CC BY
184
УДК 636.5.085.001.57
ОСНОВЫ РАСЧЁТА ЭНЕРГЕТИКИ КОРМОВ И КОРМОВЫХ ДОБАВОК ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ КОРМОПРИГОТОВЛЕНИЯ И КОРМЛЕНИЯ ПТИЦЫ
А.В.Дубровин, А.С.Данилов
Дан расчет оптимального рациона корма для птицы с учетом обеспечения требуемой обменной энергии. Определена эффективность предложенного рациона корма с использованием коэффициента полезного использования корма. Ключевые слова: корма, обменная энергия, рацион, энергетический эквивалент, протеин, коэффициент полезного использования корма.
Суточная потребность птицы в корме, а, следовательно, в питательных веществах и энергии зависит от генотипа птицы, её возраста, живой массы, уровня продуктивности, условий содержания и кормления (питательность и состав комбикормов или кормов и кормовых добавок собственного производства). Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма и производства продукции необходимо, чтобы птица ежедневно получала определённое количество воды, протеина, жира, углеводов, витаминов, минеральных веществ [1].
Методы расчёта обменной энергии.
Метод 1. Использование уравнений регрессии. Для расчёта необходимо знать химический состав корма, переваримость питательных веществ:
ОЭп = 17, 84пП + 39, 78пЖ +17, 71пК +17, 71пБЭВ (1)
где пП - переваримый протеин, г; пЖ - переваримый жир, г; пК - переваримая клетчатка, г; пБЭВ - переваримые безазотистые экстрактивные вещества, г.
Метод 2. Количество обменной энергии можно рассчитать по переваримой энергии корма или рациона. Умножив энергию суммы переваримых питательных веществ на соответствующий коэффициент в зависимости от вида животного, в нашем случае птицы, получим содержание обменной энергии в корме.
Метод 3. Использование энергетических эквивалентов, предложенных Х.У. Титусом (табл. 1). При этом численное значение переваримых питательных веществ умножают на соответствующий энергетический эквивалент, суммируют данные энергии всех питательных веществ, вносят поправку на непереваренную клетчатку и находят количество обменной энергии. Во ВНИТИПе (Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства) разработан комбинированный метод определения обменной энергии в кормах для птицы, сочетающий прямой и расчётный способы:
а) в балансовом опыте определяют коэффициенты переваримости корма (по общепринятой методике);
б) одновременно проводят анализ содержания сырого протеина, сырого жира, золы и влаги в корме
б) одновременно проводят анализ содержания сырого протеина, сырого жира, золы и влаги в корме. Сумму численных значений содержания клетчатки и БЭВ в корме определяют по разности, %: 100 - (вода + сырой протеин + сырой жир + зола);
в) содержание валовой энергии корма в Килоджоулях рассчитывают по химическому составу, для чего количество питательных веществ умножают на коэффициент энергетической ценности [(сырой протеин • 23,85) + (сырой жир • 39,8) + (сырая клетчатка и безазотистые экстрактивные вещества • 17,6)];
г) обменную энергию корма рассчитывают по формуле
А = В • С, (2)
где А - обменная энергия в 100 г корма, ккал (кДж); В - валовая энергия в 100 г корма, ккал (кДж); С - коэффициент переваримости корма.
