Анализ проблем эффективного приготовления кормовой смеси в современном животноводстве Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 636.084.743

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВОЙ СМЕСИ В СОВРЕМЕННОМ ЖИВОТНОВОДСТВЕ

Е.А. Никитин, аспирант

ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

E-mail: Evgeniy.nicks@yandex.ru

В.С. Семенюк, студент

РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева

E-mail: viktoriya. semenyuk.98@mail. ru

Аннотация. Представлен анализ способов составления рационов в молочном животноводстве. Описывается методология проведения экспериментальных и теоретических исследований, номенклатура использованного оборудования и программного обеспечения для обработки полученных данных. Разработана программа проведения научного эксперимента. Результаты исследования структурированы на теоретические и экспериментальные. Результатом теоретических исследований является определениеудель-ной массы содержание воды в каждом компоненте кормовой смеси. Представлены схемы исследуемых технологических процессов, сводные таблицы полученных экспериментальных данных. Построены диаграммы, описывающие зависимость изучаемых факторов. Производственный участок проводимых исследований - Российская Федерация, Московская область, Пушкинский район, село Ельдигино, где осуществлялась организация эксперимента. Описаны зоотехнические параметры исследуемого рациона кормовой смеси и продуктивных показателей технологической группы животных, технические характеристики и операционные возможности исследуемого оборудования. Результат проведения производственных экспериментов - это определение зависимости факторов погрешности загрузки компонентов и отклонение показателей сухого вещества в кормовой смеси на выходе, влияние величины заданной массы загрузки кормовой смеси на уровень погрешности загрузки компонентов. На основе полученных данных описывается степень влияния технико-технологических факторов на эффективность смешивания и равномерность распределения концентратной и премиксной части в общем объеме, потенциал технической и технологической модернизации оборудования для приготовления кормовой смеси. Теоретически обоснованы причины неравномерного распределения концентрированных компонентов кормосмеси в общем объеме. На основе исследуемых параметров построены вывод и производственные предложения, разработка которых позволит решить выявленные проблемы, оптимизировать процесс работы, повысить эффективность кормоприготовления, повысить конверсию кормов и продуктивность животных. Ключевые слова: комбикорм, кормовая смесь, животноводство, молоко, качество, премикс, цифровое животноводство.

Введение. В настоящее время рентабельность производства молока во многом определяется продуктивностью и продуктивным долголетием животного, что в 60% случаев достигается за счет составления сбалансированного рациона и качественного приготовления кормовой смеси [1].

Современная степень изученности физиологических процессов пищеварения КРС описывает процесс переваривания и усвоения компонентов кормовой смеси на микрохимическом уровне, что позволяет определять потребность каждого вещества (проте-

ин, глюкоза, клетчатка, кальций и пр.) в точной пропорции [2]. Технологии такого уровня делают составленный рацион идеальным, но лишь на теоретическом уровне. В процессе его приготовления накладывается значительная часть технико-технологических факторов, корректирующих состав кормовой смеси на выходе. Мы проанализировали ряд факторов, влияющих на погрешность теоретического и реального рациона, технико-технологические факторы приготовления кормовой смеси миксером раздатчиком с электронным устройством контроля взвешивания.

Методология проведения работ. В ходе проводимых исследований применялись различные аналитические методы выявления проблем качественного приготовления кормовой смеси для КРС на животноводческих комплексах молочного направления.

Теоретические методы: систематизация и классификация технологий составления рационов в молочном животноводстве; проведение аналогий и сравнение технологических процессов.

Эмпирические методы: наблюдение за процессами приготовления кормовой смеси; характеристика и сравнение исследуемых процессов приготовления кормовой смеси; измерение сухого вещества и влажности компонентов кормовой смеси; обобщение полученной информации и формулировка выводов.

Экспериментальная база и ход исследования. В настоящее время разработано множество методических указаний и программного обеспечения, которые осуществляют автоматический расчет оптимальных показателей потребления компонентов кормой смеси для каждой технологической группы животных, что предполагает предварительное определение следующих показателей: средний показатель живой массы животного анализируемой технологической группы; фактический и желаемый надой; фактические и

желаемые показатели жира и белка в молоке; степень поедания кормовой смеси в сухом веществе; химический состав имеющихся компонентов и их показатели влажности и сухого вещества.

Принцип работы многих современных программ по составлению рационов построен на платформе стандартных табличных редакторов, таких, как Microsoft office Excel, в сочетании с базами данных Access:

- база данных позволяет хранить результаты химических анализов каждого компонента кормовой смеси и корректировать показатели содержания протеина, клетчатки и пр.;

- табличный редактор на основе запрограммированных алгоритмов расчета рациона производит калькуляцию пропорциональности компонентов кормовой смеси [3].

