aero-bic regime, 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 per-centage effect (EP) obtained with each of the appliedmicrobiotests (Rotoxkit FTM with the rotifers Brachionuscalyciflorus, Tamnotoxkit FTM 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 sig-nificant EP 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%.

47-57

54 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

The total amount of bacteria during the compostingprocess increased, and their amount at the end of theprocess was 6 x 107 cells per 1 g of dry compost. At thesame time, the amount of fungi decreased from 3 x 103

to 3 x 102 cells per 1 g of dry compost.IR spectra of different compost samples with the

micromycetes strains Trichoderma viride and/or Tri-choderma lignorum as destructors of lignin and cellu-lose and Na-humate were studied. The characteristicabsorption band for identification of Na-humate waschosen, namely, 1390 cm-1. In all spectra of the com-post, this characteristic Na-humate peak is present, andits increasing intensity follows the composting pro-cess (Dubova et al., 2002).

The biodegradation efficiency of hydrogen sul-phide could 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 was

increased to 0.5 g×m-3 with the ammonia load of 0.16NH3 m

-3 h-1. This stage was typical, with regular me-dium recirculation 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,NH3 was metabolized in nitrites and nitrates, and thepH control was not necessary any more. On the 25th

day of the experiment, the concentration of N-NO3 in-creased to 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 concen-tration 1.2 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 NH3 m

-3 h-1 decreased the EC and RE to 0.34g m-3 h-1 and 20%, respectively.


No. Gas flow rate (l⋅h-1)

Concentration of H2S (%) (before biofiltration)

Concentration of H2S (%) (after biofiltration)

Efficiency of biodegradation (%)

1

20.0

0.023

0.019

17.4

2

14.6

0.033

0.021

36.4

3

11.2

0.016

0.006

62.5

Table 2Concentration of hydrogen sulphide before and after biofiltration

Inlet ammonia concentration (g⋅m-3)

Time (days) N-NO2 (g⋅m-3) N-NO3 (g⋅m-3) N-NH4 (g⋅m-3)

0.2

10

0.4

0

1.2

0.2

15

0.3

1.0

1.2

0.2

20

0.2

1.3

1.3

0.2

25

0.2

3.5

4.2

0.5

30

0.2

4.7

4.2

0.5

35

0.1

5.1

4.4

0.5

40

0.1

5.3

4.5

Table 3Formation of nitrification products and N-NH4 during the ammonia biodegradation process

47-57

55LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


Table 4Ammonia removal efficiency in one-stage biofiltration system

In the two-stage biofiltration system, the partlytreated gas from the first bioreactor was passed throughthe second one. The pumped liquid with the nitrifica-tion products 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 ammo-nia RE 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 factory

waste and sawdust were processed using a 3 l horizon-

tal laboratory reactor. The reactor was specially de-signed, 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, provid-ing the necessary mixing of the compost.

The second step of the biodegradation processshould proceed at the mesophilic aerobic regime, pro-viding an intensive aeration of the compost. The appli-cation of specific adapted microorganisms� associa-tions for regulating the circulation of nitrogen-ammo-nification and nitrification processes in aerobic com-posting processes 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 oxida-tion bacteria Thiobacillus thiopharus sp.�5 were iso-lated from biological activated sludge and immobilized

Table 5Ammonia removal efficiency in two-stage biofiltration system

47-57

Biofilter 1 ammonia concentration (g⋅m-3)

Biofilter 2 ammonia concentration (g⋅m-3)

inlet gas outlet gas inlet gas outlet gas

Removal efficiency (%)

2.0 0.1 0.1 0 100

2.5 0.3 0.3 0 100

3.0 0.7 0.7 0 100

4.1 1.1 1.1 0.3 92.3

5.2 3.2 3.2 1.4 73.1

7.0 5.6 5.6 2.5 64.3

Experiment

Ammonia concentration

in inlet gas (g⋅m-3)

Ammonia concentration in outlet gas (g⋅m-3)

Ammonia load

(g⋅m-3 h-1)

Biological elimination

capacity (g⋅m-3 h-1)

Removal efficiency

(%)

1 0.5 0.01 0.41 0.33 98

2 1.2 0.10 0.97 0.87 92

3 2.0 0.30 1.62 1.13 85

4 2.5 0.50 2.03 1.20 80

5 3.0 0.71 2.43 1.20 74

6 4.1 2.20 3.30 0.75 46

7 5.0 3.12 4.05 0.50 37

8 7.0 5.63 5.67 0.34 20

9 5.0 3.2 4.05 0.01 35

56 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

on glass bricks as the carrier material. The biodegrada-tion efficiency 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 facil-ity from 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), microbio-logical methods 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 IR

spectroscopy 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. �teinberga, 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 proc-esses of organic waste and extracted waste gases; char-acteristics of 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 composting


facilities. Division of Solid and Infectious Waste Man-agement. Fact Sheet No. 0497, September 1999.

8. OSTRACODTOXIKIT F.: Chronic �direct con-tact� 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. En-vironmental Toxicology, 18 (6), pp. 395�402.

10. Priede, M. A., Vanags, J. J., Viesturs, U. E. (2001)Performance of Aspergillus niger cultivation in geo-metrically dissimilar bioreactors evaluated on the ba-sis of 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 FTM: 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 Ameri-can Society of Agricultural Engineering, 10 October2000, pp. 1�9.

14. Strikauska, S., Zarina, D., Berzins, A., Vies-turs, 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 stimu-lating soil phytoremediation. Acta Biotechnol. 22 (1-2), pp. 167�173.

16. Telysheva, G., Lebedeva, G., Dizhbite, T., Zai-menko, 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 FTM: 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 Aca-demic Publishers, Dordrecht � Boston � London, pp.81�87.

19. Viesturs, U., Leite, M. (1997) Certain new bio-technological processes and the equipment for theirimplementation (Review). Appl. Biochem. Microbiol.,33 (3), pp. 213�235.

47-57

57LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


20. Viesturs, U., Steinberga, V., Apsite, A., Tula, A.(1998) Effect of Azotobacterin and Trichodermin uponsugar beet. In: Biological Nitrogen Fixation for the21st Century. Proceedings, 11th 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 Bio-technology and IV International Symposium on

Cleaner Bioprocesses and Sustainable Development.Mexico, Veracruz, 1.2 pdf (CD).

22. Viesturs, U., Zariņa, Dz., Strikauska, S., Dubova,L., Bērziņ�, A. (2003) Emission of odour gases duringthe composting processes of different organic wastes.In: Proceedings, European Congress on Biotechnol-ogy. Basel, Switzerland, 24-29 August 2003, p. 129.

23. Zariņa, Dz., Utināns, F. Method for Bio-composting of Organic Waste in Field Conditions(Paņēmiens organisko atkritumu biokompostē�anaiatklātā 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 ievērojami

pieaugusi 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 kompostē�ana; �os procesusparasti pavada da�ādu gāzu izdalī�anās 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 pielieto�anai ir daudzlielākas priek�rocības, salīdzinot ar fizikāli-ķīmiskām un mehāniskām metodēm. Tām ir zema pa�izmaksa, vienkār�avadība, nesare�ģīts tehnoloģiskais process un augsta da�ādu organisko un neorganisko savienojumubiodegradē�anas un pielieto�anas efektivitāte. Darba mērķis bija noskaidrot, kā sasaistīt cietfāzes fermentācijasun kompostē�anas sistēmas tā, lai varētu biodegradēt gāzes (sērūdeņradi un amonjaku), kuras izdalās apkārtējāvidē da�ādu organisko atkritumu kompostē�anas procesā. Organisko atkritumu kompostē�anu veicām 3 l cietfāzesfermentātorā. Sulfātreducētājas baktērijas Thiobacillus thioparus bija imobilizētas stikla cilindrā uz stikla caurulī�ulauskām kā nesējmateriāla. Sērūdeņra�a biodegradē�anas 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 mēne�u darbības laikā attīrīja piesārņoto gaisu no amonjaka, un tāsbiodegradē�anas efektivitāte sasniedza 98%. Veicām arī komposta kvalitātes monitoringu, pielietojot ķīmiskās,mikrobioloģiskās, mikrobiotestē�anas (toksicitātes noteik�anas) un IS�spektroskopijas metodes.

47-57

58 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrī�anas procesāFlows of Heavy Metals in the Waste Water Biological Treatment Process

Inta Gemste, Alberts VucānsLLU Augsnes un agroķīmijas katedra, e�pasts: [email protected]

Department of Soil Science and Agrochemistry, LLU, e�mail: [email protected] Bebris

LR Vides ministrijas Vides aizsardzības departaments, e�pasts: [email protected] Protection Department of the Ministry of Environment of the Republic of Latvia,

e�mail: [email protected] Grase

SIA �Estonian, Latvian & Lithuanian Environment�, e�pasts:[email protected]

Abstract. 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.

I. Gemste et al. Smago metālu plūsmas notekūdeņu bioloģiskās attīrī�anas procesā

IevadsNotekūdeņi ir ūdeņi, kas cilvēka darbības dēļ

mainīju�i savas sākotnējās fizikālās, ķīmiskās vaibioloģiskās īpa�ības, un tie iedalās:

- sadzīves notekūdeņi, kas radu�ies publiskās undzīvojamās ēkās un sabiedrisko pakalpojumusnieg�anas vietās da�ādu fizioloģisko, higiēnasun sadzīves darbības dēļ,

- lietus notekūdeņi, kas veidojas no atmosfērasnokri�ņiem, tiem notekot no ēku jumtiem, ielāmun citām teritorijām ar pilnīgu vai daļēju virsmassegumu,

- ra�o�anas notekūdeņi, kas radu�ies uzņēmēj-darbības vai ra�o�anas vietās un nav klasificējamikā sadzīves vai lietus notekūdeņi,

- komunālie notekūdeņi � sadzīves notekūdeņi,sadzīves un ra�o�anas notekūdeņu sajaukums unlietus notekūdeņi [1.].

Pēc Latvijas Vides aģentūras datiem, 2001.�2002.gadā Latvijā vidēji gadā novada vairāk nekā 240 milj.m3 notekūdeņu. No tiem ap 150 milj. m3 apstrādātida�ādu veidu attīrī�anas iekārtās, tai skaitā bioloģiskajāsattīrī�anas iekārtās (BAI) � vairāk nekā 90% [2., 3.].

Viens no galvenajiem virszemes ūdeņu piesār-ņotājiem, 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 attīrī�anu unkonvenciju par Baltijas jūras reģiona jūrasvidesaizsardzību (1992.), Latvijā ir izstrādāti vairāki normatīvie

akti, kas reglamentē notekūdeņu kvalitātes kontroli unar �iem ūdeņiem vidē emitēto bīstamo vielu koncen-trācijas un masas [1., 4.].

Ar ieplūdes (neattīrītajiem) notekūdeņiem BAIievadītā smago metālu masa �o ūdeņu attīrī�anasprocesā sadalās vairākās plūsmās:

- nosē�as uz da�āda materiāla un izmēra filtrācijasrestu nogrāb�ņiem,

- saistās smil�u uztvērēju nogulsnēs,- saistās notekūdeņu dūņās,- paliek izplūdes (attīrītajos) notekūdeņos.Jāatzīmē, ka līdz �im Latvijā informācija par smago

metālu koncentrāciju un masu atsevi�ķās iepriek�minētajās plūsmās ir apkopota fragmentāri, galvenokārtpar �o metālu koncentrāciju dūņās un masu, ko arnotekūdeņiem emitē ūdens vidē [5., 6., 7.]. Līdz �im navveikti pat aptuveni smago metālu bilances aprēķininotekūdeņu attīrī�anas procesā, pilnīgi trūkst infor-mācijas par smago metālu koncentrāciju un masufiltrācijas restu nogrāb�ņos un smil�u uztvērējunogulsnēs.

�is darbs ir viens no pirmajiem mēģinājumiem uzsāktskaidrot iepriek� minētos jautājumus Latvijā.

Mūsu darba mērķis � apkopot un izvērtēt informācijupar smago metālu koncentrāciju un masu ieplūdes unizplūdes notekūdeņos, notekūdeņu dūņās un smil�uuztvērēju nogulsnēs, kā arī aprēķināt smago metāluorientējo�o bilanci komunālo notekūdeņu bioloģiskāsattīrī�anas procesā.

Minētā mērķa izpildei veikti uzdevumi, kas ietver

58-66

59LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

informācijas savāk�anu, apkopo�anu un izvērtē�anu par:- attīrīto notekūdeņu daudzumu,- smago metālu (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)

koncentrāciju ieplūdes (neattīrītajos) un izplūdes(attīrītajos) notekūdeņos,

- sara�oto notekūdeņu dūņu (dabiski mitru unsausnas) masu,

- smago metālu koncentrāciju notekūdeņu dūņās,- smil�u uztvērēju nogul�ņu masu un smago metālu

koncentrāciju tajās.

Materiāli un metodesDarbam nepiecie�amā informācija iegūta astoņu

pilsētu (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 testē�anas pārskatiem.

Dati par smago metālu koncentrācijām ieplūdesnotekūdeņos iegūti tikai se�u notekūdeņu BAI, betizplūdes notekūdeņos � astoņās BAI.

Smago metālu koncentrāciju testē�ana 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 82882 (10)1; Hgkoncentrācijas testē�ana 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 smil�uuztvērēju nogul�ņu integrētie (vidējie) paraugi, kurosnoteikta iepriek� minēto smago metālu koncentrācija.

Notekūdeņu dūņu un smil�u uztvērēju nogul�ņusausnā Cd, Cr, Cu, Ni, Pb un Zn noteik�anai paraugimineralizēti saskaņā ar metodi LVS ISO 11466, bettestē�ana veikta ar atomu absorbcijas spektrometrijasmetodi, izmantojot liesmu atomizāciju � LVS ISO 11047.Atsevi�ķu metālu metodes detektē�anas robe�as, mgkg-1: Cd � 0.3, Cr � 0.9, Cu � 0.8, Ni � 0.7, Pb � 0.9. Hgkoncentrācijas testē�ana veikta ar atomabsorbcijasspektrometrijas aukstā tvaika metodi LVS 346 (atse-vi�ķos paraugos US EPA 245.5).

Apstrādājot ievākto informāciju:- visi vidējie rādītāji, kur tas bija iespējams, aprēķināti

kā vidējie svērtie,

- ja rindā novērojumu skaits bija trīs un vairāk, tadkritiski vērtēti un izslēgti no aprēķiniem atsevi�ķinovērojumi, kuri no vidējā rādītāja at�ķiras vairākpar divām standartnovirzēm,

- ja atsevi�ķi rādītāji ir mazāki par to testē�anasmetodes detektē�anas robe�u (<MDL), tad,aprēķinot rindas vidējo rādītāju, ņemta puse noMDL.

