CC BY
281
УДК 631.363
ЭКСТРУЗИОННАЯ ПЕРЕРАБОТКА РЫБНЫХ ОТХОДОВ
НА КОРМ ЖИВОТНЫМ
В.В. Новиков, кандидат технических наук, профессор И.Л. Орсик, соискатель А.С. Грецов, аспирант
ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» E-mail: [email protected]
В статье представлена технология переработки рыбных отходов в смеси с отрубями в пресс-экструдере. Представлены результаты исследований, обоснованы процентное соотношение рыбы и отрубей и допустимая влажность смеси.
Ключевые слова: экструзия, рыба, отруби, процесс, качество, экструдат.
В настоящее время наблюдается интенсивный рост показателей рыбохозяйственно-го комплекса нашей страны: общий вылов всеми российскими пользователями достиг 4 млн 82,1 тыс. т и практически приблизился к значению, определенному Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации [1, 2].
Основной проблемой рыбохозяйственно-го комплекса страны остается переработка рыбного сырья, в частности, утилизация отходов. По мнению экспертов, отходы составляют 20-30% от поступающего сырья [3]. При этом из общей массы рыбных отходов перерабатывается 20%, а остальная часть сбрасывается либо в море, либо в канализацию, хотя большая часть этих отходов законодательно запрещена к захоронению [4, 5, 6]. Ужесточение экологического законодательства в нашей стране за-
ставляет хозяйствующие субъекты искать пути решения этой проблемы. На сегодняшний день существует несколько вариантов утилизации рыбных отходов, схематично представленных на рис. 1. Способ, предусматривающий захоронение или сброс отходов, жестко регулируется экологическим законодательством и, соответственно, влечет санкции со стороны надзорных органов. Поэтому данный вариант утилизации рыбных отходов является заведомо неперспективным, в связи с чем возрастает потребность в переработке данных отходов.
На сегодняшний день существует несколько вариантов переработки рыбных отходов в экологически безопасные и даже полезные в дальнейшем использовании продукты. Сжигание или кремация биологических отходов осуществляется в крематорах, представляющие собой печь округлой формы изготовленную из высокопрочной стали и оснащенную качественной высокопроизводительной горелкой, для функционирования которой требуется дизтопливо, природный
Способы утилизации рыбных отходов
или
Захоронение, сброс в водоём
Переработка на специальном оборудовании
Journal of VNIIMZH №4(16)-2014
Баротермические
Химические
249
сжигание
термообработка при повышенном давлении
экструзия
гидролиз
сжиженный газ. Аппарат идеально подходит для утилизации практически всех видов органики. За счет высокой температуры горения (более 700°С) полностью уничтожаются любые биологические отходы, что гарантирует санитарную чистоту и биобезопасность
[9].
Рис. 1. Способы утилизации рыбных отходов
Данный способ позволяет полностью обезвредить биологические отходы, но при этом является очень затратным, так как требуется много топлива.
Термообработка при повышенном давлении осуществляется в аппаратах периодического действия, в частности, в вакуумных котлах (котлах-утилизаторах Лапса) сухим (без контакта с острым паром или водой) или мокрым способом. В таких котлах сырье медленно нагревается до температуры 118-130°С, при которой погибает основная масса бактерий, и стерилизуется в течение 30-60 минут при давлении 0,3-0,4 МПа. Затем разваренная масса сушится в течение нескольких часов под давлением 0,05-0,06 МПа при 70-80°С. Из термообработанных отходов получают мясокостную, мясную, кровяную, костную, перьевую муку [10]. Данный способ имеет следующие основные недостатки:
- длительность процесса получения готового продукта (до 10-12 часов);
- многочасовая термообработка приводит к денатурации 70-75% протеина, в результате снижается кормовая ценность продукта (он плохо усваивается птицей);
- высокая энергоемкость: для работы установок помимо электроэнергии необходимы газ, пар и горячая вода;
- загрязнение окружающей среды неприятно пахнущими и токсическими веществами (сероводородом, сернистым газом, меркаптанами и др.);
- образование жиросодержащих сточных вод, увеличивающих нагрузку на локальные очистные сооружения [10].
В то же время рыбные отходы представляют ценное сырье для животноводства. Необходимость разработки экологически безопасных технологий и оборудования для переработки рыбных отходов, получения кормовой добавки для животных и птиц становится все более очевидной. Введение в зерновую смесь рыбных отходов позволит дополнительно повысить эффективность использования кормов [7,8].
Анализ способов переработки рыбных отходов в корма для животных показывает, что наиболее эффективным является экс-трудирование [5,6,7]. Основными преимуществами данного процесса являются его непрерывность и разнообразие кормовых продуктов, получаемых на выходе. Но основную проблему для применения экструзионной переработки рыбных отходов представляет их высокая влажность (до 85% и более), так как для нормального протекания процесса в пресс-экструдере рекомендуется влажность исходного сырья в пределах 20-30% [6, 8].
