CC BY
31
УДК 636.085.55+636.085.68
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМБИКОРМОВ С ВКЛЮЧЕНИЕМ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ КОРМОВЫХ ТРАВ
С.В. Брагинец, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник О.Н. Бахчевников, научный сотрудник
А.В. Смоленский, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник А.С. Алфёров, кандидат технических наук, младший научный сотрудник ФГБНУ Северо-Кавказский НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства E-mail: [email protected]
Аннотация. Выявлена необходимость обогащения производимых в сельхозпредприятиях комбикормов белком и каротином растительного происхождения. Предложена и обоснована инновационная технология включения зеленой массы кормовых трав в состав комбикорма, осуществляемого путем ее экструди-рования в смеси с зерном и последующего смешивания с другими компонентами. Включение в смесь измельченной зеленой массы кормовых трав с повышенным содержанием естественной влаги исключает увлажнение сырья водой или паром перед экструдированием, что упрощает технологический процесс. Также предложена технология, предусматривающая смешивание измельченной растительной массы с рассыпным комбикормом и экспандирование полученной смеси. Определено место операций измельчения, экструдирования и экспандирования зеленой массы в технологическом процессе производства комбикорма. Приведены экспериментальные данные, характеризующие протекание процессов экструдирования и экспандирования измельченной зеленой массы кормовых трав в смеси с зерном или комбикормом. Рассмотрены технические решения для практической реализации предлагаемых технологий: одношнековый экструдер и экспандер. Для измельчения растительной массы разработана универсальная дробилка с вертикальным ротором, обеспечивающая получение травяной резки размером до 10 мм, что способствует эффективному осуществлению процессов экструдирования и экспандирования. Предложенные инновационные технологии и разработанные технические средства позволяют без значительных затрат восполнить потребность животных в растительном белке и каротине путем включения измельченной зеленой массы кормовых трав в состав комбикормов, а также снизить их себестоимость. При этом не потребуется вносить значительные изменения в существующие схемы технологического процесса, что позволит эффективно использовать их на внутрихозяйственных комбикормовых предприятиях. Ключевые слова: комбикорм, кормовые травы, каротин, зеленая масса, экструдирование, экспандирование.
В настоящее время крупные животноводческие комплексы в основном обеспечены качественными полнорационными комбикормами, чего нельзя сказать о небольших сельхозпредприятиях. Нерешенной проблемой остается недостаточное качество производимых в таких предприятиях комбикормов. Доля фуражного зерна в их составе достигает 70%, что значительно превышает рекомендованное содержание [1]. Практически не используются на внутрихозяйственных комбикормовых предприятиях технологические операции улучшения питательной ценности, такие, как экструдирование, экспан-дирование и др.
В связи с этим актуальны исследования по снижению содержания фуражного зерна в производимых в хозяйствах комбикормах за счет увеличения доли иных кормовых культур, что позволяет повысить их питательную ценность при снижении себестоимости, для чего разработаны соответствующие технологические и технические решения [2,8].
Важным источником белка и каротина является зеленая масса кормовых трав (люцерна, амарант и др.). Однако ее использование в составе комбикормов затруднено из-за высокой влажности, коротких сроков хранения и отсутствия необходимых технологических решений, так как традиционное произ-
водство травяной муки в условиях хозяйств является нерентабельным из-за высокой энергоемкости. В настоящее время установлено, что альтернативным решением является экструдирование измельченной вегетативной массы кормовых трав, в частности люцерны, в смеси с зерном или ее экспанди-рование в смеси с рассыпным комбикормом [3, 4]. При этом содержание зеленой массы в составе комбикорма может достигать 30% (по массе). В ходе предлагаемого технологического процесса листостебельная масса кормовых трав влажностью до 70% измельчается до частиц размером не более 10 мм и поступает через объемный дозатор в экстру-дер (рис. 1а). Одновременно через другой дозатор в него подается измельченное зерно (пшеница, ячмень и др.), и происходит экс-трудирование смеси компонентов.