Rezultāti un diskusijaSmago metālu koncentrācija un masanotekūdeņos

Neattīrītajos (ieplūdes) komunālajos notekūdeņosir ievērojama smago metālu koncentrācija (1. tabula).Vidēji m3 ieplūdes notekūdeņu ir gandrīz 450 mg smagometālu, tai skaitā ūdens videi īpa�i bīstamo � Cd un Hg� ap 1.7 mg.

Ar Cd un Pb visvairāk ir piesārņoti Liepājas unKuldīgas pilsētu ieplūdes notekūdeņi. Kuldīgas pilsētasieplūdes notekūdeņos ir arī vislielākā Ni un Cr koncen-trācija, bet Rīgas � vislielākā Cu un Zn koncentrācija.

Pa�laik Latvijas normatīvajos aktos nav noteiktassmago metālu vienotas limitējo�ās koncentrācijaskomunālajiem notekūdeņiem, kas ieplūst BAI no kopējākanalizācijas tīkla. Tādēļ pēc �ī kritērija nav iespējamsizvērtēt smago metālu koncentrācijas atsevi�ķu pilsētuBAI ieplūdes notekūdeņos.

Arī ra�o�anas notekūdeņiem to pieslēgumu vietākopējai kanalizācijas sistēmai nav valstī vienotu smagometālu limitējo�o koncentrāciju normatīvu. Atbilsto�i MK22.01.2000. noteikumiem Nr. 34 rūpnieciskais uzņēmums(operators), slēdzot līgumu ar notekūdeņu BAI, katrāatsevi�ķā gadījumā vienojas par maksimālo rūpnieciskonotekūdeņu un piesārņojo�o vielu daudzumu, ko drīkstievadīt kopējā kanalizācijas sistēmā [1.].

Darba izpildes gaitā ievākta arī informācija par Rīgas,Liepājas un Rēzeknes to uzņēmumu (kopā 41) ra�o�anasnotekūdeņiem, kuros ir visaugstākā smago metālukoncentrācija. Konstatēts, ka �o uzņēmumu ra�o�anasnotekūdeņos Zn, Cu, Cr un Ni koncentrācija ir apmēram2�20 reizes augstāka, salīdzinot ar vidējām koncen-trācijām attiecīgo pilsētu komunālajos ieplūdes notek-ūdeņos. Tas nozīmē, ka ra�o�anas notekūdeņi ievēro-jami paaugstina smago metālu koncentrācijas komunā-lajos notekūdeņos.

Izvērtējot apsekoto Rīgas 35 uzņēmumu ra�o�anasnotekūdeņos smago metālu koncentrācijas ar un bezpriek�attīrī�anas, konstatēts, ka ra�o�anas notekūdeņupriek�attīrī�ana samazina Zn, Cu un Cr koncentrācijutajos apmēram 2.5 reizes. Tādēļ, lai samazinātu smagometālu koncentrācijas pilsētu komunālajos ieplūdesnotekūdeņos, viens no galvenajiem uzdevumiem ir

1 metodes detektē�anas robe�a (MDL), µgι-12 ar liesmu atomizāciju


58-66

60 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

nodro�ināt uzņēmumos eso�o ra�o�anas notekūdeņupriek�attīrī�anas iekārtu efektīvu funkcionē�anu unjaunu �o iekārtu izveido�anu.

Bez tam vēl pilsētu komunālos notekūdeņus ar sma-gajiem metāliem piesārņo lietus notekūdeņi. Savukārtatmosfērā un pēc tam nokri�ņos smagie metāli nonākgalvenokārt no energosaimniecības (katlu mājas, kasizmanto fosilo kurināmo) un transporta. Nokri�ņu ūdeņi,pirms tie nonāk kopējā kanalizācijas sistēmā, vēl tiek�bagātināti� ar putekļveidīgiem nosēdumiem, un līdz arto nokri�ņu ūdeņos smago metālu koncentrācija varbūt samērā augsta. Pēc Rīgas pilsētas pa�valdībasuzņēmuma �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.]. �īskoncentrācijas 5�24 reizes pārsniedza attiecīgo smagometālu vidējās koncentrācijas Rīgas komunālajosnotekūdeņos.

Smago metālu koncentrāciju skaidro�anai lietusnotekūdeņos būtu nepiecie�ams veikt pla�ākus unilglaicīgākus novērojumus vairākās pilsētās. Tas ļautuizvērtēt, cik aktuāla atsevi�ķās Latvijas pilsētās ir lietusnotekūdeņu speciālas kanalizācijas sistēmas būvnie-cība, jo tās atslogotu notekūdeņu BAI darbību,paaugstinātos notekūdeņu attīrī�anas pakāpe,samazinātos smago metālu koncentrācija dūņās u.c.

Smago metālu vidējās koncentrācijas izplūdesnotekūdeņos visās apsekotajās BAI ir samazināju�āsapmēram 1.5�6 reizes, salīdzinot ar ieplūdes notek-ūdeņiem (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.

Pa�laik Latvijā izplūdes notekūdeņiem nav noteiktivalstī vienoti smago metālu limitējo�ie koncentrācijunormatīvi. Atbilsto�i MK 22.04.1997. noteikumiem Nr.155 (bija spēkā līdz 30.12.2003.) �īs limitējo�āskoncentrācijas bija norādītas katras notekūdeņu BAIūdens lieto�anas atļaujā, ko izsniedza reģionālās videspārvaldes. (Pa�laik �o 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 ūdenslieto�anas atļaujās uzrādītām limitējo�ām koncentrā-cijām.

Tomēr smago metālu koncentrācijas izplūdes notek-ūdeņos Latvijā ir samērā augstas. Tā, piemēram, RīgasBAI izplūdes notekūdeņos kopējā septiņu smago me-tālu koncentrācija 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 ar�o metālu robe�lielumiem pieņemo�ajos saldūdeņos unsālsūdeņos, kas noteikti MK 12.03.2002. noteikumosNr. 118 [9.]. Pēc tā var spriest, cik lielā mērā izplūdesnotekūdeņi var paaugstināt metālu koncentrācijasvirszemes ūdeņos.

1. tabula / Table 1Smago metālu gada vidējā koncentrācija un to attīrī�anas pakāpe notekūdeņos

The average annual concentration of heavy metals and its treatment level in waste water

* � bioloģiskās attīrī�anas iekārta / biological treatment plant** � bez Liepājas notekūdeņu BAI / without the Liepaja waste water BTP

58-66

Koncentrācija notekūdeņos, mg l-1 / Concentration in wastewater, mg l-1

Notekūdeņu attīrī�anas pakāpe, % / Waste water

treatment level , % ieplūdes / inflows izplūdes / outflows Smagie

metāli / Heavy metals

vidēji se�u pilsētu

notekūdeņu BAI* / in waste water BTP* of

six towns on average

t.sk. Rīgas notekūdeņu

BAI / including the Riga

waste water BTP

vidēji astoņu pilsētu

notekūdeņu BAI / in waste water BTP of eight towns on

average



waste water BTP

vidēji se�u pilsētu

notekūdeņu BAI / in waste water BTP of six towns on

average



waste water BTP

Cd

0.0014

0.0007

0.0007**

0.00015

50**

79

Cr 0.019 0.021 0.0027 0.0026 86 88 Cu 0.091 0.10 0.047 0.069 48 31 Hg 0.0046 � 0.0001 � 78 � Ni 0.012 0.011 0.0086 0.0083 28 24 Pb 0.015 0.014 0.006 0.0042 60 70 Zn 0.31 0.35 0.069 0.094 78 73

61LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


No apsekotajām pilsētām tie�i Baltijas jūrā izplūdesnotekūdeņus ievada Rīgas, Liepājas un Ventspilsnotekūdeņu BAI. Salīdzinot �o notekūdeņu BAI smagometālu gada vidējās koncentrācijas ar MK 12.03.2002.noteikumos Nr. 118 noteiktajiem robe�lielumiemsālsūdeņiem, konstatēts, ka atsevi�ķu smago metālukoncentrācijas izplūdes notekūdeņos pārsniedziepriek� minētos robe�lielumus: 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 notek-ūdeņus ievada upēs. No tām tikai Kuldīgas BAI izplūdesnotekūdeņos Cd un Cr koncentrācija 1.5�2 reizes unRēzeknes BAI Cu koncentrācija 2.5 reizes pārsniedznoteiktos robe�lielumus saldūdeņiem.

Vai iepriek� minēto pilsētu izplūdes notekūdeņijūtami ietekmē Ventas un Rēzeknes upju ekoloģiskosituāciju, sevi�ķi mazūdeņu periodos, to nepiecie�amsskaidrot speciālos novērojumos.

Komunālo notekūdeņu bioloģiskās attīrī�anasprocesā se�ās apsekotajās BAI visu smago metālukopējā vidējā koncentrācija attīrītajos notekūdeņos irsamazinājusies 3.5 reizes. Visaugstākā attīrī�anaspakāpe (60�86%) ir Pb, Hg, Zn un Cr, bet viszemākā(28�50%) � Ni, Cu un Cd. Vislabāk notekūdeņus nosmagajiem metāliem attīra Rēzeknes un Cēsu notek-ūdeņu BAI, kur attīrī�anas pakāpe visiem metāliemsasniedz vidēji 76�79%.

No apsekotajām notekūdeņu BAI vissliktāk notek-ūdeņus attīra Kuldīgā, kur smago metālu attīrī�anas

vidējā pakāpe ir tikai 40%. Tas, iespējams, saistīts ar to,ka �ajā 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%. �ajā 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 �īs smagometālu masas vairāk nekā 10 t (ap 66%) Rīgasnotekūdeņu BAI vidēji katru gadu ievada Rīgas jūraslīcī.

Da�u smago metālu īpatsvars izplūdes notekūdeņusmago metālu masā, salīdzinot ar attiecīgu rādītājuieplūdes notekūdeņos, ir ievērojami mainījies. Irsamazinājies to metālu īpatsvars, kuriem attīrī�anaspakāpe (skat. 1. tabulu) pārsniedz 50%, kā, piemēram,Cr un Zn. Pretēji mainījies Cu un Ni īpatsvars, jo �ometālu attīrī�anas pakāpe ir mazāka par 50%.

Smago metālu koncentrācija un masanotekūdeņu dūņās

Apsekotajās notekūdeņu BAI gadā vidēji sara�o72870 t dabiski mitru dūņu ar vidējo sausnas saturu14%. Kopējā dūņu sausnas masa gadā sasniedz gandrīz11000 t jeb apmēram 64% no valstī visās notekūdeņuBAI sara�otās dūņu masas. Dūņu sausnas iznākumsno m3 notekūdeņu vidēji ir 0.13 kg.

2. tabula / Table 2Smago metālu gada vidējā masa notekūdeņos

The annual average mass of heavy metals in waste water

* � bez Liepājas notekūdeņu BAI / without the Liepaja waste water BTP

58-66

Ieplūdes / Inflows Izplūdes / Outflows

orientējo�i visās BAI kopā /

rough data for all BTP taken together

orientējo�i visās BAI

kopā / rough data for all BTP taken together

Smagie metāli / Heavy metals

kopā se�u pilsētu

notekūdeņu BAI, kg /

waste water BTP of six towns in total, kg

t.sk. Rīgas notekūdeņu BAI, kg / including the Riga

waste water BTP, kg kg %

kopā astoņu pilsētu

notekūdeņu BAI, kg /

waste water BTP of eight

towns in total, kg

t.sk. Rīgas notekūdeņu BAI, kg / including the Riga

waste water BTP, kg kg %

Cd

128

40

195

0.4

113 (42*)

8.6

155

(84*)

0.5

Cr 1432 1235 2160 4.5 235 151 390 2.5 Cu 6381 5992 7810 16 4101 3968 4350 28 Hg 3.1 � 64 0.1 2.8 � 14 <0.1 Ni 840 619 1650 3 742 480 1230 8 Pb 1104 809 2190 5 487 244 940 6 Zn 23092 20060 34230 71 6477 5405 8460 55

Kopā / Total

32980 28755 48299 100 12158 10257 15468 100

62 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Apsekotajās notekūdeņu BAI dūņu kvalitātes kon-troli, tai skaitā smago metālu koncentrāciju noteik�anudūņu sausnā veic atbilsto�i MK 20.08.2002. notei-kumiem Nr. 365 [10.]. Iepazīstoties ar dūņu sērijutestē�anas pārskatiem apsekotajās notekūdeņu BAI,konstatēts, ka nevienā dūņu sērijā un līdz ar to arī vidējāssmago metālu koncentrācijas nav pārsniegu�as limi-tējo�ās, kas noteiktas iepriek� minētajos MK notei-kumos (3. tabula).

Rēzeknes notekūdeņu BAI konstatētas viszemākāsvisu smago metālu (izņemot Cu) koncentrācijas dūņusausnā.

No apsekotajām notekūdeņu BAI Cd un Zn kon-centrācija visaugstākā ir bijusi Rīgas notekūdeņu BAI,


Vidēji Latvijā / In Latvia on average Smagie

metāli / Heavy metals

Vidēji astoņu pilsētu

notekūdeņu BAI / In waste water BTP of eight

towns on average

T.sk. Rīgas notekūdeņu

BAI / Including the Riga waste water BTP

orientējo�i visās notekūdeņu BAI

2000.�2002. / rough data for all

BTP in 2000�2002

90. gadu beigās [5.] / at the end of 90s [5.]

Limitējo�ās koncentrācijas

[10.] / The limiting

concentrations [10.]

Cd

3.6

5.0

3.4

7.5

10

Cr 145 161 145 168 600 Cu 271 356 248 290 800 Hg 2.3 2.5 2.2 3.1 10 Ni 56 60 55 65 200 Pb 91 108 87 109 500 Zn 1389 1828 1296 1654 2500

3. tabula / Table 3Smago metālu koncentrācijas notekūdeņu dūņu sausnā, mg kg-1

Concentrations of heavy metals in dry matter of waste water sludge, mg kg-1

bet Ni un Cu � Ventspils notekūdeņu BAI dūņu sausnā.Pirmā orientējo�ā informācija par smago metālu

vidējām koncentrācijām Latvijas notekūdeņu dūņusausnā tika apkopota un iesniegta Eiropas Komisijā90. gadu beigās [5]. Arī �ie dati ievietoti 3. tabulā.Salīdzinot �os 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 atsevi�ķu smago metālu kon-centrācijas ir samazināju�ās vēl vairāk. Tā, piemēram,sevi�ķi toksisko vielu � Cd un Hg � koncentrācijasiepriek� minētajā periodā ir samazināju�ās 2�3 reizes,bet Cr � pat 4 reizes [11.].