В качестве программного обеспечения для моделирования рационов кормовой смеси в наших исследованиях использовалась программа составления рационов Hybrimin (рис. 1) - программный продукт позволял осуществлять теоретическое моделирование рациона на основе химических показателей лабораторных исследований каждого компонента кормовой смеси (это позволяло теоретически определить удельное значение сухого вещества и влажности кормовой смеси на выходе).

Коровы/Рацион

21. Дойная корова, вес 600 кг, основной обмен *

[живой вес 600,000 кг Жирность молока: 4,00% Белою 3,40% Удои: 0,00 кг

Порода: Голдштинская, средняя продуктивность (Германия/Авария) V Лактация №: | 2./3. V День. 60 Формула: | 1. Стандарт V

Номер Имя Килограмм Цена А Параметр Мин Содерж. Макс л

25510К Сенаж 40, цветение 13,000 4,10 Сухое вещество 21015 12500 V

273 OK Силос - кукур.ЗО, сред, зерно 10,000 3,20 Макс С8 в ОК 12513,58 ✓

21 БК Ячмень двурядный 2,000 13,00 Осн.корм макс. СВ 05 9771,10 У

63 БК Сухая меласса 16/Z 2,000 10,25 СБ вОК 8200,00 13700,00 V

196 Миндобавка ADE Коровы 0,500 49,60 ЫЕ1УНЭЛ(табл,) МДж 35,52 143,71 ^

176 КК Комбикорм MLF II Е II 10,000 14,35 Сырой протеин 475,00 3468,00 У

Переваримый протеин 430,00 3271,01 у

Руминальный баланс рубца 10,00 31,55 60,00 V

Сырой жир 637,20 900,00 V

Крахмал 1800,00 3640,00 6000,00 ^

Сахар 1381,20 3000,00 *

%-Нерасщ. белок 24,29 У

%-Нерасщ крахмал 14,67 У

Сахар -»крахм-ст.крахмал/кг СВ г 214 У

%СК/кг СВ 15,00 18,16 У

%стр.СК/кг СВ 9,31 ■У

Молоко по НЭЛ/ЫЕЬ л 32,94 •У

Молоко по Прот л 35,21 У

Молоко по пХР л 33,42 •У

Кальцый_Са г 129,420 220,280 У

< > Фосфор_Р г 80,004 118,960 У

|Килограм V Сумма: | 37,500 3,00 Щ? Прай-слист1 V 0 Стандарт Ч А: Коровы станд. * ПХР V в

^ Примечание ¿охранить

Q Сброс сырья [ü]График

Печать П Матрица

Оптимизация [Ш Таблица ^ Планирование

Обзор рецептур X Мовый расчет •4- Назад

Рис. 1. Программа составления рационов Hybrimin

Для проверки достоверности теоретически смоделированного рациона использовались кухонные весы (рис. 2).

Полученные данные расчетных показателей влажности и сухого вещества составленного рациона заносились в табличный редактор MS Excel и сравнивались с практически определенными данными приготовленной кормовой смеси на выходе. На основе полученных данных определялось удельное содержание воды в кормовой смеси. Производился сравнительный анализ показателей смоделированного и реального рациона на кормовом столе по показателям влажности и сухого вещества.

смеси использовались система весового контроля DTM и протоколы отчетов о работе операторов. Программа посредствам беспроводной связи предоставляет на сервер данные о погрешности загрузки каждого компонента кормовой смеси (рис. 3).

Рис. 2. Замер показателей массы кормовой смеси

Также в качестве программного обеспечения для контроля приготовления кормовой

Рис. 3. Принципиальная схема работы системы весового контроля БТМ

Эксперименты проводились на животноводческом комплексе компании АО «Зеленоградское», РФ, Московская область, Пушкинский район, село Ельдигино, 2019 год.

Результаты исследования. По результатам исследований было определено удельное содержание воды в каждом компоненте кормовой смеси, построена диаграмма (рис. 4). За основу расчета был принят рацион для лактирующих коров агрофирмы АО «Зеленоградское» (средняя масса 600 кг, 30-100 день лактации, средний уровень надоя всех технологических групп 29 л/сутки) (табл. 1).

