Kuivikevaihtoehtojen laboratoriotestaus

Kuivikkeiden käytettävyys kotieläintiloilla varmistetaan vain käyttämällä niitä aidoissa olosuhteissa. Ennen käyttökoetta on kuitenkin haarukoitava vaihtoehdoista parhaat materiaalit, varmistamalla niiden käyttökelpoisuus ja turvallisuus. Siksi tarvitaankin ensin laboratoriotestejä ennen varsinaista pilottikoetta kotieläintilalla (Kuva 1, 2 ja 3). Esimerkiksi erilaiset taudinaiheuttajat tulee olla poissuljettuja ja käyttökokeesta ei saa koitua pilottitilalle taloudellisia tai tuotannollisia ongelmia. Hankkeen laboratoriotestit suoritetaan SeAMK:n Agrolabrassa.

Testattavaksi määräytyi neljä pääominaisuutta, joiden avulla saadaan hyvä vertailupohja: 1) Kuivapaino 2) Tilavuuspaino 3) Vedenpidätyskyky ja 4) pH. Lisäksi materiaaleista tehdään aistinvaraiset havainnot ulkonäöstä, pölyävyydestä, hajusta ja väristä.

Kuva 1. Millaiset ovat hyvän broilerikuivikkeen ominaisuudet ja millainen on käytössä toimiva materiaali ja kuivikkeen muoto? Laboratoriotesteissä on mukana monen näköistä ja muotoista materiaalia, sivuvirta-aineksesta valmiisiin kuivikkeisiin.  

Testattavat ominaisuudet ja menetelmät valikoituivat helpon toistettavuuden ja aiempien kuiviketutkimusten perusteella. Vedenpidätyskyvylle ja pH:n määritykselle ei löytynyt varsinaisesti standardoituja menetelmiä, mutta mukailemme aiempia tutkimusmenetelmiä, esimerkiksi TURVEKE-hankkeessa (https://www.luke.fi/fi/projektit/turveke) käytettyjä menetelmiä (Kuva 2 ja 3).

Kuiva-ainepaino ja tilavuuspaino ovat apuna vedenpidätyskyvyn laskemisessa ja antavat tärkeitä kuvailevia tietoja materiaalista (Taulukko 1, Kuva 4 ja 5). Tulosten perusteella voidaan arvioida, paljonko materiaalia pitäisi käyttää, jotta broilerihalliin saadaan hyvä ja peittävä 5–10 cm kuivikepohja. Tietojen perusteella voidaan arvioida myös varastoinnin tarvetta ja soveltuvuutta tilakalustolla levittämiseen.

Vedenpidätyskyky ja happamuus ovat kaksi oleellisinta tietoa. Kuivike toimii eräänlaisena broilereiden vaippana 37 vrk:n ajan. Sen tulee olla kuiva ja miellyttävä, vaikka imeekin kosteutta ja likaa. Lisäksi sen tulee olla antimikrobinen, parantaa eläinterveyttä ja vähentää ammoniumin (typen) haihduntaa. Makuualustan happamuuden on havaittu olevan yhteydessä erilaisten taudinaiheuttajien, ammoniakin haihtumisen ja muun mikrobiologisen aktiivisuuden kanssa. Turpeen erinomainen antimikrobisuus ja ammoniakkipäästöjä estävä ominaisuus on osin todettu olevan matalan pH:n ansiota. Broilerinkuiviketutkimuksissa kuivikemateriaalit, joilla on neutraali (6–8) pH, on havaittu lisäävän ammoniakin haihtumista, mikrobien kasvua ja eläinten terveysongelmia.

Kuva 2. Tilavuuspainon ja vedenpidätyskyvyn mittaaminen. A) Tilavuuspaino mitataan ottamalla litra materiaalia ja punnitsemalla sen paino. B) Mitattu massa laitetaan pesupussiin, joka läpäisee veden, mutta josta pienipartikkelinen kuivike pääse pois. C) Pesupussissa oleva materiaali on 7 L vesihauteessa 24 h. Varmistetaan, että pesupussi on varmasti veden alla vedenimeytyskokeen ajan. D) 24 h jälkeen pesupussi nostetaan varovasti valumaan. Pesupussia ei saa puristella, sillä halutaan tietää materiaaliin imeytyneen veden määrä. Annetaan valua noin 20 min, jolloin kaikki irtovesi valuu pois. Tämän jälkeen pesupussi ja märkä massa punnitaan.