* � 1993. gada dati / data of 1993

Valsts / Country

Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

Kipra / Cyprus

1.8�3.5 22�133 129�202 0.4 30�32 44�70 659�1173

Čehija / Czech Republic

2.7 197 240 3.4 40 114 1450

Igaunija / Estonia

� 39 418 0.9 75 80 593

Lietuva* / Lithuania*

12 695 349 � 144 124 874

Slovākija / Slovakia

4.5 98 290 4.2 38 148 1680

Slovēnija / Slovenia

2.5 239 587 2.7 141 112 1452

4. tabula / Table 4Smago metālu vidējās koncentrācijas notekūdeņu dūņu sausnā

da�ās 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 candidate

countries at the end of 90s, mg kg-1 [5.]

58-66

63LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


90. gadu beigās Eiropas Komisija apkopoja arīlīdzīga rakstura informāciju par vairākām citām ESkandidātvalstīm (4. tabula). �ie dati rāda, ka smagometālu koncentrācijas Latvijas notekūdeņu dūņusausnā vairumā gadījumu sevi�ķi neat�ķiras no citu ESkandidātvalstu attiecīgajiem rādītājiem, un vistuvāk tiebija Čehijā un Slovākijā uzrādītajiem datiem [5.].

Notekūdeņu bioloģiskās attīrī�anas 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. No�īs metālu masas gandrīz 50% ir Rīgas notekūdeņu BAIdūņu sausnā (5. tabula).

Orientējo�i visās BAI kopā / Rough data for all BTP taken

together Smagie metāli / Heavy metals

Kopā astoņu pilsētu notekūdeņu BAI, kg

/ In waste water BTP of eight towns

in total, kg

T.sk. Rīgas notekūdeņu BAI, kg / Including the Riga waste water BTP,

kg kg %

Cd

41

29

58

0.2

Cr 1641 944 2490 8 Cu 3067 2087 4260 13 Hg 25 14 38 0.1 Ni 622 354 950 3 Pb 1023 635 1490 4.7 Zn 15899 10706 22220 71

Kopā / Total 22318 14769 31506 100

5. tabula / Table 5Smago metālu gada vidējā masa notekūdeņu dūņu sausnā

The average mass of heavy metals in dry matter of waste water sludge

Atsevi�ķu 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 irtie�i proporcionāls �o metālu attiecīgiem rādītājiemieplūdes notekūdeņos.

Smago metālu koncentrācija un masasmil�u uztvērēju nogulsnēs

Notekūdeņu attīrī�ana sākās ar to filtrē�anu caurspeciālām restēm, lai atdalītu lielāka izmēra piemaisījumus.

Pēc notekūdeņu filtrē�anas seko smagāko suspen-dēto daļiņu (galvenokārt smilts) nosēdinā�ana smil�uuztvērējos. Apsekotajās notekūdeņu BAI smil�u

Koncentrācijas vidēji trīs BAI / Concentrations in three BTP on average

Masa kopā gadā trīs BAI / Mass in total per annum in three BTP

Smagie metāli / Heavy metals

nogulsnēs, mg kg-1 /

in sediment, mg kg -1

dūņās, mg kg-1 / in sludge, mg kg -1

nogulsnēs, % no koncentrācijas

dūņās / in sediment as %

of concentration in sludge

nogulsnēs, kg /

in sediment, kg

dūņās, kg / in sludge,

kg

nogulsnēs, % no masas dūņās /

in sediment as % of mass in

sludge

Cd

1.0

3.6

28

1.0

24

4 Cr 70 172 41 71 1150 6 Cu 91 316 29 92 2115 4 Hg 1.3 1.9 68 1.3 13 10 Ni 41 55 74 41 368 11 Pb 73 95 77 74 636 12 Zn 634 1551 41 640 10379 6

6. tabula / Table 6Smago metālu koncentrācijas un masas Rīgas, Liepājas un Cēsu

notekūdeņu BAI smil�u uztvērēju nogul�ņu un dūņu sausnāConcentrations and masses of heavy metals in the dry matter of sludge and

sediment of sand filters of the Riga, Liepaja and Cesis waste water BTP

58-66

64 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

uztvērējos no m3 notekūdeņu vidēji savāc ap 29 gnogul�ņu. Smil�u uztvērēju dabiski mitra nogul�ņumasa vidēji gadā visās BAI kopā varētu būt orientējo�iap 4000 t, bet sausna aptuveni ap 2500 t. Daļa apsekotoBAI smil�u uztvērēju nogulsnes uzglabā savā teritorijā,bet daļa tās nogādā sadzīves atkritumu izgāztuvēs.

2003. gadā darba autori ievāca Rīgas, Liepājas unCēsu notekūdeņu BAI smil�u uztvērēju nogul�ņu trīsintegrētos (vidējos) paraugus, kuros noteica smagometālu koncentrāciju un aprēķināja to masu. �ie rādītājisalīdzināti ar smago metālu koncentrācijām un masāmattiecīgo notekūdeņu BAI dūņu sausnā 2002. gadā(6. tabula).

Smil�u uztvērēju nogulsnēs smago metālu koncen-trācija ir mazāka nekā dūņās un nepārsniedz 28�77% no�o metālu koncentrāciju rādītājiem dūņu sausnā.

Smago metālu orientējo�ā masa, kas gadā varētubūt saistīta nogul�ņu sausnā, ir tikai 4�12% noattiecīgās masas dūņu sausnā.

Kā jau iepriek� minēts, gadā vidēji visās BAIuzkrājas vērā ņemama smil�u uztvērēju nogul�ņu masa,kas jāizvieto, nenodarot kaitējumu videi. Tāpēc turpmākbūtu nepiecie�ams veikt pla�ākus novērojumus, laiskaidrotu �o nogul�ņu fizikālās īpa�ības un ķīmiskosastāvu, tai skaitā smago metālu koncentrācijas.


��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Cr Pb Zn Hg Cd Cu

�� Nesaiste / Unbound�� Saistīti dūņās / Bound by sludge�� Izplūde / Outflow

a

1. att. Orientējo�ā smago metālu gada vidējā bilance (relatīvā)se�ās 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.

58-66

65LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

Smago metālu orientējo�ā gada bilancenotekūdeņu BAI

Komunālo notekūdeņu bioloģiskās attīrī�anasprocesa smago metālu bilance aprēķināta se�u pilsētunotekūdeņu BAI. Ņemot vērā to, ka da�ās BAI ir īssnovērojumu periods par smago metālu koncentrācijāmnotekūdeņos, kā arī to, ka atsevi�ķu metālu koncen-trāciju rādītāju noteik�anas rezultāti vietējās labora-torijās vērtējami piesardzīgi, aprēķinātā smago metālubilance, kas parādīta 1. attēlā, uzskatāma kā orientējo�a.Pamatojoties uz iegūto informāciju, Ni orientējo�obilanci nebija iespējams aprēķināt, jo �ī 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. Notek-ūdeņu dūņās visvairāk saistās Cr un Pb � vairāk nekā70% no �o metālu masas, ko ievada ar ieplūdes notek-ūdeņiem.


Tā kā ieplūdes notekūdeņu paraugus smago metālukoncentrācijas noteik�anai ievāc pirms smil�u uztvē-rējiem, tad �ī uztvērēja nogulsnēs saistītā smago metālumasa ir viens no �o metālu bilances elementiem. Lainoskaidrotu, kā �is rādītājs maina smago metālubilances struktūru, Rīgas, Liepājas un Cēsu notekūdeņuBAI, kur smago metālu koncentrācija un masa noteiktaarī smil�u uztvērēju nogulsnēs, aprēķināta papla�inātasmago metālu bilance.

Minētās bilances aprēķinā�anai izmantota infor-mācija par smago metālu masu notekūdeņos un dūņās2002. gadā (Cēsis � par 2000. gadu) un novērojumurezultāti par smago metālu masu smil�u nogulsnēs2003. gada septembrī.

Kā redzams 2. attēlā, smil�u uztvērēju nogulsnēssaistītā atsevi�ķo smago metālu masa ir tikai 1�7% nokopējās masas, ko ievada BAI ar ieplūdes notek-ūdeņiem. Tāpēc �ī rādītāja iekļau�ana smago metālubilances aprēķinos maz ietekmē tās struktūru, nedaudzizmainot nesaistes lielumus.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Cr Zn Pb Cu Cd

��Nesaiste / Unbound��Saistīti smil�u uztvērēja nogulsnēs / Bound by sand filter sediment��Saistīti dūņās / Bound by sludge�� Izplūde / Outflow

2. att. Smago metālu papla�inātā 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.

58-66

66 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Notekūdeņu bioloģiskās attīrī�anas procesā smagometālu masas gada bilance kopā visās notekūdeņu BAILatvijā orientējo�i varētu būt �āda:

- ar ieplūdes notekūdeņiem ievada apmēram 48.3 t�o 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 �o metālu koncentrāciju noteik�anasun līdz ar to masu aprēķinu kļūdas, kā arī bilancesaprēķinos neietvertā smago metālu masa, kas saistāssmil�u 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 se�u 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 koncen-trācija ir 0.13 mg l-1 jeb apmēram 3.5 reizes mazāk nekāieplūdes notekūdeņos. Visaugstākā attīrī�anas pakāpe(60�86%) ir Pb, Hg, Zn un Cr, bet viszemākā (28�50%)� Ni, Cu un Cd.

3. Orientējo�i aprēķini liecina, ka ar neattīrītajiem(ieplūdes) notekūdeņiem valstī visās notekūdeņu BAIgadā ieplūst ap 48.3 t smago metālu. �ajā metālu masāvislielākais īpatsvars ir Zn un Cu, attiecīgi 71% un 16%.

4. Ar attīrītajiem (izplūdes) notekūdeņiem virszemesūdeņos no visām BAI kopā nonāk orientējo�i 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. Orientējo�i 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. Rekogniscējo�i pētījumi liecina, ka atsevi�ķusmago metālu koncentrācijas smil�u uztvērēju nogul�ņu

sausnā ir 28�77% no �o metālu koncentrācijām dūņusausnā, bet to masa gadā varētu būt tikai 4�12% noattiecīgo metālu masas dūņu sausnā.

Literatūra1. Noteikumi par piesārņojo�o 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 lieto�anu2001. 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 lieto�anu2002. 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 kategorijaspiesārņojo�ās darbības un izsniedzamas atļaujas A unB kategorijas piesārņojo�o darbību veik�anai. (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://e u r o p a . e u . i n t / c o m m / e n v i r o n m e n t / s l u d g e /sludge_disposal.htm � Resurss aprakstīts 2002. gada18. martā.

6. Gemste, I., Vucāns, A. (2002) Notekūdeņu dūņasun to izmanto�ana. 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 kom-posta izmanto�anu, 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) Notek-ūdeņu dūņu ķīmiskais sastāvs un to ietekme uz smagometālu saturu augsnē un augos. Latvijas Lauk-saimniecības universitātes Raksti, Nr. 11 (288), 25.�32. lpp.


58-66

67LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar CollectorPlakana saules kolektora da�u parametru optimizācija

Uldis IljinsDepartment of Physics, Faculty of Information Technologies, LLU, e�mail: [email protected]

LLU Informācijas tehnoloģiju fakultātes Fizikas katedra, e�pasts: [email protected] Imants Ziemelis

Institute of Mechanics, Faculty of Engineering, LLU, e�mail: [email protected] Tehniskās fakultātes Mehānikas institūts, e�pasts: [email protected]

Abstract. In order to investigate the possibility to increase the efficiency of a flat-plate solar collector, a math-ematical model 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 is

a 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 economi-cally maximum 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 (Riekstiņ�, 1969):

0y

Tx

T2

2

2

2=

∂∂+

∂∂

, (1)

where T � temperature in the point with co-ordinates x and y, oC.For solving the equation (1), boundary conditions of the solution have to be formulated. The thickness of the

collector 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:

0xT

xT

Lxox=

∂∂=

∂∂

== . (2)

U. Iljins, I. Ziemelis The Optimization of Some Parameters of a Flat Plate Solar Collector

67-75

68 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

In compliance with the task of the investigation, the temperature distribution in the following three layers hasto be computed:

T1 � air temperature in the space between the glass cover and absorber, oC;T2 � the absorber plate temperature, oC;T3 � the temperature in the heat insulation layer, oC.On the rear side of the collector where y=0, the heat convection takes place, therefore the heat flow can be

expressed by the equation

)( 000

TTyT

yIry

Ii −=

∂∂

==

αλ , (3)

whereλi � the heat transfer coefficient of heat insulation material, W ⋅ (m ⋅ K)-1;αr � the contact heat transfer coefficient from the back side surface of the collector to ambient air, W⋅ (m2⋅K)-1;T0 � the ambient air temperature, °C.The heat convection takes place also from the front surface of the collector, where y=δ1+δ2+δ3. The corre-

sponding boundary condition for this is analogous to formula (3):

)TT(y

T0yIIIf

y

IIIa

321321

−α=∂

∂λ−

δ+δ+δ=δ+δ+δ=

, (4)

whereλa � the equivalent heat transfer coefficient of the air layer, W ⋅ (m ⋅ K)-1;αf � the contact heat transfer coefficient from the front side surface of the collector to ambient air, W ⋅ (m2 ⋅ 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:


y T0

T0

x

L

δ3

δ2

δ1

x0i

qi

αgl αabs αr

λa

λ

λi

TIII TII

TI

Q

67-75

Fig. 1. The scheme of calculation: TI � temperature in the heat insulation layer, oC; TII � temperature in the absorber plate, oC;

TIII � temperature in the space between the glass cover and absorber plate, oC; To � the ambient air temperature oC; δ1 � the thickness of the heat insulation layer, m;

δ2 � the thickness of the absorber plate, m; δ3 � 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; λa � the equivalent heat transfer coefficient of the air layer between the glass cover and the absorber plate, W⋅(m2⋅K)-1; αgl � the contact heat transfer coefficient from the glass to air, W⋅(m2⋅K)-1;

αabs � the contact heat transfer coefficient from the absorber to air, W⋅(m2⋅K)-1; αr � the contact heat transfer coefficient from the rear surface of the collector to the ambient air,

W⋅(m2⋅K)-1; Q � the specific power of the absorbed solar energy, W⋅m-2; xoi � the co-ordinate of the heat transfer medium tube, m.

69LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

11 δδ ===

yIIyI TT (5)

and

∑=δ=δ=

−δ=∂∂

λ−∂

∂λ

n

1ioii

y

Ii

y

II )xx(qyT

yT

11

, (6)

whereλ � the heat transfer coefficient of the metal sheet, W ⋅ (m ⋅ K)-1;qI � intensity of the heat absorbed by the circulating liquid, W⋅m-1;n � number of twines of the heat absorbing tube;xoi � co-ordinates of the twines, m;δ(x-xoi) � delta function for the point-shape absorber, m-1.

