Výroba krmiva pre zvieratá sa týka spracovania rôznych surovín na splnenie ich nutričných požiadaviek na základe poznatkov o výžive zvierat a strojárstve. Od nástupu mlynov na výrobu krmív sa na implementáciu rôznych techník výroby krmív využívalo mnoho technológií, ktoré pomáhajú udržateľne vyrábať vyvážené, nákladovo - efektívne a vysokokvalitné krmivo. V priebehu rokov sa vyvinulo úsilie na ďalšie posilnenie environmentálnej, sociálnej a ekonomickej udržateľnosti výroby krmív prostredníctvom rôznych technologických inovácií.
Vývoj v odvetví výroby krmív zohral za posledných 100 rokov dôležitú úlohu pri zlepšovaní živočíšnej výroby na celom svete. Od vzniku závodov na výrobu krmív bol proces výroby krmiva vybudovaný vývojom rôznych technológií. Súčasné technológie, ako je formulácia najnižších nákladov, modelová aplikácia, NIR, automatizované riadenie sú prospešné na zlepšenie efektívnosti závodov na výrobu krmív. V budúcnosti bude tento postupný pokrok pokračovať, poháňaný novým vývojom v oblasti informačných a digitálnych technológií. Inovácie, ako sú veľké dáta, strojové učenie a internet vecí, zvyšujú digitalizáciu a kontrolu krmív, pretože umožňujú výrobniam krmív lepšie monitorovať celý výrobný proces a pomáhajú im pri rozhodovaní a riadení závodov. Aplikácia presnej výživy umožňuje výrobniam krmív poskytovať rôzne diéty na miešanie v reálnom čase, aby sa splnili požiadavky na živiny na účely udržateľnej produkcie. Odľahčená výroba, kde sú operácie výroby krmív plne automatizované, je nastavená na zvýšenie efektivity a zníženie ľudských chýb. Tieto nové technológie sa skombinujú a použijú na ďalšie zlepšenie výroby krmív. Zvýšením presnosti a jednotnosti konečného krmiva a znížením rizika chýb to v konečnom dôsledku povedie k efektívnejšej výrobe produktov na jednotku dodanej výživy, aj na jednotku použitej energie.
Živočíšna výroba zaznamenala od začiatku 20. storočia rýchlu intenzifikáciu v sektore živočíšnej výrobe. Rýchla intenzifikácia bola čiastočne spôsobená pokrokom v genetike a manažmente fariem, ale bola podporená aj pokrokom vo výžive a v metodológii výroby krmív a dodávaní živín zvieratám. Živočíšna výroba je skutočne veľmi závislá od odvetvia výroby krmív ako celku, keďže náklady na krmivo predstavujú približne 70 % celkových nákladov farmy v závislosti od kolísania cien energie. Výroba krmiva v komerčnom závode na výrobu krmív je komplexný proces, založený na výžive zvierat a princípoch strojárstva.
Ako zjednodušené reprezentácie reality môžu modely zachytiť kľúčové črty a pomôcť pochopiť a kvantifikovať problémy reálneho sveta? Prístupy matematického modelovania, ako sú empirické modely a mechanické modely, sa vo vede implementujú na pochopenie a simuláciu reakcií zvierat na zmeny vo výžive, genetike a životnom prostredí. Niektoré modely týkajúce sa rastu zvierat boli spracované počítačom, pričom sa využívajú počítače na implementáciu matematických rovníc reprezentujúcich relevantné koncepty a poznatky prostredníctvom logických procesov. Tieto softvérové aplikácie môžu pomôcť pri rozhodovaní o komerčnej produkcii a výžive zvierat. Spomedzi mnohých funkcionalít dokáže simulovať (napríklad) rast zvierat, aby poskytoval biologické a ekonomické ukazovatele výkonnosti, pričom možno zvážiť rôzne faktory ovplyvňujúce produkciu v praxi, ako sú genetické parametre, zloženie diéty, životné prostredie, atď. Existujú aj iné počítačové modely. Tento typ modelu je užitočným nástrojom pre krmovinársky priemysel, pretože poskytuje pokročilý prístup k optimalizácii objektívnej funkcie pri zložení krmiva. Takéto modely, ktoré zohľadňujú potenciálnu rýchlosť rastu genotypu, obsah živín v ponúkaných krmivách a obmedzenia kladené na zvieratá prostredím a samotným krmivom, môžu byť integrované s modelom formulácie najnižších nákladov, aby sa dynamicky maximalizoval zisk. Takáto integrácia modelov (od jednoduchých po komplexné) do formulácie krmiva a procesu formulácie najnižších nákladov umožnila krmivárskym spoločnostiam optimalizovať a presne zmerať obsah živín vo vyrábanom krmive na konkrétny cieľ v nadväzujúcich systémoch živočíšnej výroby.
