CC BY
42
2015 ВЕСТНИК НОВГОРОДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА №86, 4.1
УДК 631.36:636.085.62
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ ДЛЯ
КРОЛИКОВ
В.В.Самуйло, Ю.Б.Курков, Т.А.Краснощёкова, Л.И.Перепёлкина, С.А.Иванов, С.В.Карташов*
THE OPTIMIZATION OF PARAMETERS OF THE PROCESS OF MAKING A BINARY MIXTURE FOR
RABBITS
V.V.Samuylo, Y.B.Kurkov, T.A.Krasnoshchekova, L.I.Perepelkina, S.A.Ivanov, S.V.Kartashov*
Дальневосточный государственный аграрный университет (Благовещенск), kurkov1@mail.ru Институт сельского хозяйства и природных ресурсов НовГУ
Для производства белково-углеводных гранул для кроликов использовался нерастворимый соевый остаток (окара), из которого предварительно была отжата жидкая фракция. В процессе исследований изучался процесс получения двухкомпонентной смеси: окары влажностью от 45 до 55% и соломенной муки влажностью 9,75% при их соотношении в диапазоне 20—40%. В качестве критерия оптимизации была принята однородность смеси. Выделены наиболее значимые факторы, существенно влияющие на процесс смешивания, а именно угловая скорость вращения винта смесителя-гранулятора, соотношение смешиваемых компонентов, начальная влажность окары. По результатам многофакторного эксперимента определены значения критериев оптимизации, проведена математическая обработка результатов и построены уравнения регрессии. Определены оптимальные значения угловой скорости вращения винта смесителя-гранулятора (ш = 10.44 с-1), содержания соломенной муки в смеси (С = 29—32%) и начальной влажности окары (W к = 46—48%). При данных значениях факторов однородность смеси компонентов составляет 0 = 92—94%.
Ключевые слова: белково-углеводные гранулы, нерастворимый соевый остаток (окара), смешивание, смеситель-гранулятор
The insoluble soy residue (okara) was used for the production of protein-carbohydrate pellets for rabbits. The liquid fraction was pressed from it before. During the research, the authors study the process of making a binary mixture: okara with moisture content of 45 to 55% and straw meal with moisture content of 9,75% at their ratio in the range of 20—40%. The mixture homogeneity was adopted as a criterion of optimization. The authors determined the most significant factors that greatly affect the mixing process, namely the angular velocity of rotation of the screw of the mixer-granulator, the ratio of mixed components, and the initial moisture content of okara. The values of the optimization criteria were determined, the mathematical treatment of the results was conducted and the regression equation was constructed on the basis of the results of the multifactorial experiment. The authors determined the optimal values of the angular velocity of rotation of the screw of the mixer-granulator (ш = 10.44 s-1), the content of straw meal in the mixture (C = 29—32%) and the initial moisture content of okara (Wc = 46—48%). The mixture homogeneity of the components is 0 = 92—94% at these values of the factors.
Keywords: protein-carbohydrate granules, insoluble soy residue (okara), mixing, mixer-granulator
Кролиководство — отрасль животноводства, дающая ценную и разнообразную продукцию, необходимую для народного хозяйства, при использовании дешевых доступных кормов собственного производства, небольших затратах труда и средств. При этом кролики более плодовиты по сравнению с другими видами животных, достигают половой зрелости в раннем возрасте [1].
Использование полнорационных гранулированных кормов при выращивании кроликов позволяет более полно балансировать рационы по всем необходимым питательным веществам и энергопротеиновому отношению, включать в них различный набор препаратов, добавок и биологически активных веществ.
Условия, материалы, методы. Для производства белково-углеводных гранул для кроликов использовался нерастворимый соевый остаток (окара). Первоначально из окары отжималась жидкая фракция. На втором этапе исследований изучался процесс получения двухкомпонентной смеси: окары влажностью от 45 до 55% и соломенной муки влажностью 9,75% при их соотношении в диапазоне 20—40 %.
Для этого процесса в качестве критерия оптимизации была принята однородность смеси — & (У1).
При этом на основании поисковых опытов были выделены наиболее значимые факторы, существенно влияющие на процесс смешивания. Такими факторами являются:
— угловая скорость вращения винта смесите-ля-гранулятора — т, с-1;
— содержание соломенной муки в смеси — С,
%;
— начальная влажность окары — %.