On the boundary at y=δ1+δ2, the heat flows are equal:

( ) QTTyT

2121

yIIIIIabsy

II =−α+∂

∂λ

δ+δ=δ+δ=

, (7)

whereαabs � the contact heat transfer coefficient between the absorber and the air, W⋅ (m2⋅K)-1;Q � the specific power of absorbed solar energy, W⋅ m-2,and

21

2121)(

δδδδδδ

λα+=

+=+= ∂∂−=−

y

IIIgyIIIyIIabs y

TTT . (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:

∑ ⋅+++=k

kk0 )x(X)y(YByAT)y,x(T , (9)

whereA and B � constants, which will be determined later;Xk(x) and Yk(y) � functions, depending only on x and y.Inserting expression (9) into equation (1) and after performing the common procedure, the problem (1�8) is

divided into two ordinary differential equations:

0)y(Y)y(Y nda 0)x(X)x(X k2

kkk2

kk =µ−′′=µ+′′ , (10a and 10b)

whereµk � the constants of separation of variables (particular values).General solution of the equation (10a) is known in the form:

xcosDxsinC)x(X kkkkk µ+µ= . (11)

Inserting expression (9) into the boundary condition (2) the following condition is obtained:

0x

)x(Xx

)x(X

Lx

k

ox

k =∂

∂=

∂∂

== . (12)

The equality (12) is satisfied, if Ck=0 and


67-75

70 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Lk

kπ=µ . (13)

Thus, the special functions of the problem (1-8) can be expressed in the form:

LkxcosD)x(X kk

π= . (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:

)x(X)y(Y)y(BAT)y,x(U)y(BAT)y,x(T

)x(X)y(Y)y(BA)y,x(U)y(BAT)y,x(T

)x(X)y(YyBAT)y,x(UyBAT)y,x(T

k1k

21kIII

21IIIIII

0III

21IIIIII

0III

k1k

1kII

1IIIIII

1IIII

0II

k1k

kIII

0III

0I

⋅δ−δ−+δ−δ−++=+δ−δ−++=

⋅δ−+δ−+=+δ−++=

⋅+++=+++=

∑

∑

∑

∞

=

∞

=

∞

=

whereAI, AII, AIII, UI, UII, UIII � functions.Further, solutions (15) have to be inserted into boundary conditions (3�8). For example, inserting solution

(15) into boundary condition (3) the following coherenceI

rI

i AB αλ = (16)and condition for the function UI

00

==

=∂

∂y

Ir

y

I

i Uy

U αλ (17)

are obtained.To continue the insertion procedure into conditions (3�8), we acquire a system of 6 linear equations for

obtaining values of coefficients AI, AII, AIII, BI, BII, BIII:

−+=−

=−++

=−

=+

+=−

=

∑=

)(

)(

1

)(

2

2

1

1

3

IIIIIIIg

IIIg

IIIIIIIg

II

n

ii

Ii

II

IIII

IIIIIIIIIg

Ir

Ii

ABAB

QABAB

qL

BB

ABA

BABAB

δαλ

δαλ

λλ

δ

δαλαλ

(18)1

and 6 boundary conditions for functions UI, UII, UIII:


, (15)

1 In 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.

67-75

71LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


−+∂

∂−

=−+∂

∂

−=∂

∂−∂

∂

=

=∂

∂−

=∂

∂

+=+=+=

+=+=+=

===

==

++=++=

==

∑

(19.6) )(

(19.5) 0)(

(19.4) )(

(19.3)

(19.2)

(19.1)

212121

212121

11

11

321321

1

00

δδδδδδ

δδδδδδ

δδ

δδ

δδδδδδ

αλ

αλ

δλλ

αλ

αλ

y

III

y

IIg

y

III

g

y

III

y

IIg

y

II

n

ioii

y

I

iy

II

y

II

y

I

y

III

y

III

y

Ir

y

I

i

UUy

U

UUy

U

xxqy

Uy

U

UU

Uy

Ug

Uy

U

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 Yk⋅Xk). For instance, inserting the formula for UI

into condition (19.1) the following is obtained:

)()()()( xXBAxXBA kkI

kk

Irkk

I

kk

Iki ∑∑ +=− αµλ . (20)

In the formula (20), by regrouping all members to one side and then grouping them at the particular functionsXk(x), it is obtained that this equality is equal to zero then and only then, if coefficients are equal to zero at allXk(x). It means that

)()( kIBkIArkIBkIAki +=− αµλ . (21)

From expression (21) the coherence between coefficients AIk and BI

k can be found:

kI

kI

rki

rkik

Ik

I AAB ϕαµλαµλ

⋅=+−

=1/1/

(22)

where

1/1/

+−

=rki

rkik

I

αµλαµλϕ . (23)

Then the function UI can be written in the form:

xcos))yexp()y(exp(AU kkk

kI

kkII µµ−ϕ+µ= ∑ . (24)

Inserting UIII into equation (19.2) and making an analogous procedure as shown before, the function UIII canbe obtained as following:

xcos)))y(exp())y(exp((BU k21kk

21kkIII

kIIIIII µδ−δ−µ−+δ−δ−µϕ= ∑ . (25)

where

67-75

72 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

)2exp(1/1/

3kkg

kgk

III δµ−+αµλ−αµλ

=ϕ . (26)

In a similar way, inserting functions UI and UII into equation (19.3), the following formula is received:

kII

kII

1kkI

1kkI BA))exp()(exp(A +=δµ−ϕ+δµ . (27)

Condition (19.6) gives coherence

0)1(1B)exp(B)exp(A III

g

kgIIIk

III2kk

II2kk

II =

−ϕ

αµλ

−+ϕ−δµ−+δµ , (28)

but condition (19.5) produces the formula

0)1(B)exp(1B)exp(1A IIIk

III2k

g

kkII

2kg

kkII =+ϕ−δµ−

αλµ

−+δµ

αλµ

+ . (29)

It is more complicated with condition (19.4). After inserting into it formula (15), it is obtained that

∑∑∑=

−δ=µδµ−ϕ−δµµλ−µ−µλn

1ioiik1kk

I1kk

I

kkik

kk

IIk

IIk )xx(qxcos))exp()(exp(Axcos)BA( . (30)

Further, both sides of the coherence (30) are multiplied by the particular function cosµkx and integrated withinthe limits from zero to L.

As the intervals are

2/Lxdxcos k

L

0

2 =µ∫ and i0k

L

0ki0 xcosxdxcos)xx( µ=µ−δ∫ , (31)

the expression (30) changes into the form of

∑=

µλµ

=δµ−ϕ−δµλλ

−−n

1ii0ki

k1kk

I1kk

IikII

kII xcosq

L2))exp()(exp(ABA . (32)

To determine the rest of unknown coefficients AI, AII, BII, BIII, 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 BIII

k has to beexcluded. Then the following coherence is obtained:

01)1()1(11)exp(B1

)1()1(11)exp(A III

III

g

kg

g

k2kk

IIIII

III

g

kg

g

k2kk

II =

−

+ϕ−ϕ

αµλ

−

αλµ−δµ−+

−

+ϕ−ϕ

αµλ

−

αλµ+δµ . (33)

Introducing designations

−

+ϕ−ϕ

αµλ

−

αλµ

+δµ= 1)1()1(11)exp(a III

III

g

kg

g

k2kk (34)

and

−

+ϕ−ϕ

αµλ

−

αλµ

−δµ−= 1)1()1(11)exp(b III

III

g

kg

g

k2kk (35)


67-75

73LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


the coherence (33) can be written as

0bBaA kkII

kkII =⋅+⋅ . (36)

Subtracting equation (32) from equation (27) results in:

∑=

µλµ

=

+

λλ

δµ−ϕ−

−

λλ

δµ−−n

1ii0ki

k

i1kk

Ii1k

kI

kII xcosq

L11)exp(1)exp(

2AB . (37)

Introducing designations

+

λλ

δµ−ϕ−

−

λλ

δµ= 1)exp(1)exp(21c i

1kkIi

1kk (38)

and

∑=

µλµ

=n

1ii0ki

kk xcosq

L1e , (39)

equation (40) is obtained

kkkI

kII ecAB =⋅−− . (40)

Further, from equation (40) the quantity BIIk is expressed and put into equation (36). Then the following

connectedness is produced:

)cAe(ab

A kkI

kk

kkII ⋅+= , (41)

into which the magnitude AIIk is expressed by means of coefficient AI

k. Analogous from the coherence (40), bymeans of AI

k the magnitude BIIk is acquired. Inserting quantities AII

k and BIIk into expression (27), an equation for

coefficient AIk is received:

))exp()(exp(a)ab(c

)ba(eA1kk

I1kkkkk

kkkkI

δµ−ϕ+δµ−−

−= . (42)

Further, it is possible to express coefficient BIIIk from formula (29):

δµ−

αλµ

−+δµ

αλµ

++ϕ

= )exp(1B)exp(1A1

1B 2kg

kkII

2kg

kkII

IIIkIII

. (43)

ResultsThe final solution of the problem (1�8) can be written in a form:

xcos))yexp()y(exp(AyBAT)y,x(T kkk

kI

kkIII

0I µµ−ϕ+µ=+++= ∑ ; (44)

xcos)))y(exp(B))y((exp(A)y(BAT)y,x(T k1kkII

k1kk

II1

IIII0II µδ−µ−+δ−µ+δ−++= ∑ ; (45)

xcos)))y(exp())y(exp((B)y(BAT)y,x(T k21kk

21kkIII

kIII

21IIIIII

0III µδ−δ−µ−+δ−δ−µϕ+δ−δ−++= ∑ , (46)

67-75

74 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

where- coefficients AI, AII, AIII, BI, BII, BIII are found by solving the system of linear equations (18);- coefficient AI

k is determined from equation (42) by using coherences (23), (34), (35), (38), and (39);- coefficients AII

k and BIIk are calculated from expressions (40) and (41);

- coefficient BIIIk can be found from formula (43) by using coherence (26);

- particular value µk is computed from expression (13).In order to verify the accuracy of the developed mathematical model, a special device has been made for the

experimental 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 the


Table 1Numerical values of the parameters of the collector

0

10

20

30

40

50

60

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

L, m

T, oC

Fig. 2. Comparison of the computed temperature on the surface of the absorber (uninterrupted line)with that obtained experimentally (points).

67-75

No. Parameters Unit of measure Numerical value Notes

1

L

m

0.45

2 λa W⋅(m⋅K)-1 283.0668027 Computed 3 λ i W⋅(m⋅K)-1 0.039 Mineral wool 4 λ W⋅(m⋅K)-1 74 Steel 5 αr W⋅(m2⋅K)-1 22.44213862 Computed 6 αgl W⋅(m2⋅K)-1 7.834448038 Computed 7 αabs W⋅(m2⋅K)-1 15.01922431 Computed 8 δ1 m 0.05 9 δ2 m 0.0008

10 δ3 m 0.05 11 T0 oC 20 12 Q W⋅m-2 625 13 x01 m 0.05 14 x02 m 0.2 15 x03 m 0.35 16 q1 W⋅m-1 - 78.64782131 Computed 17 q2 W⋅m-1 - 83.43894 Computed 18 q3 W⋅m-1 - 87.2626894 Computed

75LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

collector 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 means

that the average value deviation of the experimental temperature from the computed one by the formulas is notmore than 0.5 0C 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. Riekstiņ�, E. (1969) Matemātiskās fizikas

metodes. Rīga, Zvaigzne, 629 lpp.3. Твайделл, Дж., Уэйр, А. (1990) Возобнов-

ляемые источники энергии. Перевод с английского

под предакцией В. А. Коробкова. Москва, Энер-гоатомиздат, 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 paaugstinā�nas iespējas, izveidots tā

matemātiskais modelis. Saskaņā ar robe�nosacījumiem, kas sastādīti atbilsto�i kolektora konstrukcijai un siltumaplūsmai tajā, atrisināts Laplasa siltuma vadī�anas 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. �o formulu pareizības pārbaudei tika izveidots attiecīgas konstrukcijas sauleskolektors un eksperimentāla iekārta temperatūras mērī�anai noteiktos kolektora punktos (LR patents). Uz kolektoravirsmas izvietoto sensoru elektriskie signāli pēc to pārveido�anas datoram pazīstamos signālos temperatūrasmērvienībās automātiski tika ievadīti datora atmiņā un salīdzināti ar teorētiskajos aprēķinos iegūtajām temperatūrasvērtībām tajos pat punktos. Abu temperatūras vērtību pietieko�i laba sakritība liecina par iespēju iegūtās teorētiskāsformulas izmantot da�ādu kolektora parametru optimizācijai ar datora palīdzību.

67-75

76 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

Slauk�anas iekārtu mazgā�anas �ķidruma atdzi�anas teorētiskie pētījumi

Theoretical Research on the Cooling of Milking InstallationWashing Liquid

Valdis ZujsLLU Lauksaimniecības tehnikas institūts, e�pasts: [email protected] of Agricultural Machinery, LLU, e�mail: [email protected]

Uldis IljinsLLU Informācijas Tehnoloģiju fakultātes Fizikas katedra, e�pasts: [email protected]

Department of Physics, Faculty of Information Technologies, LLU, e�mail: [email protected]

Abstract. At present, cold-type cowsheds are more often used in Latvia. However, during winter when environ-mental temperature 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 da�āda veida un lieluma piena lopu mītnes. Taču vairumā gadījumu tās

ir paredzētas maziem govju ganāmpulkiem (līdz 20 govīm). Atsevi�ķos gadījumos tiek izmantotas arī jaunas unrekonstruētas piena lopu mītnes, taču to īpatsvars ir ļoti mazs. Tāpēc aktuāls ir jautājums par ātru un vienkār�otumītņu būvi un izmanto�anu piena ra�o�anā, kurās izvietot 50 un vairāk govju. Kā viens no �ī jautājuma risinājumaveidiem ir auksto mītņu pielieto�ana [1]. Tās var uzbūvēt da�u mēne�u laikā un tajā pa�ā gadā arī sākt pienara�o�anu.

Aukstā tipa mītnēm ir nepiecie�ams attiecīgi piemērots tehnoloģiskais risinājums (nepiesietais govju turē�anasveids, govju slauk�anai izmantojot stenda tipa iekārtas) un jālieto atbilsto�as tehnoloģiskās iekārtas.

Piemēram, ir problemātiska slauk�anas iekārtu funkcionē�ana atbilsto�i pastāvo�ajām prasībām ziemas periodā,kad ir pazemināta apkārtējās vides temperatūra.

Darbojoties slauk�anas re�īmā, nozīmīgi traucējumi �o iekārtu darbā nevar rasties, jo piena temperatūraslauk�anas brīdī ir ≈24 °C. Glu�i otrādi, piens pazeminātā apkārtējās vides temperatūrā ātrāk atdziest un tā dzesē�anainepiecie�ams mazāks mākslīgi sara�otās enerģijas patēriņ�. Būtiska problēma var rasties slauk�anas iekārtasmazgā�anas procesā. Tādējādi stenda tipa slauk�anas iekārtās ar garu piena vadu un lielu slauk�anas aparātuskaitu rodas ievērojami mazgā�anas �ķidruma siltuma zudumi, kas samazina tā darba efektivitāti. Tādēļ �ajā rakstāir skaidrotas teorētiskās likumsakarības, kas raksturo darba �ķidruma atdzi�anas dinamiku mazgā�anas laikā.