Таблица 1. Энергетические эквиваленты 1 г переваримых питательных
веществ кормов (по Титусу)
Показатель ккал кДж
Переваримый протеин:
яйцо 4,35 18,21
рыба и мясо 4,25 17,79
молоко 4,4 18,42
кукуруза, сорго 4,4 18,42
ячмень, пшеница, овёс, рожь просо 4,0 16,75
пшеничные отруби 4,2 17,58
зерно бобовых 4,3 18,00
соевые бобы 3,9 16,33
рис 4,1 17,17
подсолнечник (зерно) 3,4 14,24
люцерна (листья, стебли) 3,6 15,07
Переваримый жир:
мясо и рыбные продукты 9,33 39,06
молочные продукты 9,25 38,73
зерновые и другие семена 9,11 38,14
животный жир (топлёный) 9,49 39,73
Переваримые безазотистые экстрактивные вещества:
мясные и рыбные продукты 3,9 16,33
молочные продукты 3,7 15,49
зерновые и большинство других семян 4,2 17,58
Зерно бобовых (соевые бобы), рис 4,0 16,75
Люцерна и зелень бобовых 3,8 15,91
Энергетический эквивалент переваримой клетчатки 4,2 17,58
Энергетический эквивалент непереваренной клетчатки* 0,34 1,42
* Валовое содержание клетчатки в корме минус переваренная клетчатка.
Предложенный комбинированный метод позволят определить обменную энергию корма с достаточно высокой точностью в производственных условиях зоотехнических лабораторий птицефабрик, не используя калориметрическую установку (табл.2).
Для производственных условий пригоден и более доступен метод расчёта обменной энергии (ккал в 1 г корма) для птицы, основанный на определении сырого протеина, сырого жира, сахара и крахмала (в процентах) с использованием уравнения регрессии, предложенного Карпентером и Клеггом [3]:
ОЭ = 53 + 38 • [сырой протеин+ (2,25 • сырой жир) + (1,1 • крахмал)+ сахар\ (3)
Таблица 2. Данные для расчёта обменной энергии в 100 г кукурузной дерти (для птицы)
Показатель Протеин Жир Клетчатка БЭВ
Химически состав, % 10,2 4,7 2,7 66,1
Коэффициент переваримости, % 87 82 23 90
Переваримые питательные вещества, г 8,87 3,85 0,62 59,49
Энергетический эквивалент 1 г переваримых веществ по Титусу, кДж 18,42 38,14 17,58 17,58
Обменная энергия переваримых питательных веществ корма, кДж 163,38 146,84 10,9 1045,8
Обменная энергия, кДж 1366,9
Содержание непереваренной клетчатки, г 2,08
Обменная энергия с учётом поправки, кДж: 2,95
в 100 г 1364
в 1 г 13,64
Повышение содержания в корме доли продуктивной энергии приведёт к увеличению продукции, но при этом также должны быть учтены и затраты на использование такого корма. Для определения эффективности корма возможно введение коэффициента полезного использования корма (КПИК).
КЛИК полезнаяэнергия корма ^^
валовая энергия корма
Под полезной энергией корма подразумевается энергия образования яйца (Еобразования яйца). Величина полезной энергии зависит от условий окружающей среды, линии и кросса птицы, её возраста, состава корма, особенно от соотношения количества тех или иных его компонентов.
А = А + (А + А + А + А ) (5)
aaeiaay iddagiaaie у уеоа вгпда гаппй iddagiaaie у юд!а!а daieiidiao ёбее aae&aiey
где Еваловая - валовая энергия корма, кДж/кг; Еобразования яйца - энергия идущая на Journal of VNIIMZH №2(2)-2011
образование яйца, кДж/кг; Ероста массы - энергия, идущая на рост курицы, кДж/кг;
Еобразование отходов - Энергия, идущая На образование помёта, кДж/кг; Етеплопродукции -
энергия, идущая на работу органов, переваривание корма, поддержание температуры тела курицы, кДж/кг; Едвиженияя - энергия, идущая на движение, кДж/кг.
То, что находится в уравнении (5) в скобках, можно заменить на Ебесполе3ная, тогда (5):
Е =Е „ +Е • (6)
валовая образованы яйца бесполезная
Е^Е — I _ Аддпйёа^ш у • (7)
Аааёгаау
Еобразован1я яйца (8)
Ев
Заменим: А - валовая энергия корма (Еваловая); х - энергия образования яйца (Еобразование отходов ); X - энергия, не идущая на образования продукции (Ебесполезная); у - коэффициент полезного использования корма (КПИК).