Таблица 1. Расчет удельной влажности

компонентов кормовой смеси

Наименование Масса Массовая Влажность Доля Доля сухого Масса Масса Удельная

компонента компо- доля в об- компонен- воды вещества воды, кг СВ, кг влаж-

нента, кг щем объеме та, % (СВ) ность, %

Силос кукурузный 20 0,4084 0,72 0,294 0,114356 14,4 5,6 55,519

Сенаж злаковых трав 16 0,3267 0,55 0,179 0,147029 8,8 7,2 33,928

Солома овсяная 0,5 0,0102 0,15 0,0015 0,008679 0,075 0,425 0,289

Зерно кукурузы 4 0,0816 0,15 0,0122 0,06943 0,6 3,4 2,313

Шрот рапсовый 3,5 0,0714 0,1 0,0071 0,064325 0,35 3,15 1,349

Шрот соевый 0,5 0,0102 0,11 0,0011 0,009087 0,055 0,445 0,212

Шрот подсолнечный 1 0,0204 0,11 0,0022 0,018174 0,11 0,89 0,424

Ячмень двурядный 1,5 0,0306 0,15 0,0045 0,026036 0,225 1,275 0,867

Премикс AgroFEED 0,2 0,004 0,1 0,0004 0,003676 0,02 0,18 0,077

Трикальций фосфат 0,2 0,0040 0,1 0,0004 0,003676 0,02 0,18 0,077

Абсорбент 0,07 0,0014 0,1 0,0001 0,001287 0,007 0,063 0,026

Патока 1,5 0,0306 0,85 0,0260 0,004595 1,275 0,225 4,91

Итого 48,97 1,00 - 0,529 0,470349 25,937 23,03 100

Рис. 4. Анализ удельного содержания воды в компонентах кормовой смеси

Данная диаграмма показывает, что большая масса воды приходится на объемистые компоненты, составляющие основу рациона, такие, как силос и сенаж, масса которых в объеме кормовой смеси превышает 70% от общего объема. Посредствам измерения сухого вещества кормовой смеси на выходе и анализа протоколов загрузки компонентов в миксер-раздатчик сформирована сводная таблица данных (таблица 2).

Результаты сводных данных показали:

- прямую зависимость изменения сухого вещества кормовой смеси на выходе от процента погрешности оператора погрузчика (рис. 5);

- обратную зависимость погрешности загрузки компонентов кормовой смеси от необходимой массы загрузки компонентов (рис. 6).

В результате наблюдений за приготовлением кормовой смеси был также выявлен факт низкоэффективного смешивания концентрированных компонентов (рис. 7).

Во многом это объясняется удельным содержанием воды в объемистых компонентах кормовой смеси (рис. 4).

2. Результаты проводимых экспериментов

№ эксперимента Погрешность оператора при загрузке, % Теоретическая доля сухого вещества, % Масса сухого вещества при замере, % Необходимая масса загрузки кормовой смеси, кг

1 6,83 47 48 2760

2 4,21 47 48 3000

3 5,6 47 47 3115

4 6,33 47 50 3080

5 14,8 47 53 1380

6 3,05 47 47 3250

7 2,9 47 47 2000

8 9,38 47 50 2100

9 11,23 47 52 1760

10 14 47 50 1320

11 3,6 47 48 3700

12 8,2 47 49 2500

13 8,35 47 49 2100

14 18,6 47 52 1200

15 10 47 49 1700

16 10,27 47 50 1560

17 6,88 47 48 2200

18 17 47 49 3000

19 5,06 47 49 3700

20 6 47 48 4000

21 0,32 47 47 4720

22 4,82 47 49 4220

На рисунке 7 ярко выражено наличие не-промешенной концентратной части.

50 40 30 20 10

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

| I Погрешность оператора при загрузке, %

| | Теоретическая доля сухого вещества, %

— — - Масса сухого вещества при замере, %

Рис. 5. Влияние погрешности загрузки компонентов на долю сухого вещества в кормовой смеси

5000 4000 3000 2000 1000 0

, кг

, % 20

/

/ ^

1 / *

15

10

0

Погрешность оператора при загрузке, % — — - Необходимая масса загрузки кормовой смеси, кг

Рис. 6. Влияние необходимой массы загрузки кормовой смеси на погрешность загрузки компонентов

Рис. 7. Приготовленная кормовая смесь в соответствии с временным регламентом смешивания

Область применения результатов.

1. Программное обеспечение для составления рационов можно считать принятым на данный момент, учитывая степень изученности физиологии животных.