Metodika un materiāliTeorētiskās kopsakarības attiecas uz mazgā�anas �ķidruma atdzi�anas procesu stenda tipa slauk�anas iekārtās,

kas atrodas atsevi�ķā slauk�anas zālē. Tādējādi siltuma procesa kopsakarības būs izmantojamas, ja slauk�anasiekārtu mazgā�anas procesa laikā telpās, kur atrodas iekārtu sastāvdaļas (mazgā�anas �ķidruma plūsmas maģistrālaisvads), būs konstanta gaisa temperatūra.

Slauk�anas iekārtas mazgā�anas �ķidruma plūsmas ceļu var sadalīt četros posmos: I piena vads; IImazgā�anas �ķidruma pievadvads; III govju slauk�anas aparāti; IV pārējais (piena savācējs, ūdens tvertne,sūkņa elementi, filtrs un tā korpuss utt.). Kopējo siltuma bilanci slauk�anas iekārtas mazgā�anas laikā raksturovienādojums:

V. Zujs, U. Iljins Slauk�anas iekārtu mazgā�anas �ķidruma atdzi�anas teorētiskie pētījumi

76-84

77LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


,IVIIIIII QQQQQ +++= (1)

kur:Q � siltuma daudzums, ko mazgā�anas laikā zaudē darba �ķidrums, J;QI � caur piena vadu izvadītais siltuma daudzums, J;QII � caur mazgā�anas �ķidruma vadu izvadītais siltuma daudzums, J;QIII � caur slauk�anas aparātu izvadītais siltuma daudzums, J;QIV � caur sistēmas pārējiem (IV posms) elementiem izvadītais siltuma daudzums, J.

Vienādojumu pārveidojot, iegūstam:

,IIIIIIIV QQQQQ −−−= (2)

bet kopējo siltuma daudzumu, kuru zaudē mazgā�anas �ķidrums:

TMcQ ∆⋅⋅= , (3)

kur:M � mazgā�anas �ķidruma kopējā masa, kg;c � mazgā�anas �ķidruma īpatnējā siltumietilpība, kJ kg-1 K-1;∆T � mazgā�anas �ķidruma sākotnējās un beigu temperatūru starpība, K.Katrā izdalītajā posmā aprēķināmais elements ir cauruļvads (1. att.), kas tiek raksturots ar konkrētiem

fizikālmehāniskajiem parametriem.

Teorētisko kopsakarību sastādī�anaMazgājot slauk�anas iekārtas, var uzskatīt, ka siltuma atdeve no siltumnesēja notiek piespiedu konvekcijā [3].

Tādējādi nosaka siltuma plūsmu F (W) no mazgā�anas �ķidruma, kas plūst pa apaļu cauruli ar noteiktu ātrumu w(m s-1) un mazgā�anas �ķidruma vidējo temperatūru T (K). Aprēķinu veik�anai ir nepiecie�ami izejas dati, tas ir,elementu gabarīti: garums L (m), cauruļvadu iek�ējais un ārējais diametrs d1 un d2 (m), kā arī cauruļu virsmutemperatūras tv1 un tv2 utt. (1. att.).

Veicot turpmākos pētījumus, vispirms ir jānoskaidro mazgā�anas �ķidruma plūsmas re�īms:

νdw ⋅=Re , (4)

kur:Re � Reinoldsa skaitlis � raksturo plūsmas re�īmu,ja Re > 104, tad plūsma ir turbulenta,ja Re < 104, tad plūsma ir lamināra.Nepiecie�amos siltumnesēju fizikālos un ekspluatācijas parametrus nosaka attiecīgā robe�slāņa vidējā

temperatūrā, kuru nosaka pēc sakarības:

)(5.0 vs ttt += , (5)kur:l � siltuma vadītspējas koeficients, W m-1 K-1;ts � mazgā�anas �ķidruma vidējā temperatūra, oC;tv � elementa iek�ējās virsmas vidējā temperatūra, oC;ν � kinemātiskās viskozitātes koeficients, m2 s-1;µs � dinamiskā viskozitāte mazgā�anas �ķidrumam, N⋅s m-2 = Pa.s;µv � dinamiskā viskozitāte virsmai, N⋅s m-2 = Pa⋅s;

ψ � siltuma transformācijas koeficients:14.0

=

v

s

µµψ ; (6)

76-84

78 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


Prs � Prandtla skaitlis � temperatūras un ātruma lauku līdzības kritērijs:

RePr Pe

a== ν

, (6)

kura � temperatūras vadī�anas koeficients (a = λv cp

-1 ρ

-1, m2 s-1) [4],�eit λv jāizvēlas caurules virsmas temperatūrā, cp � īpatnējā siltumietilpība, kJ kg-1 K-1;

ρ � �ķidruma blīvums, kg m-3;β � tilpuma izple�anās 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:

1. att. Siltuma noplūdes shēma caur atsevi�ķu elementu (caurule telpā):L � caurules garums, m; d1 � caurules iek�ējais diametrs, m; d2 � caurules ārējais diametrs, m; w1 � mazgā-

�anas �ķidruma plūsmas ātrums, m s-1; ts1 � mazgā�anas �ķidruma temperatūra, °C; ts2 � caurulē eso�ā gaisatemperatūra, °C; ts3 � apkārtējā gaisa temperatūra, °C; ts4 � ārējā gaisa temperatūra, °C; tv1 � caurules iek�ējās

virsmas temperatūra, °C; tv2 � caurules ārējās virsmas temperatūra, °C; tv3 � norobe�ojo�ās konstrukcijasiek�ējās virsmas temperatūra, °C; α1 � mazgā�anas �ķidruma siltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1; α2 �

caurulē eso�ā gaisa siltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1 ; αst1 � caurules iek�ējo virsmu starojumasiltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1; α3 � caurules ārējās virsmas siltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1;αst3 � caurules ārējās virsmas un norobe�ojo�ās konstrukcijas iek�ējās virsmas savstarpējās apstaro�anas

siltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1; α4, α5 � būvnormatīvos noteiktie norobe�ojo�ās konstrukcijas siltumaatdeves koeficienti, W m-2 K-1; Qi � siltuma daudzums J, kas tiek pārvadīts caur cilindrisku virsmu no mazgā�anas

�ķidruma uz apkārtējo vidi; Qt � siltuma daudzums J, kas tiek pārvadīts caur norobe�ojo�o konstrukciju.Fig. 1. The scheme of heat loss through a separate element (a pipe in a room):

L � length of the pipe, m; d1 � inner diameter of the pipe, m; d2 � outer diameter the pipe, m; w1 � flow velocityof the washing liquid, m s-1; ts1 � temperature of the washing liquid, oC; ts2 � air temperature in the pipe, oC;

ts3 � surrounding air temperature, oC; ts4 � air temperature outside the delimiting construction, oC; tv1 �temperature of the inner surface of the pipe, oC; tv2 � temperature of the external surface of the pipe, oC; tv3 �temperature of the inner surface of the delimiting construction, oC; α1 � coefficient of the heat return of the

washing liquid, W m-2 K-1; α2 � coefficient of the heat return of the air in the pipe, W m-2 K-1;αst1 � coefficient of the heat return of the inner surface radiation of the pipe, W m-2 K-1; α3 � coefficient of the

heat return of the external surface of the pipe, W m-2 K-1; αst3 � 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; α4,

α5 � coefficients of the heat return of the delimiting construction provided by constructing norms,W m-2 K-1; Qi � heat amount J, which is conducted through the cylindrical surface from the washing liquid into

the surrounding environment; Qt � heat amount J, which is conducted through the delimiting construction.

��

��

��

��

��

��

��

ts2

d2 d1

Norobe�o jo�ākonstrukcijaDelim itingconstruction

tv3

ts4=constQt

Q itv2

L

tv1

ts1w1

ts3=const

? ?

? ?

? ?

? ?

? s t?

? ?

? s t1

76-84

α3

α4

αst3

α1 α2αst1

α5

79LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

ψ3/1

6.1

=

ldPeNu . (8)

Laminārai plūsmai caurulēs [4; 5]:

12≤ldPe , tad Nu ≈ 3.66=const,

�eit µs un µv izvēlas atbilsto�i siltumnesēja un elementa virsmas temperatūrā, ja λ un α vērtības jāizvēlasrobe�slāņa temperatūrā, ko tuvināti atrod �ādi:

tr = tv ± 0.5(tv � ts),kur zīme �+� � izmantojama, ja �ķidrumu dzesē, � � � � ja to karsē.Turbulenta plūsma caurulēs (Re>104) [4]:

n

v

ssCNu

⋅⋅=

µµ4,08,0 PrRe , (9)

�eit koeficients C = 0.021, ja 0.7=Pr=1 un C = 0.023, ja 2.0=Pr=150.

Siltumnesēja sildī�anas gadījumā n=0.11, bet dzesējot � n=0.25. Siltumnesēja fizikālos parametrus, izteiksmē(9) jāizvēlas plūsmas vidējā temperatūrā, izņemot µv, kur� jāpieņem sienas virsmas temperatūrā.

Jauktam plūsmas re�īmam Nuselta kritērijs [4]:1) vertikālā caurulē, ja piespiedu un brīvās konvekcijas virzieni sakrīt:

18,03,0

Pr35.0

⋅

=

ldGr

ldPeNu

; (10)

2) horizontālā caurulē:

( )14,0

1,04,0

Pr8.0

⋅

=

v

sGrldPeNu

µµ

; (11)

3) vertikālā caurulē, ja piespiedu un brīvās konvekcijas virzieni pretēji:n

v

sNu

⋅=

µµ4,075,0 PrRe037.0 , (12)

kur:α, β, ν, λ un Pr vērtības izvēlas robe�slāņa vidējā temperatūrā, kuru nosaka pēc izteiksmes (5). Izņēmums ir λv,

kuru satur Nuselta kritērijs izteiksmē (10) un (12):

v

dNuλ

α ⋅= , (13)

kur λv jāizvēlas caurules virsmas temperatūrā. Izteiksmē (13) αvid attiecināts uz temperatūras starpību caurulessākumā. Formula derīga, ja 20 ≤ l/d ≤ 130; Pe.d/l ≤ 1100; 7·105 ≤ Gr.Pr ≤ 4·108 un Re < Rekr [4].

Formula (11) derīga, ja Re < 3000; Pe.d/l < 120; 7·106 ≤ Gr.Pr ≤ 13·108; 2 ≤ Pr ≤ 10. ψ aprēķina pēc formulas (6).Izteiksmei (12) pakāpes rādītāju izvēlas tāpat kā vienādojumā (9), ja 250 ≤ Re ≤ 104; 1,5·106 ≤ Gr.Pr ≤ 12·106; 2 ≤ Pr ≤ 10.

Grashofa skaitlis Gr, kas novērtē brīvās konvekcijas ietekmi uz siltuma atdevi

2

3

νβ tdgGr ∆⋅⋅⋅= , (14)


76-84

80 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

kur:β � tilpuma izple�anās koeficients (β=T-1 un T=273+tvid, kuru aprēķina pēc izteiksmes (5)), K-1;g � gravitācijas paātrinājums, m s-2;∆t � temperatūru starpība (tv - ts), °C;νg � kinemātiskā viskozitāte, m2 s-1.Ja GrPr >8·105, tad siltuma atdevi ietekmē arī brīvā konvekcija un Nuselta kritērija noteik�anai izmanto formulu

(10), jo brīvās un piespiedu konvekcijas virzieni sakrīt.Vispirms aprēķina Pe � skaitli, kas izsaka siltuma līdzību:

adwPe ⋅= . (15)

Tālāk nosaka vidējo siltuma atdeves koeficientu:

dNu v⋅= λα (16)

Atkarībā no mazgā�anas �ķidruma plūsmas re�īma (lamināra, turbulenta vai jaukta), izvēlas attiecīgās formu-las:

- laminārai plūsmai formula (8);- turbulentai plūsmai formula (9);- jauktas plūsmas re�īmam, atkarībā no to veidiem (10), (11), (12), un nosaka siltuma atdeves Nuselta kritēriju

konvekcijas veidā no mazgā�anas �ķidruma uz caurules iek�ējo virsmu.Mazgā�anas �ķidruma plūsmu jāpieņem kā turbulentu (tas lielākoties atkarīgs no plūsmas ātruma, kā arī

salīdzino�i maziem cauruļvadu diametriem). Tādējādi Nuselta kritēriju aprēķina pēc formulas (9):n

v

sssCNu

⋅⋅=

1

14,01

8,0111 PrRe

µµ

,

kur:C1 � koeficients, kur� atkarīgs no mazgā�anas �ķidruma temperatūras un ātruma lauku līdzības kritērija, tādējādi

mazgā�anas �ķidruma siltumatdeves koeficients:

1

111 d

Nus ⋅=

λα . (17)

Ņemot vērā to, ka mazgā�anas �ķidrums, kā siltumnesējs pa sistēmu cirkulē pa posmiem un tādējādi veidojasstarpposmi, kurus aizpilda gaiss, kā otrs siltumnesējs, kura temperatūras re�īms ir aptuveni vienāds ar mazgā�anas�ķidruma temperatūras re�īmu (ts1 ≈ ts2). Tāpēc ir jānosaka arī otrā siltumnesēja (gaiss caurules iek�pusē) līdzībaskritēriji, ar kuriem tālāk aprēķina gaisa siltumatdeves koeficientu α2.

Sākotnēji aprēķina Nuselta kritēriju caurulē eso�ajam gaisam [5]:

43.02

8.022 PrRe021.0 ssNu ⋅⋅= , (18)

kur:Prs2 � Prandtla skaitlis siltumnesējam � gaisam caurules iek�pusē;Res2 � Reinoldsa skaitlis siltumnesējam � gaisam caurules iek�pusē.

Atkarībā no reizinājuma Gr.Pr izvēlas attiecīgo koeficientu C un pakāpes rādītāju n [4]. Gāzēm [4] (Prs Prv -1)0.25 ≈1.