Из рисунка 1 видно, что повышение КПИК при постоянном значении Ебес-полезная происходит стремительно только до определённой величины, далее темпы роста замедляются. Количество корма обозначим тк, кг. При умножении (1) на тк получаем несколько видоизменённое уравнение:
т^ • х + т^ • г = т^ • А. (9)
т •2 заменяем на 5, которая имеет размерность кДж. Это энергия, которая
идёт на все процессы, кроме образования яйца. Она имеет определённый минимум в различных условиях и для различных линий и кроссов птицы. Недостаток этой энергии приведёт к тому, что часть энергии, которая должна была пойти на образование яйца пойдёт на поддержание жизни птицы. В результате чего уменьшится яйценоскость или ухудшится качество продукции. 5 может быть равна как тк1 • ^ так и тк2 • ^, где индекс обозначает соответственно первый и
второй состав корма.
тк\ • 21 = тк2 • 22 • (10) тк\_ 22 •
тк 2 21
тк1 • х1+3=тк1 •А1 • (11)
тк2 • х2 +^ = тк2 • А2 • (12) х > 0, иначе продукции не будет. А_А>х или т .
т к А _ х
к
Если знать минимальные значения переменных в правой части последнего неравенства, то можно определить и минимальное количество корма необходимого птице. Таким же образом можно определить и максимальное количество корма, зная максимальные значения этих переменных.
Изменение энергии на образование яйца в зависимости от массы корма при значениях переменных 5 и А показано на рисунках 1, 2.
Рис. 1. Зависимость коэффициента полезного использования корма от валовой энергии корма при различных постоянных значениях энергии образования яйца (Еобразования яйца):
Eо.я. = 360 кДж/100 г.
Зависимость коэффициента полезного использования корма от валовой энергии корма при различных постоянных значениях «бесполезной» энергии (Еб есполезная ): Ебес. = 881 кДж/100 г
График (рисунок 2) был получен при следующих параметрах переменных:
N = 50; г = ] = 0..Л; А = 12000+100-г, кДж/кг;
т = 0,07 + 0,005- /, кг; 5 = 1200кДж;
N = 50; i = j = Ai = 12000+100•i, кДж/кг; 5
х| А.,ту. I = А г к1) т.
(13)
Рис. 2. Изменение энергии образования
яйца (Ео.я.) в зависимости от валовой энергии (Ев.) корма и массы корма при постоянном количестве бесполезной энергии (Еб.) 5 = 1200 кДж. На осях А и mk значения отложены в виде чисел соответствующих i и j
Для увеличения количества выхода продукции в идеальных условиях необходимо просто увеличить массу корма, при сохранении его состава, при этом энергия на осуществление процессов не связанных с образованием яйца остаётся постоянной.
(14)
Х2 " X = А " Л'
"к1 тк2
Так как состав одинаковый, то и А1 = А2, количество кДж/кг не меняется.
Дх = 5—1---1— I. (15)
тк1 тк 2
График (рис. 3) был получен при следующих параметрах переменных:
N = 50;I = ] = 0...М; т^. = 0,07 + 0,005• I, кг; т = 0,07 + 0,005 • j, кг; 8 = 1200 кДж;
N = 50; i = 0..^; j = 0..^; А = 12000+100^, кДж/кг;
Атк1г, тк 2 ] ' = 8
тк1 тк 2 j
(16)
Рис. 3. Изменение прироста энергии образования яйца (Ео.я.2 - Ео.„.1) в зависимости от массы корма 1 (тк1) и массы корма 2 (тк2), при 5 = 1200 кДж. На осях тк1 и тк2 значения отложены в виде чисел соответствующих 1 и ]
Они показывают величину прироста корма, при определённой величине бесполезной энергии и различных значениях массы корма одного и того же состава. Если выбрать какое-либо первоначальное значение массы корма при постоянной величине бесполезной энергии, то получиться график, представленный на рисунке 4. Из него видно, что быстрый прирост энергии образования яйца идёт до определённого значения массы корма 2, и дальнейшее увеличение его происходит медленно, в результате чего увеличение корма в этом диапазоне не выгодно.
