CC BY
91
УДК 631.171
ОБОСHОВAHИЕ КGHСТPУКТИВHG-ТЕХHGЛGГИЧЕСКGЙ СХЕМЫ И nAPAMETPGB PAСТИЛЬHИ ДЛЯ ПPGPAЩИВAHИЯ СЕMЯH СGИ
Ю.Б. КУРКОВ, доктор технических наук, зав. кафедрой
В.З. РЕМЕНЕВ, доцент
Т.П. КУЛАГИНА, старший преподаватель
Дальневосточный ГАУ
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье обосновано использование пророщен-ных семян сои при кормлении сельскохозяйственных животных. Приведена конструктивно-технологическая схема растильни и результаты экспериментальных исследований по обоснованию технологических параметров процесса проращивания зерна сои. Определены его оптимальные условия.
Ключевые слова: зерно сои, проращивание, растильня, условия проращивания.
Изготавливаемые сегодня кормовые смеси плохо сбалансированы по элементам питания и, в частности, по белку и витаминам, что приводит к снижению продуктивности животных. Повысить питательную ценность корма можно путем введения сои и продуктов её переработки. Однако в сыром виде соя содержит ряд антипитательных веществ, поэтому включение её в рационы в неподготовленном виде не эффективно [1, 2]. В то же время, применяемые технологии переработки сои на кормовые нужды не отвечают современным требованиям по качеству приготавливаемого продукта, энергоемки и требуют больших капитальных вложений [3].
Один из перспективных способов подготовки сои к скармливанию сельскохозяйственным животным - проращивание и использование проросшего зерна при изготовлении рассыпных и прессованных кормовых смесей, а также комбикормов-концентратов [3]. Исследования показали, что активность ингибиторов трипсина и химотрипсина при прорастании семян снижается, содержание белка практически не меняется и находится на уровне 40.. .45 %, а маслиничность, хотя и уменьшается, но остается на достаточно высоком уровне (10.15 %) [4].
В связи с изложенным целью наших исследований было повышение эффективности процесса проращивания соевых бобов путем разработки растильни и обоснования технологических параметров процесса проращивания.
Условия, материалы и методы. Общая методологическая основа исследований - использование системного подхода, обеспечивающего рассмотрение процесса проращивания с учетом взаимосвязей качества проросших семян с технологическими и конструктивными параметрами растильни. Исследования проводили на пилотной установке, позволяющей менять параметры варьируемых факторов в заданных пределах, с использованием методов планирования многофакторных экспериментов и математического моделирования. Анализ и обработку результатов осуществляли с помощью методов математической статистики. В качестве исходного сырья использовали сою сорта «0ктябрь-70».
В результате обработки априорной информации, поисковых исследований и отсеивающего эксперимента выявлено, что наибольшее влияние на исследуемый процесс проращивания сои оказывают продолжительность Достижения науки и техники АПК, №07-2010 __
проращивания (Д), влажность зерна (W), температура в слое зерна (Т) и высота слоя (Н). Влажность слоя семян изменяли в пределах 70...90 % путем варьирования частоты и времени орошения. Изменение температуры от 20 до 30 °С бобов осуществляли включением или выключением системы кондиционирования воздуха. Продолжительность проращивания варьировали в пределах 3.5 суток, высоту слоя - от 50 до 150 мм. В качестве критериев оптимизации процесса были приняты удельный прирост массы замоченного зерна - Am, кг/кг (отклик Y1) и удельное содержание витамина С в пророщенных семенах - С, мг/г (отклик Y2), определяемые по общепринятым методикам.
Исходя из поставленной задачи и с учетом требований к плану эксперимента был выбран Д-оптимальный план Кифера [6].
После получения адекватных математических моделей процесса определяли координаты оптимума.
Для этого был проведен поиск компромисса между двумя критериями оптимизации, так как на поверхность отклика одного из них налагаются ограничения другого. Поиск компромиссного решения задачи нахождения оптимальных значений уровней факторов для нескольких критериев осуществляли с использованием метода Па-рето-оптимального решения (программа KPS).
Результаты и обсуждение. Анализ существующих конструкций устройств для проращивания зерна показал, что они имеют ряд недостатков, к которым относятся, плохая приспособленность к техническому обслуживанию, низкая механизация процесса уборки проросшего зерна, сложность и большая энергоемкость конструкций [3, 5]. В то же время проращивание зерна сои значительно отличается от проращивания зерна пшеницы и ячменя. В частности, его следует проводить без доступа света, при высокой влажности и низкой концентрации углекислого газа внутри растильни.
Набор машин и оборудования для проращивания соевого зерна должен обеспечивать соблюдение заданных агротехнических параметров, поточность выполнения технологических операций, взаимодействие всех устройств между собой и с технологической линией приготовления и раздачи кормовых смесей.
В схему разработанной растильни для проращивания сои (см. рисунок) включено оборудование для замачивания семян, их дозированной подачи и равномерной закладки, для подачи чистой воды, сбора и очистки использованной загрязненной воды, управления воздушной средой, увлажнения проращиваемых бобов. Основной элемент этой схемы - поверхность проращивания бобов (вегетационная поверхность), на которой происходит рост и развитие проростков. Она состоит из пяти участков, каждый из которых выполнен из перфорированных листов нержавеющей стали. Система перемещения проращиваемого зерна по участкам вегетационной поверхности в растильне представлена в виде блока цепочно-скребковых транспортёров и замкнута.
Для контроля содержания углекислого газа внутри растильни предусмотрен датчик и связанная с ним система автоматического включения устройства кондиционирования воздуха.