Tādējādi:

1

222 d

Nus ⋅=

λα . (19)


76-84

81LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


Mazgā�anas laikā notiek caurules iek�ējo sienu savstarpējā siltuma staro�ana, tāpēc nosaka starojumasiltumatdeves koeficients αst1. Lai to noteiktu, sākotnēji tiek noteikta siltuma plūsma (sekojo�ā formula paredzētasiltuma plūsmas noteik�anai starp plakanām virsmām, bet �ajā gadījumā pie nelieliem laukumiem to var izmantottuvinātiem aprēķiniem), kura rodas staro�anas veidā:

−

⋅=Φ

41

42

01 100100vs

rTT

Cε , (20)

kur: 121

1111

21

−=

−+=

εεε

ε r � sistēmas reducētā melnuma pakāpe;

C0 � Stefana-Bolcmaņa konstante 5.67, W m-2 K-4;Ts2 � caurulē eso�ā gaisa temperatūra, K;Tv1 � caurules iek�ējās virsmas temperatūra, K;ε1 ≈ ε2 � caurules materiāla melnuma pakāpe;ε � caurules materiāla apvienotā melnuma pakāpe.

Caurules iek�ējo sienu savstarpējā starojuma koeficients:

( ) LdTT vsst ⋅⋅−

Φ=

112

11 π

α . (21)

Mazgā�anas �ķidruma atdzi�anu ietekmē arī apkārtējais gaiss, kas apskalo cauruli no ārpuses. Tāpēc nosakasiltumatdeves koeficientu α3, kuru aprēķina analoģiski pēc iepriek�ējās metodikas, kā tika aprēķināts siltumatdeveskoeficients no gaisa uz caurules iek�ējo sienu, tikai izmantojot raksturīgos parametrus attiecīgajās temperatūrās.

Tādējādi:

( )25.0

2

33333 Pr

PrPr

⋅=

v

snssGrCNu , (22)

kur:C3 � koeficients, kas atkarīgs no apkārtējā vidē eso�ā gaisa temperatūras un ātruma lauku līdzības kritērija;Grs2 � Grashofa skaitlis, kura aprēķinā�anai izmanto formulu (14);Prs2 � Prandtla skaitlis siltumnesējam � gaisam caurules iek�pusē;Prv1 � Prandla skaitlis caurules iek�ējai virsmai.Apkārtējā gaisa siltumatdeves koeficients uz caurules ārējās virsmas:

2

333 d

Nus ⋅=

λα . (23)

Tālāk nosaka siltuma plūsmu, kas rodas staro�anas veidā, elementam atrodoties starp norobe�ojo�āskonstrukcijas sienām (piem., slauk�anas zāle):

−

⋅⋅=Φ

43

42

02 100100vv

rTTSCε , (24)

kur:

,111

1

231

−+

=

εε

ε

SSr

� sistēmas reducētā melnuma pakāpe;

Tv2 � elementa virsmas temperatūra, K;Tv3 � norobe�ojo�ās konstrukcijas iek�ējo sienu temperatūra, K;ε1 � attiecīgā materiāla melnuma pakāpe;

76-84

82 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

ε2 � norobe�ojo�ās konstrukcijas sienas melnuma pakāpe;S �caurules ārējais virsmas laukums, m2 (S=π · d2 · L);S3 � norobe�ojo�ās konstrukcijas virsmas laukums, m2.Siltuma staro�anas koeficients, caurulei atrodoties starp norobe�ojo�ās konstrukcijas sienām:

( ) LdTT vv

st ⋅⋅−Φ

=232

23 π

α . (25)

Siltuma plūsma stacionārā re�īmā caur cilindriskas virsmas slāni, kas sastāv no n-apak�slāņiem:

TSkL ∆⋅⋅=Φ , (26)kur:kL � lineārais siltuma pārejas koeficients;∆T � temperatūru starpība starp caurules iek�ējo virsmu un apkārtējo gaisu.Vienslāņa cilindriskai sienai lineārā siltuma pārejas koeficients [4; 5] uz katru metru:

)(1ln

21

)(1

3321

2

11 stmst

L

ddd

d

k

ααλαα

π

+++

+

= , (27)

kur:λm attiecīgā materiāla siltuma vadītspējas koeficients, W m-1 K-1; α- vidējais siltuma atdeves koeficients, W m-2 K-1:

21

2211

SSSS

+⋅+⋅

=ααα ,

kur:S1 � caurules iek�ējās virsmas laukums, kuru apskalo mazgā�anas �ķidrums, m2;S2 - caurules iek�ējās virsmas laukums, kuru apskalo gaiss, m2.Tādējādi pārvadītais siltuma daudzums no viena siltumnesēja (caurules iek�pusē) uz otru siltumnesēju (caurules

ārpusē):

( )3321

2

11

1ln21

)(1

stmst

i

ddd

d

TLQ

ααλαα

τπτ

+++

+

⋅∆⋅⋅=⋅Φ=

, (28)

kur: τ � slauk�anas iekārtu mazgā�anas laiks, s.

Siltuma plūsmas noteik�ana siltuma vadī�anas ceļā caur norobe�ojo�o konstrukciju(telpa, kurā atrodas slauk�anas iekārtas elements)

�eit var uzskatīt, ka norobe�ojo�ās konstrukcijas ārējās virsmas temperatūra ta ir aptuveni vienāda ar apkārtējāsvides temperatūru ts4 (ta ≈ts4).

Siltuma plūsma stacionārā re�īmā caur plakanu virsmu, kas sastāv no n slāņiem, kur siltuma pārejas koeficients[4; 5]:

∑=

++= n

i i

iLk

1 54

1 111

αλδ

α

, (29)

tad siltuma plūsma caur norobe�ojo�o konstrukciju:


76-84

83LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


( )4

1 54

43

11Stt

n

i i

i

sst

∑=

++

−=Φ

αλδ

α , (30)

kur:ts3 � apkārtējā gaisa temperatūra, °C;ts4 � ārējā gaisa temperatūra, °C;δi � norobe�ojo�ās konstrukcijas i-tā slāņa biezums, m;S4 � norobe�ojo�ās konstrukcijas laukums, m2.

Siltuma atdeves koeficienti, kas raksturo siltuma pāreju no norobe�ojo�ās konstrukcijas iek�puses uz apkārtējoārējo vidi, ir noteikti un ietverti ISO EN LV 6944 standartā. Tāpēc apkārtējā gaisa, kas apskalo norobe�ojo�okonstrukcijas sienu no iek�puses, siltumatdeves koeficents α4 = 25(W m-2 K-1). Ārējās vides gaisa, kas apskalonorobe�ojo�o konstrukciju no ārpuses, siltumatdeves koeficents α5 = 8(W m-2 K-1). α vērtības nosaka pēc

sakarībasn

TRα1= .

Siltuma zudumi noteiktā laika periodā:

( )τ

αλδ

α

τ SttQ n

i i

i

sstt

∑=

++

−=⋅Φ=

1 54

43

11 . (31)

Pēc enerģijas nezūdamības likuma seko, ka slauk�anas iekārtu mazgā�anas sistēmās katra posma mazgā�anas�ķidruma pārvadītais siltuma daudzums Qi, no sistēmas iek�ējiem siltumnesējiem (mazgā�anas �ķidrums un gaiss)uz apkārtējo vidi ir vienāds ar mazgā�anas sistēmas visu aprēķināmo posmu izdalīto siltuma daudzuma summuΣQi un ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas tiek pārvadīts caur norobe�ojo�o konstrukciju:

t

n

ii QQQ == ∑

=1 . (32)

Ja slauk�anas iekārtas mazgā�anas sistēmas siltumnesēju darbības laikā τ apkārtējā gaisā izvadītais siltumadaudzums ΣQi tiek izvadīts arī caur norobe�ojo�o konstrukciju, tad siltuma daudzuma noteik�anai ir jāpielietonestacionāra re�īma aprēķinu metodika.

Siltuma zudumus nedaudz ietekmē arī bioloģiskā siltuma vadī�ana, kas veidojas, ja tiek izmantotas piena vadaslauk�anas iekārtas, govis slaucot stāvvietās. Bet, tā kā pētījumi tiek vērsti uz stenda tipa slauk�anas iekārtām,kas tiek izmantotas aukstā tipa mītnēs, bioloģisko siltuma vadī�anu var neņemt vērā, jo govis slauk�anas iekārtumazgā�anas procesa laikā atrodas ārpus slauk�anas zāles.

Teorētisko pētījumu rezultātiMazgā�anas �ķidruma atdzi�anas kopējā siltuma bilance ir �āda:

( )2321

2

11

11 1ln21

)(1

stmst

n

i

n

ii

ddd

d

TLQQ

ααλαα

τπ

+++

+

⋅∆⋅⋅== ∑∑==

, (33)

kur:n � mazgā�anas sistēmas aprēķināmie posmi (n=4 (I; II; III; IV)).Slauk�anas iekārtas mazgā�anas sistēmas nezināmā IV posma aprēķinā�anai izmanto izteiksmi (2), ievietojot

tajā metodikā noteiktās izteiksmes (3) un (33):

( )2321

2

11

1

1

1ln21

)(1

stmst

n

i

n

iiIV

ddd

d

TLTMc

QTMcQ

ααλαα

τπ

+++

+

⋅∆⋅⋅−∆⋅⋅=

=−∆⋅⋅=

∑

∑

=

=

, (34)

76-84

84 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

kur:n=3 (I; II; III).Tā kā slauk�anas iekārtas mazgā�anas sistēmas pirmie trīs posmi (I � Piena vads; II � Mazgā�anas �ķidruma

pievadvads; III � Govju slauk�anas aparāts) ir cauruļveida elementi, tad katra posma aprēķinu metodika ir analoga,tikai aprēķinos jāņem vērā katra elementa fizikāli mehāniskie parametri.


Secinājumi1. Slauk�anas iekārtu mazgā�anas �ķidruma atdzi�anas norisi var aprakstīt ar matemātiskiem vienādojumiem,

kas ietver siltuma konvekciju, siltuma vadī�anu un siltuma staro�anu, bāzējoties uz siltuma līdzības teoriju.2. Siltuma noplūdes vietas slauk�anas iekārtā var sadalīt pa posmiem. Pirmajos trīs posmos (piena vadā,

mazgā�anas �ķidruma vadā un slauk�anas aparātā) siltumpāreja notiek caur cilindriskām virsmām, bet ceturtajā �caur nenoteiktas formas virsmām (piena savācējs, mazgā�anas �ķidruma tvertne utt.). Teorētiskā ceļā var aprakstītsiltuma atdevi galvenokārt pirmajos divos posmos. Pārejos posmos tie nosakāmi galvenokārt eksperimentālāceļā. Tāpat teorētiski iespējams aprēķināt kopējos siltuma zudumus.

76-84

Literatūra1. Priekulis, J. (2004) Piena ra�o�anas attīstības

problēmas un risinājumi, Latvijai stājoties EiropasSavienībā. Proceedings of the international scien-tific conference �The problems of development ofnational economy and entrepreneurship�. RTU,Rīga, 2003. gada 9.� 11. oktobris. (Nodots iespie-�anai.)

2. Iļjins, U., Ziemelis, I. (1994) Siltuma procesumatemātiskā modelē�ana: Metodiskie norādījumi.Jelgava, LLU, 50 lpp.

3. Ciemiņ�, R., Nagla, P., Saveļjevs P. (1967)Siltumtehnika. Izdevniecība �Zvaigzne�, Rīga, 454 lpp.

4. Nagla, J., Saveļjevs, P., Cars, A. (1982) Siltum-tehniskie aprēķini 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) Клима-тические факторы и тепловой режим в от-крытом и защещонном грунте. Ленинград, Гидро-метеоиздат, 231 стр.

85LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

L. Melece Kvalitātes vadī�anas ekonomiskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības primārajā sfērā

Kvalitātes vadī�anas ekonomiskā efektivitāte Latvijaspiensaimniecības primārajā sfērā

Economical Efficiency of Quality Management inPrimary Stage of Dairying

Ligita MeleceLatvijas Valsts agrārās ekonomikas institūts, e�pasts: [email protected] State Institute of Agrarian Economics, e�mail: [email protected]

Abstract. 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 veido�anās un

vadī�anas jautājumi ir pla�i 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 vadī�anas ekonomiku publicētuzinātnisku pētījumu rezultātu ir visai maz.

No pārtikas produktu un to izejvielu daudzveidības�ā darba autori izvēlējās prioritāro Latvijas lauksaim-niecības nozari � piensaimniecības, un pētījumikoncentrējās piena kvalitātes vadī�anas ekonomikaiprimārajā sfērā, skarot sekundāro sfēru tikai tie�assadarbības punktos � pārdodot pienu pārstrādes uzņē-mumiem.

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 zinā�anas, tehnoloģiskodisciplīnu, ra�o�anas kultūru, informāciju un citusnosacījumus;

- otra grupa � kvalitāti veidojo�ie faktori � ir tāda,kas prasa tie�as vai saistītas izmaksas; pavisamkonkrētas izmaksas prasa piena slauk�anas undzesē�anas iekārtas, bez kurām nav iespējamsiegūt augstākās kvalitātes pienu; izmaksas prasaarī �o iekārtu darbinā�ana ar elektrību.

Taču �o iekārtu profesionāla izmanto�ana garantēaugstākās �ķiras piena ieguvi un pārdo�anu par visaug-stāko cenu, kā arī darba un tā samaksas ietaupījumu.

�ie apsvērumi un priek�nosacījumi noteica darbamērķi � aprēķināt un novērtēt piena kvalitātesvadī�anas papildizmaksas un papildienākumus, unnoteikt tās ekonomisko efektivitāti.

Pētījuma mērķa sasnieg�anai darbā risināti �ādiuzdevumi:

- aprēķināti papildieņēmumi no augstākas kvalitātespiena pārdo�anas;

- noskaidrotas slauk�anas un piena dzesē�anasiekārtu izmaksas un to ekspluatācijas izmaksas;

- noteikts darba ra�īguma paaugstinājums un darbaietilpības samazinā�anās, pārejot uz mehanizētuvai automatizētu slauk�anu;

- noskaidrota piena kvalitātes paaugstinā�anāssummārā ekonomiskā efektivitāte.

Darba uzdevumu risinā�anai izmantoti �ādi pie-ņēmumi un izejas dati, kas balstās uz Latvijas lauk-saimniecības konsultāciju centra (LLKC) (Piena slauk-�anas ..., 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 mēne�a garums � 30 dienu;- elektroenerģijas 1 kW cena � 0.039 LVL;- slauk�anas aparāta jauda � 1 kW h-1;- dzesētāja jauda � 1 kW h-1;- slaucējas darba stundas apmaksa � 0.68 LVL;- 1 govs izslauk�anas laiks ar rokām � 15 minūtes,

bet mehanizēti � 6 minūtes;- slauk�anas re�īms � 2 reizes dienā;- piena atdzesē�anas laiks � 3.5 stundas.Aprēķinos lietoti �ādi mainīgie lielumi:

- slaucamo govju skaits saimniecībā no 2 līdz 10 unarī 30 un 50;

85-94

86 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

- dienas izslaukums � 14 un 16 litru un attiecīgi gadaizslaukums 5110 un 5840 litru, bet atsevi�ķiemaprēķiniem arī 6570 un 7300 litru;

- vietēja ra�ojuma slauk�anas aparāta cena � 200LVL, bet moderna ra�ojuma aparāta cena � 600 LVL;

- piena dzesē�anas iekārtas cena 1.75 LVL (litra)tilpumam, bet lietotas iekārtas cena � 1 LVL litratilpumam;

- dzesē�anas vannas cena 10 kannām � 120 LVL,bet lietotas vannas cena � 60 LVL.

