CC BY
148
ПЕРЕРАБОТКА: ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ
УДК 636.03:631.36 (075.8) С.Н. Зыкович,
М.Г. Желтунов
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВЫХ ГРАНУЛ ИЗ СМЕСИ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР И ГРУБОГО КОРМА
Одной из актуальных проблем кормопроизводства является снижение себестоимости кормопротеиновой единицы. В этой связи перед сельхозпроизводителями стоят задачи внедрения высокоурожайных кормовых культур с богатым содержанием питательных веществ, а также подбора эффективных технологий переработки, хранения, транспортировки и скармливания растительных кормов.
Приготовленный для сельскохозяйственных животных корм должен соответствовать зоотехническим требованиям, изложенным в стандартах или технических условиях. Для приведения различных кормовых материалов в состояние, соответствующее указанным требованиям, применяют различные способы их переработки.
Переработка зеленой массы кормовых культур заключается в снижении влажности исходного сырья до требуемых параметров, для чего используются высокотемпературные процессы сушки. С целью избежания потерь питательных веществ при сушке зеленой массы необходимо строго соблюдать оптимальный температурный режим этого процесса. Так, опытами установлено, что потери переваримого протеина, отсутствующие при сушке травы при 50°С, увеличиваются до 10-30% при 60°С и достигают 80% при температуре выше 70°С [1]. Результатом сушки зеленой массы растений и измельчения является травяная мука.
Нужно отметить, что обычный способ приготовления травяной муки (в рассыпном виде) имеет ряд недостатков. Она сильно распыляется, ее трудно перевозить, а для хранения требуются большие емкости. В настоящее время с успехом применяют гранулирование травяной муки. Производство стандартных кормов в виде гранул и брикетов позволяет не только механизировать весь процесс приготовления корма от скашивания до хранения, но и почти полностью автоматизировать приготовление и раздачу корма. Преимущество этого способа состоит в том, что он обеспечивает лучшие условия для транспортировки и скармливания, позволяет более производительно использовать емкости для перевозки и хранения кормов, значительно сокращает их потери. Но производство гранул имеет и ряд недостатков: энергоемкость процессов находится в интервале 50-70 кВт-ч/т [2], а высокая температура снижает количество питательных веществ в корме.
Поэтому остаются актуальными исследования в области сушки и гранулирования кормов из зеленой массы растений. В свое время разработке кинетики процесса сушки капиллярно-пористых коллоидных материалов и методике теплового расчета сушилок были посвящены работы академиков В.П. Горячкина, А.В. Лыкова, Н.М. Михайлова, А.С. Гинзбурга, профессоров Д.К. Рамзина, В.Ю. Валушиса и др.
Рис. 1. Кривые сушки травяной резки (по Кольваху)
Кинетика сушки характеризует протекание процесса во времени и изменение скорости сушки в зависимости от параметров теплоносителя. На рисунке 1 показаны кривые сушки травяной резки по Кольваху. Кривые сушки — это совмещенное графическое изображение основных характеристик сушки материала: температуры, влажности и скорости. Температурная кривая I выражает зависимость между температурой нагрева высушиваемого материала и длительностью сушки. Кривая влажности II выражает зависимость между влагосодержанием и длительностью процесса сушки. Кривая скорости III сушки выражает зависимость между скоростью и влажностью высушиваемого материала. Анализируя кривые в их совокупности, можно выделить три стадии сушки: период прогрева материала А, период постоянной скорости сушки Б, период падающей скорости сушки В.
Период прогрева материала характеризуется тем, что температура растительного сырья быстро повышается до 35...40°С (линия 1-2), влажность снижается на 3-5% (линия 6-7), а скорость сушки возрастает с нуля до некоторого предельного значения (линия 11-12). Период постоянной скорости сушки характеризуется тем, что влагосо-держание материала уменьшается по линейному закону (линия 7-8), скорость сушки (отрезок 12-13) и температура поверхности материала (линия 2-3) постоянные. В этот период вся подводимая теплота расходуется на испарение свободной влаги, в результате чего температура материала не повышается, а влажность снижается до 40-45%.