Зерно
Рассыпной
КОМО и ко рм
а) 7
Экстру^ат
Рис. 1. Технологические схемы процессов
экструдирования и экспандирования зерновых кормов с включением зеленой массы трав:
а - экструдирование; б - экспандирование; 1 - дробилка молотковая; 2 - измельчитель зеленой массы; 3 - промежуточный бункер; 4 - смеситель непрерывного действия; 5 - объемный дозатор; 6 -экструдер; 7 - измельчитель валковый; 8 - экспандер
Включение в смесь измельченной зеленой массы кормовых трав с повышенным содержанием естественной влаги исключает увлажнение сырья водой или паром перед экструдированием, что упрощает технологический процесс. После измельчения и охлаждения полученный экструдат направляется для дальнейшего использования в производстве комбикорма. Таким образом, в предлагаемой технологии экструдированию подвергается смесь измельченного зерна с травяной резкой, далее полученный экструдат измельчается и направляется на главную линию дозирования и смешивания компонентов. Установлено, что процесс экструдиро-вания зерносмеси (пшеница и ячмень) с включением в нее 20% (по массе) зеленой массы люцерны протекает при температуре экструдата на выходе из экструдера 87-95°С, рабочей температуре стенок камеры экструдирования 138-142°С. Влажность экструдата составила 15,2%, он не требовал дополнительной энергоемкой сушки. Процесс характеризуется незначительными потерями каротина (6,8-7,8%). При использовании технологии экспандирования травяная резка добавляется в комбикорм на заключительном этапе его производства (рис. 1б).
Рассыпной комбикорм смешивается с измельченной зеленой массой в смесителе и через дозатор поступает в экспандер. Так как полученная смесь имеет достаточную для экспандирования влажность, то из технологического процесса исключается операция ее увлаж-комЗикорм нения [5]. После экспандирования полученный спрессованный продукт структурируется в валковом измельчителе. В ходе технологического процесса внутрихозяйственного предприятия малой мощности экстру-
Г)П""
дированию или экспандированию подвергается небольшой объем корма, что позволяет ограничиться пассивным охлаждением полученного продукта. Применение предлагаемой технологической линии экспандирова-ния возможно и тогда, когда в хозяйстве используется покупной комбикорм. В этом случае производится его доработка с включением зеленой массы кормовых трав, что обеспечивает повышение его питательной ценности.
Экспериментальные исследования процесса экспандирования комбикорма (пшеница - 20%, ячмень - 15%, кукуруза - 15%, отруби пшеничные -15%, шрот подсолнечный - 10%, БМВК и премикс - 5%) с измельченной зеленой массой люцерны (20% по массе) показали, что при влажности исходной кормосмеси 20,5% был получен экспандат влажностью 15%, не требующий дальнейшей сушки [6]. Удельная энергоемкость процесса экспандирования составила 45-50 кВтч/т. Благодаря менее жестким, чем при экструдировании, условиям протекания процесса обработки возможно сохранение на требуемом уровне содержания витаминов и каротина в комбикорме. Для реализации этих технологий на внутрихозяйственных предприятиях были разработаны соответствующие технические средства (рис. 2, табл. 1).
Одношнековый экструдер кормов ЭК-80 (рис. 2а, табл. 1) предназначен для получения экструдированных кормов в результате переработки зерна и растительной зеленой массы. Достоинствами предлагаемого экс-трудера являются компактные размеры и простота эксплуатации.
Экспандер кормов ЭСП-75 (рис. 2б, табл. 1) предназначен для получения экспандиро-ванных кормов в результате переработки комбикорма и растительной зеленой массы. Он обеспечивает высокую сохранность каротина при вводе в корм растительной массы, дезактивацию антипитательных веществ, патогенной микрофлоры и плесневых грибов, повышение усвояемости кормов.
Таблица 1. Техническая характеристика экструдера и экспандера для внутри-
Значение
Показатель Экструдер ЭК-80 Экспандер ЭСП-75
Производительность, кг/ч 80 70-75
Мощность электродвигателя, кВт 7,5 3
Вместимость бункера, м3 0,2 0,2
Рабочая температура, °С до 145 до 105
Масса, кг 200 120
а) б)
Рис. 2. Экструдер и экспандер для внутрихозяйственного производства комбикормов: а - экструдер кормов ЭК-80; б - экспандер кормов ЭСП-75
Необходимость измельчения в ходе подготовки к экструдированию (экспандирова-нию) зеленой массы кормовых трав потребовала создание соответствующего технического средства. Кроме того, в условиях внутрихозяйственного производства малой мощности желательно использовать универсальный измельчитель для различных зеленых и сочных кормов.