Lauksaimniecības tirgus veicinā�anas centrā(LTVC) (Piena iepirkuma cenas ..., 2003) noskaidrotasun aprēķinos lietotas �ādas piena iepirkuma cenas:

- augstākai �ķirai � 102.09 LVL t-1;- I �ķirai � 84.55 LVL t-1;- II �ķirai � 79.59 LVL t-1;- bez�ķiras � 75.35 LVL t-1;Aprēķini veikti pēc sekojo�ām formulām:ekonomiskais efekts (EE) no piena kvalitātes

uzlabo�anas(PK) = ieņēmumu palielinājums (IP) nopiena kvalitātes uzlabo�anas (PK) - dzesētājaelektroenerģijas patēriņ� (EDz)

EE = IP � Edz; Formula 1

summārais ekonomiskais efekts (SEE) no pienakvalitātes uzlabo�anas (PK) un slauk�anas procesamehanizācijas (SM) = ieņēmumu palielinājums (IP)no piena kvalitātes uzlabo�anas (PK) - dzesētājaelektroenerģijas patēriņ� (EDz) - slauk�anas aparātaelektroenerģijas patēriņ� (ES) + (slaucējas darbasamaksa (roku darbs)(RD) - slaucējas darba samaksa(mehanizēts darbs)(MD)

SEE = IP - EDz - ES + (RD - MD); Formula 2


ekonomiskais efekts pārrēķinot uz 1l piena(EE1)= ekonomiskais efekts (EE)/izslaukums (I)

EE1= IEE

; Formula 3

ieņēmumu palielinājums (IP) no piena kvalitātesuzlabo�anas (PK) = da�ādu �ķiru iepirkuma cenustarpība (CS)* izslaukums (I)

IP = CS * I; Formula 4

iekārtu atmaksā�anas laiks (AL) = slauk�anasaparāta vērtība (AV) + dzesētāja vērtība (DV)/summārais ekonomiskais efekts (SEE)

AL= SEEDVAV +

; Formula 5

dzesētāja atmaksā�anas laiks (DL) = dzesētājavērtība (DV)/ekonomiskais efekts (EE)

DL=DV/EE. Formula 6

Visās tabulās sakārtoti darba autores aprēķini,izmantojot augstāk norādītos normatīvus, pieņēmumusun formulas. Gada izslaukumi ir noapaļoti.

RezultātiIenākumu palielinājums no piena kvalitātespaaugstinā�anās

Saimnieka ienākumu palielinājuma no piena kvali-tātes paaugstinā�anās aprēķinos un vērtējumos tikaievērots, ka eso�ais piena kvalitātes līmenis saimnie-cībās var būt visai da�āds un arī izslaukuma līmenis irļoti at�ķirīgs.

1. tabula / Table 1Ieņēmumu palielinājums no piena kvalitātes uzlabo�anās, 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, LVL

Saimniecībā 2 govis 2 cows per farm


Izslaukums dienā Milk yield per day

Izslaukums dienā Milk yield per day

Piena kvalitātes pakāpes

Level of milk quality

14 l 16 l 14 l 16 l Kvalitātes uzlabo�anās, LVL / Improvement in quality, LVL: � no bez�ķiras uz augstāko �ķiru / from sub-sort to higher sort

272.16

311.04

680.40

777.60

� no II �ķiras uz augstāko �ķiru / from 2nd to higher sort 221.76 253.16 554.40 633.60

� no I �ķiras uz augtāko �ķiru / from first to higher sort 171.36 195.84 428.40 489.60

� no bez�ķiras uz I �ķiru / from sub-sort to first sort 100.80 115.20 252.00 288.00

� no bez�ķiras uz II �ķiru / from sub-sort to 2nd sort 50.40 57.60 126.00 144.00

85-94

87LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

Ja saimniece savas 2 līdz 3 govis slauc ar rokām, jaslaucene nav perfekti tīra un tesmenis pirms slauk�anasnetiek pienācīgi �uzkopts�, kūts gaiss ir piesātināts arsēnī�u sporām un baktērijām, ja vēl pa�ai saimnieceislaucējai nav īpa�ā cieņā tīrība un nav arī piena straujasatdzesē�anas iekārtas, tad bez�ķiras piens ir neizbē-gams.

Ja saimniece ir tīrīgāka, var iznākt arī II �ķiras piens,bet, ja saimnieks ir sagādājis vai pats samontējis pienadzesē�anas vannu, tad var iegūt arī I �ķiras pienu.

Augstākās �ķiras piens iegūstams tikai ar hermē-tisku slauk�anas aparātu un labu dzesētāju. Slaucot arrokām, augstākās �ķiras piens var iznākt tikai īpa�itīrīgai 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 at�ķirīga.

Vispirms aprēķinājām un analizējām mazu saimnie-


cību variantus � ar 2 un 5 govīm, slaucot tās ar rokām,bet pienu dzesējot. �ie aprēķini � 1. tabulā.

�ajā 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 �ķiras pienu. No 1. tabulāsakārtotajiem aprēķiniem var secināt, ka:

1) visefektīvākais variants ir tad, ja pasākumukomplekss saimniecībā nodro�ina apstākļus pienakvalitātes krasam lēcienam � no bez�ķiras uz augstākās�ķiras pienu;

2) ļoti liels ieguvums ir arī tad, ja lēciens uz augstāko�ķiru notiek no II �ķiras kvalitātes līmeņa, kaut ganstarpība no pirmā varianta ir 22%;

3) mazāks, bet visai ievērojams ieguvums rodas,ja saimniecībā jau bijis sasniegts I �ķiras līmenis;

4) visbie�āk sastopamais var būt ceturtais vari-ants, kad veikto pasākumu rezultātā izdodas paaug-stināt bez�ķiras piena kvalitāti uz I �ķiras kvalitāti;

85-94

2. tabula / Table 2Ieņēmumu palielinājums no piena kvalitātes paaugstinā�anās, ievie�ot mehanizētu slauk�anu un kārtīgu

dzesētāju da�āda 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 year

Govju skaits saimniecībā Number of cows per farm

2 5 10 30 50 Paaugstinot piena kvalitāti no bez�ķiras uz augstāko �ķiru / Improvement in quality from sub-sort to higher sort: � cenas palielinājums, LVL l-1 / growth in price, LVL l-1

0.03 0.03 0.03 X X

� papildieņēmumi mēnesī, LVL / extra income per month, LVL 28.80 74.40 144.00 X X

� papildieņēmumi gadā, LVL / extra income per year, LVL 350.40 876.00 1752.00 X X

Paaugstinot piena kvalitāti no otrās �ķiras uz augstāko / Improvement in quality from 2nd to higher sort: � cenas palielinājums, LVL l-1 / growth in price, LVL l-1

0.02 0.02 0.02 0.02 0.02

� papildieņēmumi mēnesī, LVL / extra income per month, LVL 19.20 48.00 96.00 316.80 528.00

� papildieņēmumi gadā, LVL / extra income per year, LVL 233.60 584.00 1168.00 3801.60 6336.00

Paaugstinot piena kvalitāti no bez�ķiras uz 1. �ķiru, ja lieto tikai slauk�anas aparātu ar dzesētāju / Improvement in quality from sub-sort to first sort: � cenas palielinājums, LVL l-1 / growth in price, LVL l-1

0.01 0.01 0.01 X X

� papildieņēmumi mēnesī, LVL / extra income per month, LVL 9.60 24.00 48.00 X X

� papildieņēmumi gadā, LVL / extra income per year, LVL 115.20 292.00 584.00 X X

88 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

5) būtiska nozīme ir augstākam izslaukumam: tampaaugstinoties no 14 līdz 16 litriem dienā, papildieņē-mumi paaugstinās par 14�15%.

Nākamais pētījumu programmas uzdevums bija no-skaidrot saimnieka ieņēmumu palielinājuma iespējasun dinamiku, ja viņ� iegādājas slauk�anas iekārtu unpiena kvalitātes paaugstinā�anas pasākumi saistīti arganāmpulka palielinājumu. �ādi aprēķinu rezultāti �2. tabulā.

Lielākajās specializētajās piena ra�o�anas fermāsbez�ķiras piena ieguve un pārdo�ana nav pieļaujama,tāpēc tādi varianti aprēķinos nav iekļauti. Arī otrās�ķiras piens �ādās fermās nav uzskatāms par normāluparādību, tomēr � pieļaujams un iespējams.

Kā redzams 2. tabulā, katrā variantā krasi at�ķirīgsir cenu paaugstinājums: tas ir tikai 1 santīms, ja pienakvalitāte no bez�ķiras paaugstināsies uz I �ķiru. �āducenu izveidoju�i pārstrādes uzņēmumi kā caurmēracenu, jo starp uzņēmumiem pastāv būtiskas at�ķirības.Tik mazs cenas palielinājums, protams, nemotivē pienara�otājus vairāk censties izrauties no bez�ķiras un II�ķiras līmeņa.

Jau divreiz lielāks cenas paaugstinājums ir pārejaino otrās �ķiras uz augstāko.

Pārlēciens visai �ķiru gammai � no bez�ķiras uzaugstākās �ķiras pienu � jau nodro�ina visai būtisku cenaspaaugstinājumu, kas var veidot saimnieka peļņu turpmākaiattīstībai vai sociālo problēmu risinā�anai, jo 10 govjusaimniecībā papildieņēmumus veido jau 1752 LVL.

Darba ra�īguma palielinājumsĻoti būtisks ir darba ra�īguma līmenis piensaim-

niecībā kā lielākajā nozarē, jo mazāka darbietilpībasaistās ar intelektuālo attīstību un sociāliem aspektiem.


Govju skaits saimniecībā Number of cows per farm Rādītāji

Contents 2 5 10 Darba patēriņ� dienā, h / Expenditure of labour per day, h: � slaucot ar rokām (15 min govij 2 x dienā) / milking by hand (15 min per cow twice a day)

1.0 2.5 5.0

� slaucot mehanizēti (6 min govij 2 x dienā) / machine milking (6 min per cow twice a day) 0.4 1.0 2.0

Darba patēriņ� gadā, h / Expenditure of labour per year, h: � slaucot ar rokām / milking by hand 365.0 912.5 1825.0

� slaucot mehanizēti / machine milking 146.0 365.0 730.0 Roku darbs procentos pret ma�īndarbu / Milking by hand to machine milking, per cent 250.0 250.0 250.0

Ietaupīto stundu skaits / Number of saved hours 219.0 547.5 1085.0 Vienā stundā izslauktā piena daudzums, l / Yield of milk per hour, l: � slaucot ar rokām / milking by hand

32 32 32

� slaucot mehanizēti / machine milking 80 80 80

3. tabula / Table 3Darba ra�īguma paielinājums no pārejas uz mehanizētu slauk�anu

Increase in labour productivity using machine milking

Tāpēc pētījumu programmā tika ieslēgts uzdevumsaprēķināt darba ra�īguma palielinājuma konkrētāsiespējas, ja saimnieks vēlas iegādāties slauk�anasiekārtu. �ādi aprēķini sakārtoti 3. tabulā.

No �iem 3. tabulā savietotajiem aprēķiniem redzams,ka pāreja uz mehanizētu slauk�anu 2.5 reizes samazinadarbietilpību. Normālā desmit govju saimniecībā gadadarba ietaupījums pārsniedz 1000 stundu.

Ar darba ra�īgumu saistās arī darba samaksa:slauk�anas mehanizācija dod iespēju ietaupīt gandrīzdivas tre�daļas no darba samaksas summas un �isietaupījums var tikt izmantots slauk�anas operatoradarba samaksas palielinā�anai, kvalifikācijas paaug-stinā�anai.

Summārā ekonomiskā efektivitāteTālāk tika aprēķināts summārais ekonomiskais gada

efekts no dzesētāja izmanto�anas, 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, visaugstā-kais summārais 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 �ķirapaaugstinās no I uz augstāko; par 26%, ja piena �ķirano II pāriet augtākajā; par 22%, ja piena kvalitāte nobez�ķiras paaugstinās uz augstāko �ķiru;

3) vismazākais summārais pozitīvais efekts, bet

85-94

89LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18


vislielākais tā paaugstinājums no izslaukuma līmeņapaaugstinā�anās divu govju saimniecībā ir tad, ja piensno bez�ķiras paaugstinās līdz I �ķirai;

4) divu govju saimniecībā zaudējumus rada saim-nieka minimālie centieni paaugstināt piena kvalitāti nobez�ķiras tikai uz II �ķiru;

5) piecu govju saimniecībā ar roku darbu slauk�anāefektīvi ir visi varianti, bet starpība starp pirmo unpēdējo ir divdesmit kārtīga, starp pirmo un priek�pēdējo� četrkār�a, starp pirmo un otro variantu � 28%;

6) izslaukuma paaugstinājums piecu govju saim-niecībā dod mazāku relatīvo summārā gada ekonomiskāefekta palielinājumu;

7) pilnīgas mehanizācijas apstākļos summārāekonomiskā efekta at�ķirības starp 5. tabulā sakārtotiemvariantiem ir �ādas:

- desmit govju saimniecībā relatīvās at�ķirības starpvariantiem ir ievērojamas:

- starp pirmo un otro variantu � 15%,- starp otro un tre�o variantu � 18%,- starp tre�o un ceturto variantu � 34%,- starp ceturto un pēdējo � 32%,- starp pirmo un pēdējo variantu � 241%;- divu govju saimniecībā at�ķirības starp ekstrēmiem

variantiem ir 352%, bet starp pirmo un otrovariantu � 19%;

- piecu govju saimniecībā at�ķirības starp attie-cīgiem variantiem 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 �is efekts ir par 16.4% lielāks, bet 10



Izslaukums dienā, l Milk yield per day, l

Izslaukums dienā, l Milk yield per day, l

Piena kvalitātes bāzes stāvokļi variantos

un sasniegtie līmeņi Variations of basic and received levels

of milk quality 14 16 14 16 Paaugstinot piena kvalitāti / Improvement in milk quality:

no bez�ķiras uz augstāko �ķiru / from sub-sort to higher sort 173.38 212.76 582.12 679.32

no II �ķiras uz augstāko �ķiru / from 2nd to higher sort 123.48 155.16 456.12 535.32

no I �ķiras uz augstāko �ķiru / from first sort to higher sort 73.08 97.56 330.12 391.32

no bez�ķiras uz I �ķiru / from sub-sort to first sort 2.52 16.92 153.72 189.72

no bez�ķiras uz II �ķiru / from sub-sort to 2nd sort - 47.88 - 40.68 27.72 45.72

4. tabula / Table 4Summārais gada ekonomiskais efekts no dzesētāja izmanto�anas, 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, LVL