При некотором критическом влагосо-держании характер протекания процесса сушки меняется. Наблюдается резкое повышение температуры материала (линия 34-5), замедление испарения влаги (линия 8-
9-10), резкое снижение скорости сушки (линия 13-14-15). Кривая текущего влагосо-держания материала асимптотически приближается к прямой а-а равновесного вла-госодержания. Когда влажность материала достигает некоего равновесного значения, соответствующего условиям заданного режима, сушка прекращается, так как влагопоглотительная способность агента сушки оказывается исчерпанной. Общие этапы описанного процесса сушки характерны для многих капиллярно-пористых коллоидных материалов, но на самом деле более сложны, что обусловлено наличием различных форм связи влаги с материалом и его неоднородностью.
Методика исследований
Проанализировав процесс сушки кормов и изучив схемы оборудования для подготовки и гранулирования травяной муки и комбикормов [1, 2, 3], мы решили исследовать совмещенный процесс производства кормовых гранул из зеленой массы растений и побочной продукции зернового производства (полова, солома, отруби и т.п.).
Предлагаемая схема (рис. 2) позволяет совместить три процесса: снижение влажности зеленой массы, подачу связующего раствора и гранулирование. Четвертым процессом производства является досушка гранул с температурой сушки, не превышающей 50оС, которую можно осуществлять и на открытом воздухе.
Использование данной схемы исключает два периода сушки материала А и Б (рис. 1), так как уже при смешивании зеленой массы и влагопоглотителя влажность кормовой смеси снижается до 40-45%. Присутствующий в смеси сок растений является для процесса гранулирования связующим раствором. Получаемая влажность смеси позволяет использовать для формирования гранул шнековые пресса с невысокой энергоемкостью и большей производительностью по сравнению с грануляторами сухого прессования. Во время формирования гранул происходит выделение тепла, которое планируется использовать при досушке полученного корма. Поскольку максимальная скорость сушки соответствует температуре материала в 50оС (рис. 1, отрезок 12-13) и при этой же температуре сохраняются все питательные вещества исходных материалов, то температура досушки не будет превышать 50оС. Влажность получаемых кормовых гранул находится в пределах 30-35%, что облегчает решение задачи сушки материалов до заданной влажности. Общая энергоемкость процессов производства гранул по предлагаемой схеме не будет превышать 20 кВт-ч/т.
Рис. 2. Принципиальная схема производства кормовых гранул
Результаты исследований
Опытная партия кормовых гранул изготовлена из зеленой массы щавеля сорта «Румекс К-1» и половы пшеничной в соотношении 60 и 40% соответственно. Изготовление кормовых гранул осуществлено на универсальном оборудовании ООО «Алтай-вибромаш» и кафедры «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции» ФГОУ ВПО АГАУ. По результатам биохимического анализа (лаборатория АНИИСХ) в них содержится 0,46 кормовых единицы и питательные вещества, восстанавливающие иммунную систему организма (хелатные формы железа, цинка, меди, селена, кобальта, марганца и др.). При включении в состав гранул овсяной соломы содержание кормовых единиц повышается до 0,8.
Себестоимость образцов кормовых гранул (в ценах 2005 года) составляет около 1 руб/кг, а энергоемкость — на уровне 10-15 кВт-ч/т. Анализ кормового рынка показывает, что средняя цена 1 кормовой единицы комбикормов находится в пределах 4 руб.
Экономическая эффективность предлагаемых кормовых гранул обусловлена тем, что для их производства используются высокоурожайные культуры с большим содержанием питательных веществ и побочная продукция зернового производства (полова, солома, отруби), а также тем, что плотность кормовых гранул позволяет уменьшать затраты на хранение и транспортировку. В итоге получается универсальный корм
для разных видов животных. Снижение энергоемкости обусловлено технологией производства гранул из влажной смеси с возможностью досушки на открытом воздухе.
Выводы
Использование предлагаемой схемы производства кормовых гранул позволяет:
1) снизить себестоимость, энерго- и металлоемкость производства кормов;
2) сократить количество технологических процессов;
3) сохранить все питательные вещества кормовых культур;
4) уменьшить напряженность в период заготовки кормов;
5) повысить до 50% использование грубых кормов.
Библиографический список
1. Синягин И.И. Справочник агронома Сибири / И.И. Синягин, А.И. Тютюнников. М.: Колос, 1978. 528 с.
2. Механизация и технология производства продукции животноводства / В.Г. Коба, Н.В. Брагинец, Д.Н. Мурусидзе, В.Ф. Некрашевич. М.: Колос, 2000. 528 с.
3. Жислин Я.М. Оборудование для производства комбикормов, обогатительных смесей и премиксов / Я.М. Жислин. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Колос, 1981. 319 с.