В СКНИИМЭСХ разработана дробилка универсальная «Ресиапш» (рис. 3, табл. 2), предназначенная для измельчения растительной массы: свежескошенных кормовых трав, стеблей и початков кукурузы, корнеплодов и др.
Измельчение компонентов производится в ней посредством ротора, включающего втулку-ступицу, на которой закреплены четыре блока ножей [7]. Из приемного патрубка материал гравитационно и принудительно
подается в камеру измельчения. В ней он пересекает ряд плоскостей измельчения, образованных ножами и дисками вращающегося блока противорезов, измельчается и отбрасывается в периферийную часть камеры. Затем продукт под действием воздушного потока вентилятора и сил гравитации поступает к выгрузному отверстию и выводится из дробилки в приемный бункер.
10 мм, что позволяет эффективно использовать ее в предлагаемых технологических линиях экструдирования и экспандирования комбикормовых предприятий.
Таким образом, предложенная инновационная технология и разработанные технические средства позволяют без значительных затрат восполнить потребность животных в белке и каротине путем включения измельченной зеленой массы кормовых трав в состав комбикормов. При этом не потребуется вносить значительные изменения в существующие схемы технологического процесса, что позволит эффективно использовать их на внутрихозяйственных комбикормовых предприятиях.
Таблица 2. Техническая характеристика дробилки _универсальной «Pecuarius»_
Показатель Значение
Производительность, т/ч до 5
Мощность электродвигателя, кВт 11
Частота вращения ротора, мин-1 1720
Обслуживающий персонал, чел. 1
Масса, кг 220
7
Рис. 3. Дробилка универсальная «Ресиапиз»: а - вид в разрезе; б - общий вид; 1 - патрубок загрузочный; 2 - ротор; 3 - электродвигатель;
4 - блок противорезов; 5 - рабочая камера;
6 - вентилятор-швырялка; 7 - патрубок выгрузной
Использование в конструкции дробилки вертикального ротора с шарнирно-закреп-ленными ножами и вращающимися противо-резами, а также вакуумного подпора, создаваемого вентилятором-швырялкой, повышает надежность технологического процесса и снижает энергоемкость процесса до 35% за счет отсутствия трения материала о стенки рабочей камеры. Дробилка «Pecuariш» позволяет получать травяную резку размером до
Литература:
1. Афанасьев В.А. Разработка и внедрение инновационных технологических и технических решений для комбикормовой промышленности // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. 2013. №1. С. 39-46.
2. Афанасьев В.А., Остриков А.Н., Василенко В.Н. Коэкструдирован-ные комбикорма для повышения эффективности животноводства // Комбикорма. 2012. №7. С. 39.
3. Шевцов А.А., Дранников А.В., Коротаева А.А. Анализ инновационной привлекательности использования вегетативной массы растений в комбикормах // Вестник Воронежского ГУИТ. 2013. №1. С. 224-226.
4. Егоров Б.В., Гончаренко В.В., Хоренжий Н.В. Экс-трудированные комбикорма на основе люцерновой резки // Зерновые продукты и комбикорма. 2004. №3.
5. Афанасьев В.А. Руководство по технологии комбикормовой продукции с основами кормления животных. Воронеж: ВНИИКП, 2007. 389 с.
6. Брагинец С.В., Алферов А.С., Головинов О.В. Обоснование потребной подачи дозатора пресс-экспандера // Разработка инновационных технологий и технических средств для АПК. Ч. II. Зерноград, 2014.
7. Яковлев А.В. Определение частоты вращения ножевого ротора в зависимости от величины подачи зеленой массы шнековым рабочим органом // Разработка инновационных технологий и технических средств для АПК. Ч. II. Зерноград, 2014. С. 67-72.