Govju skaits saimniecībā Number of cows per farm Variants

Variant Piena kvalitātes bāzes stāvokļi un sasniegtie līmeņi

Basic and received levels of milk quality 2 5 10

1. No bez�ķiras uz augstāko �ķiru / From sub-sort to higher sort 354.02 1032.48 2163.24

2. No II �ķiras uz augstāko �ķiru / From 2nd sort to higher sort 296.42 888.48 1875.24

3. No I �ķiras uz augstāko �ķiru / From first sort to higher sort 238.82 744.48 1587.24

4. No bez�ķiras uz I �ķiru / From sub-sort to first sort 158.18 542.88 1184.04

5. No bez�ķiras uz II �ķiru / From sub-sort to 2nd sort 100.58 398.88 896.04

5. tabula / Table 5Summārais gada ekonomiskais efekts no slauk�anas aparāta un dzesētāja izmanto�anas atkarībā no govju

skaita 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 basic

level of milk quality, if the milk yield is 16 l per day, LVL

85-94

90LLU

Raksti 12 (308), 2004; 1-18

L. Melece Kvalitātes vadī�anas ekonom

iskā efektivitāte Latvijas piensaimniecības prim

ārajā sfērā85-94

6. tabula / Table 6Ieņēmumu, darba ra�īguma un summārā ekonomiskā efekta paaugstinājums atkarībā no govju skaita un izslaukuma

līmeņa modernā mehanizētā piensaimniecībāIncrease in income, labour productivity and total economical efficiency depending on the number of cows and yield of milk on an

advanced farm with machine milking

RādītājiContents

2 govju saimniecībā2 cows per farm

Izslaukums dienā, lYield of milk per day, l

14 16 14 16 14 16





Piena kvalitātei uzlabojoties / Improvement in milk quality:a) no bez�ķiras uz augstāko �ķiru / from sub-sort to higher sort

ieņēmumu palielinājums no piena kvalitātes uzlabo�anas /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 2163.24

b) no otrās �ķiras uz augstāko �ķiru / 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 1875.24

c) no pirmās �ķiras uz augstāko �ķiru / 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 1587.24

91LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

govju saimniecībā �ā 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 tre�ajāgrupā � lielākajās saimniecībās.

No 6. tabulas datiem izriet vairāki interpretējumi:1. modernā, mehanizētā piensaimniecībā no triju

līmeņu bāzes kvalitātes paaugstinā�anās līdz augstākai�ķirai parāda būtiskas at�ķirības ieņēmumu palieli-nājumā: 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 kvalitātespaaugstinā�anas 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 paaugsti-nā�anās lielāks 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 slauk�anas iekārtuatmaksā�anās

Piena dzesētāju un slauk�anas iekārtu atmaksā�anāslaiks tika aprēķināts divos variantos:


- pērkot un lietojot modernas �Alfa Laval� vai�Vestfālija� iekārtas,

- iegādājoties Rēzeknē ra�otās slauk�anas iekārtas,kas ir trīskārt lētākas, kā arī vienkār�as vai lietotasdzesē�anas iekārtas.

Kā redzams no 7. tabulā sakārtotajiem aprēķiniem:- dzesētāja atmaksā�anās laiks lielā mērā vai

visvairāk atkarīgs no pārējiem kvalitāti ietekmē-jo�iem faktoriem:

- piemēram, piecu govju saimniecībā, paaugstinotpiena kvalitāti no bez�ķiras uz augstāko �ķiru unslaucot 16 litru caurmērā dienā, jauns dzesētājsatmaksājas pusgada laikā, bet, ja no bez�ķiraslīmeņa izdodas sasniegt tikai I �ķiru, tad tādadzesētāja atmaksā�anās laiks pagarinās līdz 2gadiem,

- ja citu faktoru ietekmē piena kvalitāte paaugstināstikai par vienu līmeni � piemēram, no II �ķiras uz I�ķiru, tad dzesē�ana praktiski neatmaksājas;

- dzesētāja atmaksā�anās laiku ievērojami ietekmēgovju skaits jeb atdzesējamā piena daudzums:

- piemēram, govju skaitu saimniecībā palielinot nodivām līdz piecām, atmaksā�anās laiks saīsinās par60�70%;

- loģiski � būtiska ietekme arī izslaukuma palieli-nājumam:

- ja piecu govju saimniecībā gada izslaukums paaug-stinās no 5000 uz 6000 litriem, dzesētāja atmak-sā�anās laiks var saīsināties par 20�30%.

Tālāk tika veikti aprēķini par visa komplekta �slauk�anas un dzesē�anas iekārtu atmaksā�anāslaiku mazās � 2 līdz 5 govju un vidējās � 10 govjusaimniecībās. Aprēķini veikti diviem iekārtu kom-plektiem:

1) modernām slauk�anas un dzesē�anas iekārtām,kurām ir arī attiecīgas cenas;

2 govis / 2 cows 5 govis / 5 cows Izslaukums dienā, l

Yield of milk per day, l Izslaukums dienā, l

Yield of milk per day, l

Piena kvalitātes bāzes stāvoklis un sasniegtais līmenis

Basic and received levels of milk quality 14 16 14 16 Paaugstinot piena kvalitāti / Improvement in milk quality:

no bez�ķiras uz augstāko �ķiru / from sub-sort to higher sort 12.1 9.9 7.2 6.2

no II �ķiras uz augstāko �ķiru / from 2nd sort to higher sort 17.0 13.5 9.2 7.8

no I �ķiras uz augstāko �ķiru / from first sort to higher sort 28.7 21.5 12.7 10.7

no bez�ķiras uz I �ķiru / from sub-sort to first sort 833.3 124.1 27.3 22.1

no II �ķiras uz I �ķiru / from 2nd sort to first sort � � 151.5 91.9

7. tabula / Table 7Jauna dzesētāja atmaksā�anās laiks mēne�os, 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 day

85-94

92 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18

2) vietējām Rēzeknes rūpnīcas ra�otām iekārtām,kas ir stipri lētākas.

Aprēķinu rezultāti sakārtoti 8. un 9. tabulā.Analizējot un savstarpēji salīdzinot �o tabulu datus

var secināt, ka:- slauk�anas aparātu cenu at�ķirības ir trīskār�as,

bet ievērojamas tās ir arī piena dzesē�anas iekār-tām, tāpēc visa iekārtu komplekta cena modernaiaparatūrai ir 2.4 reizes augstāka nekā vietējora�ojumu iekārtām;

- pieņemts, ka aparātu jeb iekārtu tehnoloģiskā

kvalitāte neietekmē izslaukumu līmeni un abosvariantos tas ir vienāds;

- pieņemts, ka arī ar vietējām slauk�anas un dze-sē�anas iekārtām, precīzi ievērojot visus nosacī-jumus, var sasniegt piena kvalitātes augstāko�ķiru;

- pie tādiem nosacījumiem, ja sasniegtā piena kvali-tāte ir vienāda, moderno iekārtu atmaksā�anās laiksir divreiz ilgāks;

- iekārtu atmaksā�anās laiku visvairāk ietekmē govjuskaits ganāmpulkā jeb izslauktā piena daudzums:


Contents 2 5 10 Slauk�anas aparāta cena, LVL / Price of a milking machine, LVL 600 600 600

Dzesētāja cena, LVL / Price of a cooler, LVL: � mazai saimniecībai / for a small farm; � vidējai saimniecībai / for a middle farm;

175

�

175

�

175 350

Iekārtu kopējās izmaksas, LVL / Total costs of equipment, LVL 775 775 950

Piena ieguve mēnesī, l / Yield of milk per month, l 960 2400 4800

Piena cenas palielinā�anās, paaugstinot kvalitāti no bez�ķiras uz augstāko �ķiru, LVL / Increase in milk price from improvement in milk quality from sub-sort to higher sort, LVL

28.80 72.00 144.00

Abu iekārtu atmaksā�anās laiks mēne�os / Period of repayment for both equipment, months 26.7 10.8 6.6

8. tabula / Table 8Modernu slauk�anas un piena dzesē�anas iekārtu atmaksā�anās laiks

mazās un vidējās saimniecībāsPeriod of repayment for advanced milking machines and milk coolers on small- and middle-size farms


Contents 2 5 10 Slauk�anas aparāta cena, LVL / Price of a milking machine, LVL

200

200

200

Dzesētāja cena, LVL / Price of a cooler, LVL

120 120 240

Iekārtu kopējās izmaksas, LVL / Total costs of the equipment, LVL

320 320 440

Piena ieguve mēnesī, l / Yield of milk per month, l

960 2400 4800

Piena cenas pieaugums, paaugstinot kvalitāti LVL t-1 / Increase in price of milk from quality improvement, LVL t-1: � no bez�ķiras uz augstāko �ķiru (a) / from sub-sort to higher sort (a) � no bez�ķiras uz I �ķiru (b) / from sub-sort to first sort (b)

28.80 19.20

72.00 48.00

144.00 96.00

Iekārtu atmaksā�anās laiks, mēne�os / Period of repayment, months: � (a) � (b)

11.1 16.7

4.4 6.7

3.0 4.6

9. tabula / Table 9Vietējo (Rēzeknes) slauk�anas un piena dzesē�anas iekārtu atmaksā�anās laiks mazās un vidējās saimniecībās

Period of repayment for domestic (Rēzekne) milking machines and coolers on small- and middle-size farms


85-94

93LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

ja modernas iekārtas 10 govju saimniecībā atmak-sājas 6�7 mēne�os, tad piecu govju mazā saim-niecībā atmaksā�anās 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 �ādu analīzi pētījums netika pārtraukts,jo izslaukuma līmenis specializētās saimniecībāssvārstās diezgan pla�ās robe�ās un saimniecībasattīstības plāno�anā saimniekam ir svarīgi zināt, kāmainās iekārtu atmaksā�anās laiks, mainoties govjuganāmpulka produktivitātei. �ādi aprēķini sakārtoti10. tabulā.

No �īs � 10. tabulas � datiem redzams, ka paaug-stinoties izslaukumam par 2000 kg no govs jeb par42.8%, modernu iekārtu atmaksā�anās laiks saīsināspar 29%, bet vietējo iekārtu � par tre�daļu.

�ie aprēķini, protams, neparāda visu izmaiņu ekono-misko rezultātu, jo augstāks izslaukums var būt saistītsar papildizmaksām.

Galvenie secinājumi1. Uzlabojot piena kvalitāti no bez�ķiras uz aug-

stāko �ķiru, ja izslaukums normāls (5000�6000 litri nogovs gadā), papildieņēmumi mazā 5 govju saimniecībāvar sasniegt 700�800 LVL, bet lielākos ganāmpulkos(16�30�50 govju) �ie papildieņēmumi var sasniegtattiecīgi 1700�1800 LVL, 5000 un 9000 LVL.

2. Summārā ekonomiskā efektivitāte veidojas no


10. tabula / Table 10Slauk�anas un dzesē�anas iekārtu atmaksā�anās laiks atkarībā no izslaukuma līmeņa 10 govju saimniecībā

Period of repayment for milking machines and milk coolersdepending on the milk yield level on farms with 10 cows

izslaukuma līmeņa, papildieņēmumiem par augstākaskvalitātes pienu un no darba ra�īguma 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 slauk�anu, summārais gadaefekts var paaugstināties par 50% un vairāk.

Summārā ekonomiskā efektivitāte palielinās, palieli-noties govju skaitam saimniecībā.

3. Slauk�anas un piena dzesē�anas iekārtu atmak-sā�anās laiks saīsinās triju faktoru ietekmē:

- paaugstinoties piena kvalitātei no bez�ķiras vaino II �ķiras uz augstāko �ķiru, vai ekstra klasei;

- palielinoties govju skaitam saimniecībā;- paaugstinoties govju produktivitātei.Pastāvot �o nosacījumu jeb faktoru optimālai sakri-

tībai, slauk�anas un dzesē�anas iekārtas var atmaksāties3�4 mēne�u laikā, un pēc tam vairākus vai daudzusgadus var dot peļņu.

Literatūra1. Instruction book IC and IC/P. (2001) Alfa Laval

Agri, 28 pp.2. Kreilis, M. (1996) Piena kvalitātes programma.

Ozolnieki: LLKC, 42 lpp.3. Laurs, A., Priekulis, J. (2001) Mūsdienīga piena

ra�o�ana. LLU Ulbrokas zinātnes centrs, 345 lpp.

85-94

Izslaukums no govs gadā Yield of milk per year Rādītāji

Contents 5110 5840 6570 7300 Izslaukums no govs dienā, l / Yield of milk per day, l

14 16 18 20

Vietējo slauk�anas un dzesē�anas iekārtu cenu summa, LVL / Total price of domestic milking machines and coolers, LVL 440 440 440 440

Modernu slauk�anas un dzesē�anas iekārtu cenu summa, LVL / Total price of advanced milking machines and coolers, LVL 950 950 950 950

Piena ieguve mēnesī, l / Yield of milk per month, l 4200 4800 5400 6000

Ieņēmumu pieaugums mēnesī no piena cenas palielinā�anās tā kvalitātei paaugstinoties no bez�ķiras uz augstāko �ķiru, LVL / Increase in income from the milk price rise from improvement in milk quality from sub-sort to higher sort, LVL

126.00 144.00 162.00 180.00

Iekārtu atmaksā�anās laiks, mēne�os / Period of repayment, months: � vietējās iekārtas / domestic equipment � modernas iekārtas / advanced equipment

3.5 7.5

3.0 6.6

2.7 5.9

2.4 5.3

Modernu iekārtu atmaksā�anās laiks, % / Period of repayment for advanced equipment, % 100.0 88.0 78.7 70.7

94 LLU Raksti 12 (308), 2004; 1-18


4. 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 slauk�anas un dzesē�anas iekārtu cenas

un tehniskie raksturojumi. (2003) Latvijas lauksaim-niecības konsultāciju centra (LLKC) atsevi�ķa,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.

85-94

95LLU Raksti 12 (307), 2004; 1-18

LLU Raksti Nr. 12 (307)Atbildīgais redaktors Valdis Klāsens

Parakstīts iespie�anai 28.07.2004.Iespiests Jelgavas tipogrāfijā

Jelgavā, Raiņa ielā 27

http://www.llu.lv

Documents

Latvijas Lauksaimniecības universitātes raksti nr. 12 (307 ...llufb.llu.lv/proceedings/n12/llu-raksti-nr12.pdf · LLU Raksti (Proceedings of the Latvia University of Agriculture)