Эксперимент проводился по стандартной матрице многофакторного эксперимента (табл.).
Таблица
Матрица планирования и результаты эксперимента по изучению зависимостей У} = / (Х ¡; Х 2 ; Х 3)
№ опы- X i X2 Хз Y з
та
1 -1 -1 +1 75
2 +1 -1 -1 80
2015 ВЕСТНИК НОВГОРОДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА №86, Ч.1
3 -1 +1 -1 85
4 +1 +1 +1 75
5 -1 -1 -1 74
6 +1 -1 +1 89
7 -1 +1 +1 84
8 +1 +1 -1 85
9 -1.215 0 0 86
10 +1.215 0 0 91
11 0 -1.215 0 83
12 0 +1.215 0 85
13 0 0 -1.215 86
14 0 0 +1.215 90
15 0 0 0 95
Y3= f(X1 = 0.22, X2, X3)
После проведения эксперимента согласно матрицы и получения значений критерия оптимизации, проведена математическая обработка результатов и построена математическая модель процесса смешивания, в виде уравнения регрессии [2].
После отсеивания статистически незначимых коэффициентов в уравнении методом шагового анализа получили следующую модель процесс смешивания в кодированной форме
Y1 =93,64 + 1,56Х1 +1,27Х2 - 3,62Х1■ Х2- 2,62 Х1■ Х2 - 3,18 Х12 -
— 6,23 Х22 - 3,52Х3 2 ^ max
Адекватность модели оценена посредством
критерия Фишера. Согласно неравенству FR > FT, при коэффициенте корреляции R 3 = 0,951 и доверительной вероятности Р = 0,95 модель является адекватной.
Перейдя от кодированных значений (Х 1; Х 2 ; Х 3 ) к натуральным (ю ; С; WK ) получили модель смешивания в раскодированной форме
& = - 538,58 +22,12 ю +8,29 С +15,65 WK -0,18 ю С - 0.052 С WK -
— 0,79 ю 2 - 0,062 С2 - 0,14 WK2 ^ max
Для анализа влияния указанных факторов на данный процесс построена поверхность отклика Y 3 при фиксированном значении угловой скорости вращения винта смесителя-гранулятора на уровне Х1 = 0.22 (рис. 1) и её сечения (рис. 2).
Установлено, что минимальное значение однородности смеси & = 92—94% наблюдается при соотношении смешиваемых компонентов С = 29—32% и начальной влажности окары WK = 46—48%. Анализ регрессионных уравнений показал, что влияние данных факторов на процесс смешивания практически одинаково.
В результате решения задачи определены оптимальные значения независимых переменных, влияющих на процесс смешивания, которые равны:
— угловая скорость вращения винта смесите-ля-гранулятора ю = 10.44 с-1;
— содержание соломенной муки в смеси С =
31%;
— влажность окары WK = 48%.
При данных значениях факторов однородность смеси компонентов составляет & = 93,8%.
■" л»
I I 75
□ 77 I I 79
□ 81
I I 83
□ 85 I I 87
□ 89
I I 93 I I 95 above
Рис. 1. Поверхность отклика Y1 = f(X2,X3) при Х1 = 0.22
Рис. 2. Сечение поверхности отклика У1 = f(Х2,Хз) при Х1 = 0.22
Выводы. Установлено, что в результате смешивания окары с влажностью до 50 % с соломенной мукой с влажностью до 10% происходит усреднение и выравнивание влажности в получаемой смеси до 30%. Это, в конечном итоге, позволяет сформировать белково-углеводные гранулы заданного состава и свойств.
Минимальное значение однородности смеси & = 92—94% наблюдается при соотношении смешиваемых компонентов С = 29—32% и начальной влажности окары Wк = 46—48%.
Бондаренко С.П. Содержание кроликов мясных пород. М.: АСТ, 2009. 224 с.
Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. 193 с.
References
Bondarenko S.P. Soderzhanie krolikov myasnykh porod The keeping of rabbits of meat breeds]. Moscow, AST Publ., 2009. 224 p.
Vedenyapin G.V. Obshchaya metodika eksperimental'nogo issledovaniya i obrabotki opytnykh dannykh [General procedure for experimental research and processing of experimental data]. Moscow, Kolos Publ., 1973. 193 p.