Ďalší posun smerom ku koncepcii presného dodávania živín bol dosiahnutý príchodom blízkej infračervenej spektroskopie (NIRS). Blízke infračervené svetlo označuje infračervené svetlo s vlnovou dĺžkou od 780 do 2 500 nm, ktoré je mimo rozsahu viditeľného svetla s vlnovými dĺžkami od 400 do 700 nm. Odrazené blízke infračervené svetlo z predmetu môže odvodiť chemické zloženie vzorky rôznymi chemickými väzbami, najmä vodíkovými väzbami. Táto charakteristika blízkeho infračerveného svetla ho robí užitočným pre analýzy kŕmnych zložiek a zloženia kŕmnych zmesí. Reflexná spektroskopia v blízkej infračervenej oblasti sa používa pri výrobe krmiva na určenie rôznych charakteristík kŕmnych zložiek a produktov, ako je ich chemické zloženie, energetická hodnota a stráviteľnosť. V porovnaní s konvenčnou mokrou chemickou analýzou spôsobila NIRS revolúciu v priemysle krmív, pretože predstavuje nedeštruktívnu metódu, ktorá je rýchla, lacná, spoľahlivá a zachováva integritu vzoriek. NIRS je teda účinným riešením na rýchle a nedeštruktívne odhadnutie zloženia živín pre širokú škálu kŕmnych zložiek, čo môže pomôcť zlepšiť kvalitu kŕmnych produktov pre zvieratá. Aplikácia technológie NIRS v krmivárskom priemysle umožňuje presnejšie splniť požiadavky na výživu zvierat.
Automatizované ovládanie
Zlepšenie efektívnosti výroby krmív, ktorá zahŕňa komplexné výrobné procesy, je hlavným problémom závodov na výrobu krmív. Aplikácia technológie riadenia procesov zohráva kľúčovú úlohu vo výrobných systémoch na zlepšenie konkurencieschopnosti moderného globálneho krmivárskeho priemyslu. Automatizované riadenie bolo prvýkrát zavedené do krmivárskych závodov v 70. rokoch 20. storočia, čo bol míľnik, ktorý zmenil spôsob výroby krmív. Automatizované ovládacie prvky monitorujú a riadia výrobné procesy, pričom sú závislé od kombinácie hardvéru a softvéru, ako sú programovateľné logické ovládače, distribuované riadiace systémy a počítačové numerické riadiace systémy. Automatizované riadenie môže byť vhodné na riešenie priemyselných úloh, ktoré sú jednoduché, opakujúce sa, dobre definované a a priori známe úlohy. K dnešnému dňu bola táto automatizačná technológia aplikovaná v mnohých komponentoch riadenia procesu výroby krmiva, vrátane logistiky príjmu prísad, charakteristík veľkosti častíc mletej prísady, dávkovania a miešania, prípravy peliet, extrúzie, aplikácií po peletovaní, riadenia procesu a logistika dodávky krmiva. V dôsledku toho, s implementáciou automatizovaného riadenia v krmivárňach, je na výrobu krmív potrebných menej ľudských operátorov a prirodzene menej možných chýb.
Inline NIR (tiež označované ako online NIR) je možným riešením problému analýzy v reálnom čase a úspešne sa používa v mnohých oblastiach. V porovnaní s NIR môže Inline NIR automaticky a postupne získavať odrazené spektrá v blízkej infračervenej oblasti čiastkových vzoriek z prichádzajúcej dávky. Napríklad Inline NIR môže byť nastavená tak, aby zisťovala variabilitu živín v procese prijímania, alebo v ideálnom prípade, medzi jednotlivými zložkami pri ich vážení, čo umožňuje úpravu formulácií na nápravu nerovnováhy. Podobne by sa Inline NIR dala použiť aj neskôr vo výrobnom procese na sledovanie jednotnosti polotovarov alebo hotových výrobkov. Z hľadiska prekážok implementácie existuje okrem nákladov na zriadenie aj zásadnejší problém mnohých závodov na výrobu krmív. Súčasné konštrukcie mlynov sa zvyčajne nehodia na inštaláciu a používanie Inline NIR. Úvahy o zmene dizajnu pre nové závody na výrobu krmív by teda boli prospešné na vytvorenie priestorov pre inštaláciu Inline NIR v budúcnosti. Výzvy pri aplikácii Inline NIR pozorované v iných oblastiach zahŕňajú nepresnú reprezentáciu pre jednobodové Inline NIR kvôli vysoko heterogénnym vzorkám, čistotu sondy, ktorá ovplyvňuje výsledky Inline NIR, a citlivosť meraní NIR vzhľadom na životné prostredie a najmä na okolité prostredie.