Selittäväksi tekijäksi on nimetty turpeen puskurikyky. Uloste on emäksistä, mikä hiljalleen nostaa kuivikkeen pHta. Neutraaleilla materiaaleilla ei ole kyseistä puskurikykyä, jolloin erilaiset ongelmat lisääntyvät. Turpeen happamuus jarruttaa ulosteen emäksistä vaikutusta ja siten hillitsee ongelmia.

Kuva 3: pH-määritys. A) Testattavaa materiaalia mitataan dekantterilasiin 12,5 g, jonka jälkeen B) lisätään 50 ml (g) tislattua vettä, seosta sekoitetaan noin 1 min. Veden annetaan imeytyä ja liuottaa materiaalia 20 min, jonka jälkeen C) sekoitetaan seosta noin 1 min. D) Neste imusuodatetaan kuivikemateriaalista Büchner-suppilon, Erlenmeyer-pullon (imupullo), Wulffin-pullon ja alipainepumpun avulla. Imupulloon valunut neste kaadetaan koeputkeen ja E) happamuus mitataan siitä pH-mittarilla.   

Saatava aineisto ja niiden käyttö

Sen lisäksi, että hankkeessa saadaan kattava tieto markkinoilta saatavista kuivikkeista ja materiaaleista, saadaan materiaaleista myös vertailtavaa dataa (Taulukko 1). Dataa voidaan vertailla tilastollisesti toisiinsa, jolloin saadaan arvioita esimerkiksi pH:n ja vedenpidätyskyvyn eroista. Perinteinen aritmeettiseen keskiarvoon pohjaavalla vertailulla voidaan tehdä alustavia vertailuja turpeeseen. Helpoiten vertailu tapahtuu kuvaajia käyttämällä (Taulukko 1, Kuva 4 ja 5).

Taulukko 1. Otanta hankkeen laboratoriokokeissa saaduista pH, vedenpidätyskyvyn, tilavuuspainon ja kuiva-ainepitoisuuksien keskiarvoista.

Vertailu pelkän keskiarvon perusteella ei kerro vielä materiaalien ominaisuuksien kelpoisuudesta kuivikkeeksi. Niiden avulla voidaan vain arvioida löyhästi materiaalien ominaisuuksien samankaltaisuutta tai erilaisuutta. Lopullinen tilastoanalyysi tehdään SPSS-ohjelmalla.

Kuva 4. Otos hankkeen materiaaleista ja niiden vedenpidätyskyky (H2O g/KA-g) ja pH- mittaustuloksista. Heikoin vedenpidätyskyky on puuhakemädätteellä ja paras Biolan Mix -kuivikkeella.  

Kuva 5. Otoksen tilavuuspainot (g/l) ja kuiva-aine-%. Suurimmat tilavuuspainot ovat olkipelletillä, puukutteripelletillä ja olkipellettirouheella. Turpeeseen verrattuna ne ovat selvästi raskaampia. Tilavuuspaino vaikuttaa säilytykseen, massan peittävyyteen ja levitykseen. KA-% perusteella voidaan arvioida massan siirreltävyyttä ja pölyävyyttä.

Turpeen pH:n keskiarvo asettui kokeissamme arvoon 3,75 ja vedenpidätyskyky 5,79 g/KA-g. Otannan pHn vaihteluväli on 3,75–9,39 ja vedenpidätyskyvyn vaihteluväli 1,91–6,94 g/KA-g. Alustavasti voidaan sanoa, että eri materiaalien jakaumat ovat suuria. Esimerkiksi puuhakemädätteellä on hyvin korkea pH ja vedenpidätyskyky verrattain matala. Lisäksi sen partikkelikoko oli kohtalaisen suurta ja terävää, joten se ei sovellu pehmikkeeksi eikä herkille jaloille.  Voidaan lähtökohtaisesti arvioida, että sen ominaisuudet vaatisivat paljon prosessointia, jotta siitä saataisiin toimiva kuivike.

Sen sijaan Biolanin Mix vaikuttaa alustavien kokeiden perusteella lupaavalta. Keskiarvokuvaajia (Kuva 4 ja 5) vertaamalla voidaan havaita samankaltaisuuksia turpeen kanssa. Biolanin Mix on päätetty ottaa mukaan marraskuussa alkavaan pilottikokeeseen testien perusteella.

Laboratoriotestaukset jatkuvat sitä mukaan, kun uutta testattavaa materiaalia saadaan. Lopulliset tulokset saadaan vuoden 2023 aikana. Pilottitilakokeet pyörivät suunnitelmien mukaan ainakin vuoden 2022 loppuun asti.