Работает установка следующим образом. В бункер
Рис. Конструктивно-технологическая схема растильни для проращивания сои:__- чистая вода; 0—_ - замоченные соевые бобы;____- кондициони-рованный воздух; ____- проращиваемые соевые бобы;_______ - прора-
щённые соевые бобы; _д__. - использованная вода; -очищенная вода; 1 - бункер для замачивания зерна, 2 -дозатор, 3 - пассивный разравниватель, 4 - блок цепочно-скрёбковых транспортёров, 5 - перфорированныеми днища, 6 - единым приводом, состоящим из электродвигателя, червячного редуктора и блока цепных передач, 7 - систему орошения, 8 - форсунки, 9 - центробежный очиститель загрязненной воды, 10 - система кондиционирования воздуха (включает кондиционер и воздуховоды).
замачивания зерна 1 сначала подается предварительно очищенное, промытое и продезинфицированное зерно сои, затем вода из системы орошения. В течение 20...24 часов соя замачивается. По истечении этого времени зерно дозатором 2 с заданным расходом подается на перфорированное днище 5 верхнего транспортера 4 и скребками перемещается по ходу движения ленты транспортера. Равномерность его распределения по ширине и высоте обеспечивает применение пассивного разравнивателя 3, установленного с возможностью изменения высоты перемещаемого слоя. После загрузки верхнего вегетационного участка транспортер выключается. Далее периодически проводится орошение и кондиционирование проращиваемого слоя для поддержания заданной влажности, температурного и газо-воздушного режима. После полива вода стекает в нижнюю часть установки и подается в центробежный очиститель жидкости 10, где осуществляется её фильтрация с целью дальнейшего использования.
Через сутки включается привод скребковых транс-
портеров и проращиваемая масса перемещается на следующий ярус. При этом происходит ее ворошение, что увеличивает равномерность прорастания зерна в слое. Благодаря высокой влажности бобов и переплетению ростков между собой семена при перемещении не повреждаются. Одновременно включается дозатор замоченного зерна и подается его новая порция. По окончании цикла проращивания (5 суток) зерно выгружается на сборный транспортер линии смешивания кормов. Длина и ширина вегетационной поверхности устанавливаются с учетом обеспечения суточной потребности в пророщенном зерне.
После реализации эксперимента по матрице плана и обработки результатов были получены следующие математические зависимости изменения показателей удельного прироста массы замоченного зерна и удельного содержания витамина С от основных технологических факторов:
Ат = [-10359-626Д + 189,4^+282-Т+3,74-Н+
6,6Д,М+15,6-ДТ+1,82-ДН-1,31М2-6,52Т2- 0,04-Н2]-10-3
С = [7900-14000Д-190^+1960Т+66Н+ 10-ДМ-80ДД+10-ДН-1,2М-Н+3,6Т-Н + 1200-Д2-36-Т2- 0,36 -Н2] ■10-5
Анализ коэффициентов частной и выборочной корреляции показал, что наибольшее влияние на процесс проращивания соевого зерна оказывают продолжительность проращивания Д (фактор Х1) и толщина слоя Н (фактор Х4).
В результате решения поставленной задачи мы установили следующие оптимальные значения независимых переменных, влияющих на критерии оптимизации: продолжительность проращивания - Д = 5 дней; влажность зерна - W = 90 %; температура в слое зерна - Т = 28 °С; высота слоя зерна - Н = 140 мм.
Выводы. Проращивание соевого зерна наиболее целесообразно осуществлять на установках с замкнутой транспортной системой перемещения зерна, устройствами вентиляции и орошения.
Оптимальные условия проращивания сои - продолжительность Д = 5 суток, влажность W = 90 %, температура в слое зерна Т = 28 оС, высота слоя Н = 140 мм. При этом удельный прирост массы замоченного зерна равен 1,789 кг/кг, а удельное содержание витамина С - 0,194 мг/п
Использование разработанной растильни позволяет обеспечить поточность выполнения технологической операции проращивания соевого зерна и соблюдение заданных агротехнических параметров
Литература.
1. Бегеулов М.Ш. Основы переработки семян сои. - М.: ДеЛи принт, 2006. - 181 С.
2. Повышение биологической ценности семян сои пищевого назначения / В.С. Петибская, О.М. Шабалта, А.В. Кочегу-ра, С.В. Зеленцов // Известия вузов. Пищевая технология. - 1997. - № 2. - С. 19 - 22.
3. Курков Ю.Б. Повышение эффективности приготовления и раздачи высокобелковых полнорационных кормовых смесей крупному рогатому скоту: монография. - Благовещенск: ФГОУ ВПО ДальГАУ, 2005. - 172 С.
4. Петибская В.С., Ефремова Е.Г. Питательная ценность соевых проростков // Известия вузов. Пищевая технология. -2005. - № 1. - С. 36 - 39.
5. Кругляков Ю.А. Оборудование для непрерывного выращивания зелёного корма гидропонным способом - М.: Агро-промиздат, 1991. - 79 с.: ил.
6. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 229 С.
SUBSTANTIATION OF THE IS CONSTRUCTIVE-TECHNOLOGICAL SCHEME AND PARAMETRES
DEVICE FOR GERMINATION SOYBEANS Yu.B. Kurkov, V.Z. Remner, T.P. Kulagina
Summary. In article use of the let germinate soybeans at feeding of agricultural animals is proved. The block diagramme of the complete set of the equipment for continuous germination soybeans is offered. The developed is constructive-technological scheme device for germination and results of experimental researches on a substantiation of technological parametres of process germination soybeans is resulted. Optimum conditions germination soybeans are defined. Conclusions on conditions germination soybeans are given.
Key words: soybeans, germination, device for germination, conditions germination.
66 -------------------------------------- ___________ Достижения науки и техники АПК, №07-2010