Рис. 4. Изменение прироста энергии образования яйца (Ео.я.2 - Ео.я.1) в зависимости от массы корма 2 (тк2), при 5 = 800 кДж и тк1 = 50 г
Для кормления птиц применяют сбалансированные по содержанию питательных веществ гранулированные или рассыпные комбикорма, корма животного происхождения, минеральные добавки, витамины, премиксы и др. Возраст птиц, способ содержания и свойства корма существенно влияют на автоматизацию кормления. При напольном содержании птиц применяют групповое кормление, режим которого устанавливают, исходя из зоотехнических требований. Для раздачи корма используют стационарные и мобильные (реже) раздатчики корма.
8
8
Математическую модель коэффициента полезного использования корма можно представить в следующем виде:
(а ■ сП + а ■ сЖ + а ■ сК + а ■ БЭВ) ■ a ■ a ■ al ■ c ■ ch ■ d ■ f ■ fe ■ fi ■ fi ■ g ■ kr ■ li ■ lk ■ ma ■ me ■ na
КПИК --1-2-3-4-b~o-k-, (17)
b ■ сП + b ■ сЖ + b ■ сК + b ■ БЭВ 12 3 4
где сП - сырой протеин, %; сЖ - сырой жир, %; сК - сырая клетчатка, %; БЭВ - безазотистые экстрактивные вещества, %; b1, b2, b3, b4 - коэффициенты энергетической ценности сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки и БЭВ соответственно, кДж; a1, a2, a 3, a4, - коэффициенты переваримости сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки и БЭВ соответственно, %; ab - коэффициент, связанный с вводом антибиотиков в корм; ao - коэффициент, связанный с вводом антиоксидантов в корм; al - коэффициент, связанный с возрастом птицы; c - коэффициент, связанный с содержанием кальция в корме; ch - коэффициент, связанный с содержанием цистина в корме; d - коэффициент, связанный с размером гранул; f - коэффициент, связанный с содержанием фосфора; fe - коэффициент, связанный с вводом ферментных препаратов в корм; fi - коэффициент, связанный с влажностью окружающего воздуха; fik - коэффициент, связанный с влажностью корма; g - коэффициент, связанный с составом воздуха в птичнике; kr - коэффициент, связанный с кроссом, видом птицы; li - коэффициент, связанный с содержанием лизина; lk - коэффициент, связанный с уровнем освещённости в птичнике; ma - коэффициент, связанный с массой птицы; me - коэффициент, связанный с содержанием метионина в корме; na -коэффициент, связанный с содержанием натрия в корме.
На данной методике определения энергетики корма и кормовых добавок основывается система автоматизированного управления дозированием корма. Выбор того или иного состава производится по оптимальному соотношению количества чистой энергии, идущей на образование продукции, и энергии, идущей на обеспечение необходимых функций организма птицы, на которую влияют параметры окружающей среды, и по максимальной прибыли при использовании того или иного рецепта [2, 3, 4, 5, 6].
Также возможно и подключение программы по определению максимальной прибыли к сети Internet для оперативного реагирования на изменение цены на компоненты корма. При одном и том же количестве обменной энергии корма она перераспределяется в различной степени для удовлетворения каждой из нужд организма птицы, в связи с этим важно как нормирование общего количества обменной энергии корма, так и повышение доли полезной энергии или энергии-нетто. Учитывая цену корма, количество и качество предполагаемой продукции при каждом рецепте, выбирается оптимальный рецепт (рис.5).
Первым этапом выбора оптимального рациона является определение необходимого количества энергии корма для птицы данной линии или кросса, массы, возраста.