8. Сыроватка В.И., Обухова Н.В., Комарчук А.С. Новые технические решения приготовления комбикормов в хозяйствах // Кормопроизводство. 2010. №7.
1
Literatura:
1. Afanas'ev VA. Razrabotka i vnedrenie innovacionnyh tekhnologicheskih i tekhnicheskih reshenij dlya kombi-kormovoj promyshlennosti // Tekhnologii pishchevoj i pererabatyvayushchej promyshlennosti APK - produkty zdorovogo pitaniya. 2013. №1. S. 39-46.
2. Afanas'ev V.A., Ostrikov A.N., Vasilenko V.N. Koehks-trudirovannye kombikorma dlya povysheniya ehffektiv-nosti zhivotnovodstva // Kombikorma. 2012. №7. S. 39.
3. SHevcov A.A., Drannikov A.V., Korotaeva A.A. Ana-liz innovacionnoj privlekatel'nosti ispol'zovaniya vegeta-tivnoj massy rastenij v kombikormah // Vestnik Voro-nezhskogo GUIT. 2013. №1. S. 224-226.
4. Egorov B.V., Goncharenko V.V., Horenzhij N.V. Ehks-trudirovannye kombikorma na osnove lyucernovoj rezki // Zernovye produkty i kombikorma. 2004. №3.
5. Afanas'ev V.A. Rukovodstvo po tekhnologii kombi-kormovoj produkcii s osnovami kormleniya zhivotnyh. Voronezh: VNIIKP, 2007. 389 s.
6. Braginec S. V., Alferov A.S., Golovinov O. V. Obosno-vanie potrebnoj podachi dozatora press-ehkspandera // Razrabotka innovacionnyh tekhnologij i tekhnicheskih sredstv dlya APK. CH. II. Zernograd, 2014.
7. YAkovlev A.V. Opredelenie chastoty vrashcheniya no-zhevogo rotora v zavisimosti ot velichiny podachi zelenoj massy shnekovym rabochim organom // Razrabotka innovacionnyh tekhnologij i tekhnicheskih sredstv dlya APK. CH. II. Zernograd, 2014. S. 67-72.
8. Syrovatka V.I., Obuhova N.V., KomarchukA.S. Novye tekhnicheskie resheniya prigotovleniya kombikormov v hozyajstvah // Kormoproizvodstvo. 2010. №7.
THE COMBINED FEED PRODUCTION WITH FORAGE GRASSES GREEN MASS INCLUSION'S TECHNOLOGICAL AND
TECHNICAL SOLUTIONS
S.V. Braginets, candidate of technical sciences, leading research worker O.N. Bahchevnikov, research worker
A.V. Smolensky, candidate of technical sciences, senior research worker
A.S. Alferov, candidate of technical sciences, minor research worker
FGBNY North Caucasian research institute of agriculture mechanization and electrification
Abstract. The need of combined feed produced on the farms with plant origin's protein and carotene enrichment is identified. The forage grasses green mass including in combined feed's composition, carried out by its extruding in grain mixture and subsequent mixing with other components's innovative technology is proposed and justified. The forage grasses grinded green mass's including in the mixture with a natural moisture higher content, eliminate the raw material's moisture by water or steam before extrusion, that simplifies the process. The grinding plant mass with the loose combined feed mixing and the received mixture's expanding's technology are proposed as well. The green mass's grinding, extruding, expanding operations' place in the combined feed production's technological process is defined. The forage grasses green mass grinded with grain or combined feed mixture processes' extruding and expanding characterization's experimental data are given. The proposed technologies practical implementation's technical solutions are considered: single-screw extruder and expander. For plant mass' grinding the universal drill with vertical rotor, providing grass cutting up to 10 mm, that contributes the extruding and expanding effective implementation's processes is developed. The proposed innovative technologies and developed technical means allow without significant cost to re-paying the animals' requirements in vegetable protein and carotene by grinded forage grasses green mass' incorporating in the combined feed's component and lower their costs as well. It wouldn't need to make significant changes in the existing scheme of the technological process that allows to use its efficiently at on-farm combined feed's enterprises. Keywords: combined feed, forage grass, carotene, green mass, extruding, expanding.