2. Определение удельного содержания воды в каждом компоненте кормовой смеси дает понять, что дозирование премиксной и концентратной части в миксер может вызвать налипание и отсутствие равномерного распределения компонентов в дальнейшем; следствие - нехватка или перенасыщение концентратной частью кормов отдельных групп животных. Существенно решает проблему предварительное приготовление комбикорма в гранулах из концентратной и пре-миксной части, но ввиду высокой себестоимости оборудования не каждый производитель способен это себе позволить.

3. Анализ протоколов загрузки компонентов показал обратную зависимость между уровнем погрешности оператора погрузчика и уровнем заданной массы загрузки компонентов кормовой смеси, что свидетельствует о повышении вероятности ошибки оператора в момент загрузки компонентов с низким значением уровня заданной массы (концен-тратная часть). Также была выявлена прямая зависимость между отклонением доли сухого вещества кормовой смеси на выходе от теоретически заданной и уровнем погрешности оператора, что свидетельствует о несоблюдении теоретически заданного рациона посредствам технического несовершенства.

Выводы. Полученные результаты исследования - это доказательство потенциала модернизации современной техники и технологий приготовления кормовой смеси в молочном животноводстве. Нами предлагается концепция создания системы автоматической загрузки компонентов кормовой смеси в миксер-транспортировщик, оснащенный системой поточного измерения уровня влажности каждого компонента, вмонтированной в устройство автоматической самозагрузки.

Прототипом может являться любой миксер, оснащенный системой автоматической самозагрузки компонентов и системой весового контроля по типу DTM. Внесение высококонцентрированных компонентов кормовой смеси предлагается осуществлять в поток кормовой смеси при раздаче на кормовой стол, что обеспечит равномерное распределение добавок в общем объеме смеси.

0

5

Литература:

1. Буряков Н.П., Бурякова М.А, Караваева Е.В. Особенности кормления высокопродуктивных коров. URL: http://www.dairynews.ru/news/ osobennosti korm-lenija vysokoproduktivnyh korov1628.html

2. Приоритетные направления роботизации процессов на молочных фермах / Кормановский Л.П. и др. // Техника и оборудование для села. 2017. № 12. С. 24-27.

3. Федоренко В.Ф. Информационные технологии в сельскохозяйственном производстве. М., 2014. 224 с.

Literatura:

1. Buryakov N.P., Buryakova M.A, Karavaeva ЕУ. Osobennosti kormleniya vysokoproduktivnyh korov. URL: http://www.dairynews.ru/news/ osobennosti_ korm-lenija _vysokoproduktivnyh_ korov1628.html

2. Prioritetnye napravleniya robotizacii processov na mo-lochnyh fermah / Kormanovskij L.P. i dr. // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2017. № 12. S. 24-27.

3. Fedorenko V.F. Informacionnye tekhnologii v sel'sko-hozyajstvennom proizvodstve. M., 2014. 224 s.

ANALYSIS OF FEED MIXTURE EFFECTIVE PREPARATION'S PROBLEMS IN THE MODERN FARMING E.A. Nikitin, post graduate student FGBNY "Federal research agroengineering center VIM" V.S. Semenyuk, student RGAU-MSHA named after K.A. Timiryazev

Abstract. The analysis of methods in dairy cattle rations' formulation is presented. The methodology of experimental and theoretical studies conduction, used equipment's nomenclature and data processing's software is described. The scientific experiment's conduction program is developed. The conducted research into theoretical and experimental results are structured. The result of theoretical studies is the water content's specific mass in each component of feed mixture determining. The schemes of the investigated technological processes, obtained experimental data's summary tables are presented. Diagrams describing the studied factors' dependence are constructed. The operational area of conducted research - the Russian Federation, Moscow oblast, Pushkin district, El'digino village, where experimentation was organized. The zootechnical parameters of the studied ration's feed mixture and animals technological group's production indicators, studied equipment's technical characteristics and operational capabilities are described. The result of the conducted experiments is the dependence of the error's factors of loading components' determining and feed mixture's dry matter terms at the output deviating, the feed mixture appointed weight's influence on the loading components' level of error. On the obtained data's basis, the technical-and-technological factors degree's influence on mixing's efficiency and distribution uniformity of the of the concentrate and premix part in the total volume, the potential of technical and technological modernization of equipment for feed mixture's preparation are described. The reasons of feed mixture's concentrated components unequal distribution in the total volume are theoretically justified. On the basis of the studied parameters, the conclusion and production proposals are constructed, the development of which the identified problems will solve, the work process optimize, forage preparation efficiency can improve, feed conversion and animals' production increase. Keywords: compound feed, feed mixture, livestock, milk, quality, premix, digital livestock.