Рис. 5. Структурная схема выбора оптимального рецепта корма для птицы
По нормам содержания в корме различных компонентов (витаминов, кальция, фосфора и т.д.) формируется набор вариантов состава корма (1, 2, 3 и т.д.). Далее для каждого из них определяется коэффициент полезного использования корма (КПИК) для данных параметров микроклимата в птичнике (температуры, влажности воздуха, степени его чистоты, освещённости помещения), содержания в корме всех необходимых элементов (метионина, лизина и т.д.), линии и кросса птицы, её массы и возраста, плотности посадки, влажности и геометрических параметров самого вещества корма. По КПИКу определяют наиболее предпочитаемые составы кормов. Далее формируют набор наиболее оптимальных рецептов корма.
На следующем этапе определяется стоимость единицы (1 кг, 1 тонны, 1 г) корма и его количества на голову птицы при разных составах (1, 2, 3 и т.д.), затем рассчитывают стоимость всего объёма корма на птичник. При различных рецептах корма будет и различная продуктивность птицы, в связи с этим определяют её ориентировочное значение, это тоже является критерием выбора оптимального рецепта. Сравнивают затраты на кормление птицы и полученную прибыль от продукции для определения выгодности использования такого рецепта. После проведения всех вышеперечисленных операций и выбора оптимального рецепта корма в зависимости от выполнения всех условий подаётся команда смешения компонентов на смесители и дозирования на дозаторы. Также возможен вывод оптимального рецепта корма на экран в качестве информации для оператора дозатора-смесителя корма.
Литература:
1. Кочиш, И.И. Птицеводство / И.И. Кочиш, И.И.Петраш, С.Б.Смирнов.- М.: Колос, 2004. -407 с.
2. Куев, А.И. Математическое моделирование промышленного птицеводства. - Майкоп:: МГТУ, 2006. - 268 с.
3. Практикум по кормлению сельскохозяйственных животных/ Л.В. Топорова, А.В. Архипов, Р.Ф. Бессарабова и др. - М.: Колос, 2007. - 296 с.
4. Лукьянов, БВ.Комплексная оптимизация и анализ рационов, комбикормов, премиксов / Б.В.Лукьянов, П.Б.Лукьянов // Аграрный эксперт. - 2004. - №8. - С. 38.
5. Шарифянов, Б.Г. Современные методы оценки питательности кормов и полноценности кормления сельскохозяйственных животных / Б.Г.Шарифянов, Р.М.Харрасов, Ф.С.Хазиахма-тов. - Уфа: Галигиль, 2005. - 222 с.
6. Корма растительные и комбикорма. Метод определения содержания обменной энергии с применением спектроскопии в ближней инфракрасной области: ГОСТ Р 51038-97.
Дубровин Александр Васильевич, доктор технических наук Данилов А.С., инженер
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии Тел. 8(499)171-19-20 E-mail: [email protected]
The calculation of the optimal diet of food for birds including the ensuring of required change energy is given. The efficiency of the proposed intake offeed feed with the help of value added use offeed.
Keywords: food, exchange energy, diet, energy equivalent, protein, value added use offeed
УДК 631.152:658.012.011.56+636.5.084
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КОРМОПРИГОТОВЛЕНИЯ И КОРМЛЕНИЯ КУР
А.С.Данилов, А.В.Дубровин
Рассмотрены эффективные автоматизированные технологии приготовления кормовых добавок для кормления птиц, обеспечивающие повышение эффективности производства птицеводческой продукции.
Ключевые слова: эксергия, энергия системы, кормоприготовление, кормление, автоматизация, управление, кормовые добавки, эффективность.
Кормление сельскохозяйственной птицы - один из важнейших производственных процессов, обеспечивающих эффективность отрасли, который основывается на научных методах. Ведение птицеводства на промышленной основе с использованием новых высокопродуктивных линий и кроссов птицы требует дальнейших научных разработок по совершенствованию системы нормирова-