В Самарской ГСХА разработана технологическая линия по переработке рыбных отходов (рис. 2).
Рис. 2. Технологическая схема переработки рыбных отходов
На первом этапе проводится измельчение рыбных отходов и отжим влаги. Для обеспечения предложенного технологического процесса, с учетом требований нормативных документов, нами была разработана конструк-
тивно-технологическая схема устройства для измельчения и отжима влаги, представленная на рисунке 3, новизна которой подтверждена патентом РФ [11]. Устройство для измельчения и отжима влаги состоит из корпуса 1, на котором установлен загрузочный бункер 2, а внутри находятся рабочие органы: подвижные ножи 5 на приводном валу 3 и резисторы 4, прикрепленные к днищу корпуса. Сбоку в корпусе предусмотрено выгрузное окно 6 с лотком 7, а в днище корпуса - сливное отверстие 8.
Устройство работает следующим образом. Исходный материал, подлежащий переработке, из загрузочного бункера 2 поступает в рабочую зону устройства, срезается и захватывается подвижными ножами 5, а затем, попадая в пространство между подвижным ножом 5 и резистором 4, начинает перемещаться к стенке корпуса (за счет действия центробежной силы). Одновременно с этим измельченная масса, оказавшись в пространстве - в плоскости между подвижным ножом и резистором - подвергается сжатию за счет уменьшения объема пространства. При этом происходит отток (выжимание) жидкой фракции от составляющей основу продукта. Обезвоженная масса через выгрузное окно 6 и лоток 7 сбрасывается в отгрузочную тару, а жидкая фракция через сливные отверстия 8 - в канализацию.
5
1 ^Гт^Ъ, з
Б1-
После измельчения и отжима влаги рыбные отходы подаются в смеситель, где производится смешивание их с отрубями. Процентное соотношение рыбных отходов и отрубей зависит от влажности получаемой смеси. Экструзионная переработка рыбных отходов с отрубями проводилась на пресс-экструдере КМЗ-2У. Однако серийно выпускаемые пресс-экструдеры предназначены, в основном, для переработки зернового сырья и требуют модернизации рабочих органов для качественного выполнения процесса экструзии мясорыбных отходов. В связи с этим нами была проведена модернизация дозатора кормов и шнека в зоне подачи на пресс-экструдере КМЗ-2У. Горизонтальный шне-ковый дозатор заменен на вертикальный, а подающий шнек в зоне подачи исходной смеси выполнен в виде конусного направи-теля (рис. 4) [12, 13].
Рис. 4. Общий вид модернизированного пресс-экструдера: 1 - дозатор, 2 - конусный направитель
Рис. 3. Конструктивно-технологическая схема устройства для измельчения и отжима влаги:
1 - корпус; 2 - загрузочный бункер; 3 - приводной вал; 4 - резистор; 5 - нож; 6 - выгрузное окно; 7 - лоток; 8 - сливное отверстие
В рамках исследования были проведены лабораторные исследования режимов экс-трудирования смеси рыбных отходов и отрубей в различных соотношениях (табл. 1).
Таблица 1. Содержание рыбы и влажность исходной смеси
Содержание рыбы, % Влажность,% Плотность, кг/м
Лоигпа! оГ УШТ^Н №4(16)-2014
251
10 13,50 356
30 22,00 388
50 46,00 418
Эксперимент проводили при различном проходном сечении матрицы пресс-экстру-дера, при этом контролировались следующие параметры: затрачиваемая мощность, давле-
лученный корм анализировался в специализированной лаборатории по показателям качества и бактериальной чистоте. Данные эксперимента занесены в таблицу 2.
Влияние площади выходного отверстия фильеры на параметры работы пресс-экстру-дера при различной влажности исходной смеси показаны на рисунке 5.
ние, температура, производительность. По-
Таблица 2. Основные показатели процесса экструзии рыбных отходов в смеси с отрубями
Кол-во рыбы, % Влажность смеси, % Плотность смеси, кг/м3 Производительность, кг/ч Температура Т, °С Затрачиваемая мощность, кВт Площадь отверстий фильеры, мм2
10 13,5 356 232 104 38,5 1300
10 13,5 356 220 130 40,3 700
10 13,5 356 208 152 52,9 100
30 24 388 202 102 38,2 1300
30 24 388 232 120 41,6 700
30 24 388 244 133 47,6 100
50 46 418 244 80 34,4 1300
50 46 418 232 112 36,4 700
50 46 418 235 125 37,2 100
а)
—¿г_При влажности \Л/=13,5%
—О— При влажности \Л/=24% ■О - При влажности \Л/=46%
б)
Рис. 5. Влияние площади отверстия фильеры на параметры работы пресс-экструдера:
а - температура экструдата Т (°С); б - затрачиваемая мощность N (кВт)
В процессе исследования, изменяя площадь выходного сечения фильеры, установлено, что с ее уменьшением прогрев экстру-дата при различной влажности достигает температуры более 120°С, что достаточно для экструдирования и обеспечения необходимого качества и бактериальной чистоты продукта. Однако при влажности исходной смеси 46%, при открытой фильере (8=1300 мм2) бактериальная чистота продукта не соответствует требованиям, а следовательно, не может использоваться на корм животным.