Internet vecí označuje globálnu sieťovú infraštruktúru so schopnosťami samokonfigurovania, štandardnými protokolmi a inteligentnými rozhraniami, ktoré umožňujú prepojeným fyzickým a virtuálnym „veciam“ (alebo systémom) bezproblémovú výmenu informácií. Infraštruktúra internetu vecí pozostáva z rôznych prvkov, ako je hardvér na zber údajov, prepojenia na prenos údajov, softvér na správu údajov a používateľské rozhrania na interakciu so systémom internetu vecí. Výskumníci navrhli, že internet vecí má transformačný potenciál pre farmy rôznych druhov zvierat, keďže technológie internetu vecí umožňujú komunikáciu medzi farmárskymi senzormi, zariadeniami a vybavením, čo vedie k efektívnemu zberu údajov a zlepšenému rozhodovaniu a automatizácii. Aj keď v súčasnosti chýbajú komplexné údaje o celosvetovej úrovni prijatia internetu vecí vo výrobe krmív, krmivárne môžu ťažiť z takýchto technológií, čo dokazujú pokroky z iných výrobných oblastí. Komerčná výroba krmív zahŕňa celý rad procesov, siahajúcich od príjmu prísad až po hromadné nakladanie a expedíciu, s koordináciou medzi rôznymi oddeleniami v rámci závodov na výrobu krmív, ako je výroba a kontrola kvality. Vzhľadom na zložitosť výrobného reťazca môže aplikácia internetu vecí v krmivárňach okrem udržateľnosti viesť k zlepšeniam vrátane energetickej efektívnosti výroby krmív, údajov, životného prostredia a odpadového hospodárstva. Tieto zlepšenia by pomohli výrobniam krmív zvýšiť stupeň digitalizácie výroby krmív. Nedávna štúdia uvádza integráciu systému internetu vecí do výroby kŕmnych zmesí a premixov.
Koncept vedeckých inovácií je rozhodujúci pre budúcnosť produkcie bielkovín. V súčasnosti sú najväčšie potreby v krmivárskom priemysle zlepšiť úžitkové vlastnosti zvierat (napr. pomer krmiva k hmotnosti a prírastku, inteligentné krmivo pre výživnejšie živočíšne produkty), minimalizovať náklady (napr. lacnejšie základné zložky) a maximalizovať efektivitu výroby krmiva (napr. prísady a procesy vrátane fermentácie v tuhom stave, ktoré umožňujú rýchlejšiu produkciu). Zatiaľ čo tradičné krmivá sa naďalej používajú vo vysokých dávkach, nové krmivá sa teraz bežne zavádzajú do receptúr krmiva pre zvieratá. Na optimalizáciu a hodnotenie pokračujúceho vývoja efektívneho a udržateľného pokroku sa používa celý rad inovatívnych aplikácií. Nové technológie, ako je nutrigenomika, odhaľujú vzťah medzi živinami v krmivách a génovou expresiou. Nutrigenomika umožní priemyslu identifikovať krmivá, ktoré môžu pomôcť zvieratám dosiahnuť ich genetický potenciál priamym ovplyvnením génov zodpovedných za rýchlosť rastu, kvalitu mäsa a prevenciu chorôb.
Presná výživa znamená presné prispôsobenie prísunu živín potrebám jednotlivých zvierat. Môže sa považovať za aplikáciu precízneho chovu hospodárskych zvierat vo výžive a manažmente, ktorej cieľom je dosiahnuť, aby bola výroba ekonomicky, environmentálne a sociálne udržateľná. Presná výživa by mala zahŕňať päť základných prvkov:
Výskumníci vynaložili úsilie na určenie presnej charakterizácie kŕmnych zložiek a identifikáciu požiadaviek na živiny rôznych druhov zvierat v rôznych štádiách. V porovnaní s dojnicami a ošípanými je však náročné uplatniť stratégiu presnej výživy v sektore hydiny. Vzhľadom na veľký počet jedincov v kŕdli a relatívne malé množstvo prijímaného krmiva je problém prideliť presné množstvo krmiva obsahujúceho vyvážené živiny tak, aby vyhovovalo požiadavkám jedincov. Výrobne krmív budú hrať dôležitú úlohu pri úspešnom zavádzaní stratégií presnej výživy na farmách.
doc. Ing. Mária Chrenková, CSc., Ing. Zuzana Formelová, PhD., NPPC - Výskumný ústav živočíšnej výroby Nitra