Таким образом, анализируя процесс получения готового корма и его зоотехническую оценку, можно сделать вывод, что с зоотехнической и экономической точек зрения наиболее ты рациональным является
процесс экструзионной переработки рыбных отходов в смеси с отрубями в процентном соотношении вводимой рыбы не более 30% и при влажности смеси не более 24%.
Литература:
1. Итоги деятельности федерального агентства по рыболовству в 2012 г. и задачи на 2013 г. http://fish.gov.ru
2. Доктрина продовольственной безопасности РФ. http://base.garant.ru/12172719/
3. Дальний Восток опробовал новую технологию переработки рыбных отходов. http://www.ecoindustry.ru/news/view/33446.html
4. Антипова Л.В. Чешуя прудовых рыб - источник пищевого продукта. http://www.tstu.ru/education/elib
5. Кадыров Д.И. Непищевые отходы - в доходы // Мясная индустрия. 2011. №6. С. 66-69.
6. Кадыров Д.И. Экструзионная переработка биологических отходов в корма. http://www.almaz-spb.com
7. Дидык Т.А. Повышение эффективности технологического процесса и обоснование параметров шнеково-го пресса для экструдирования зернового материала: дис. канд. техн. наук. Саратов, 2006. 172 с.
8. Зубкова Т.М. Повышение эффективности работы одношнекового экструдера для производства кормов на основе параметрического синтеза: дис. д. т. н. Оренбург, 2006. 320 с.
9. Крематоры, инсинераторные установки и установки для утилизации органических и биологических отходов. http://kremators.ru/
10. Кадыров Д.И. Экструзионная переработка биологических отходов в корма. http://www.almaz-spb.com
11. Пат. Устройство для измельчения и отжима влаги / В.В. Новиков и др. Заяв. 24.01.12; Опубл. 27.08.13.
12. Пат. 131948 РФ. Экструдер для приготовления УДК 631.1.017.3
кормовой массы / Новиков В.В. и др. Заяв. 18.03.2013. 13. Пат. Устройство для подачи кормового продукта в экструдер / В.В. Новиков и др. Заяв. 10.09.07.
The paper presents the technology for processing fish waste mixed with bran in the extruder. The results of studies, the percentage offish justified and allowable moisture and bran mixture. Keywords: extrusion, fish, bran, process, quality, extrudate.
АНАЛИЗ И ТЕНДЕНЦИИ ЭФФЕКТИВНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МОЛОЧНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА
М.А. Конаков, доктор экономических наук, профессор Мичуринский государственный аграрный университет E-mail: [email protected]
Экономическое обоснование эффективного функционирования молочного животноводства в рыночном хозяйстве способствует реализации государственной аграрной политики, предусматривающей достижение полной занятости сельского населения и повышение уровня его жизни, сохранение сельского уклада и решение демографической проблемы.
Ключевые слова: конкурентоспособность, семейная ферма, малая форма хозяйствования.
Вынужденное отставание производства молока и мяса в России в значительной мере происходит из-за снижения таможенных пошлин и увеличения импорта из стран «партнеров-конкурентов» в рамках ВТО. Это подтверждается на официальном сайте Мин-сельхоза России: «В сентябре-ноябре наблюдалось увеличение на 10-33,5% объемов поставок в нашу страну мороженого мяса крупного рогатого скота, свинины, молока и сливок, масла сливочного и сыров». В настоящее время почти 20% молочной продукции страна получает по импорту. Это говорит о том, что при наших огромных резервах мы остановились в своем развитии на пороге продовольственной безопасности страны.
Так, удельный вес отечественного молока и молочных продуктов на внутреннем рынке, несмотря на прогнозируемый рост их производства, к 2020 году составит лишь 87,5%, это на 2,5% ниже порогового значения.
Можно прогнозировать, что такое положение продолжится и приведет к снижению производства отечественной молочной продукции. По данным анализа специалистов компании «Экомилк», в 2013-2014 гг. объем производства молока продолжит сокращаться на 1-2%. Такой прогноз подтверждается тем, что по данным Департамента животноводства и племенного дела Минсельхоза РФ, производство молока за январь 2013 года во всех категориях хозяйств уменьшилось на 2,8% к уровню соответствующего периода 2012 года и составило 1,9 млн т.
Федеральные и региональные власти выделяют значительные бюджетные средства для поддержки животноводов, однако ожидаемого эффекта не получается. Так, по официальным данным в Ленинградской области числится более 5 тыс. фермерских хозяйств, а в реальности их работает около 1 тыс. По данным Росстата за последние 10 лет число крестьянских фермерских хозяйств сократилось с 264,0 до 192,0 тысяч, а доля численности поголовья коров в хозяйствах населения
Journal of VNIIMZH №4(16)-2014
253
