CC BY
39
Аграрный вестник Урала № 8 (100), 2012 г.
Инженерия
ЭКСТРУЗИОННАЯ ПЕРЕРАБОТКА СВЕЖЕУБРАННОГО ЗЕРНА ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ1
Е. В. СЛАВНОВ,
доктор технических наук, профессор,
Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук,
Е. В. ПЕПЕЛЯЕВА, аспирант,
М. А. ТРУТНЕВ,
кандидат технических наук, доцент,
Пермская государственная сельскохозяйственная академия
614013, г. Пермь, ул. Ак. Королева, д. 1; тел. 8 (342) 237-83-99; e-mail: slavnov@icmm.ru
Положительная рецензия представлена А. С. Семеновым, доктором сельскохозяйственных наук, профессором Пермской государственной сельскохозяйственной академии и И. К. Березиным, доктором технических наук, профессором Института механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук.
Ключевые слова: экструзия, свежеубранное зерно, питательные свойства, энерго- и трудозатраты. Keywords: extrusion, freshly harvested grain, nutritional properties, energy consumption, labor costs.
В сложившихся экономических условиях эффективное производство продуктов животноводства возможно только при рациональном использовании кормов, прежде всего концентрированных. Это включает в себя повышение питательной и биологической ценности кормов при одновременном снижении энерго- и трудозатрат на их производство. Применяемые в настоящее время способы в основном сводятся к изменению физической формы зерна путем дробления или плющения, что повышает усвоение доступных питательных веществ, но не изменяет структуру продукта. Одним из эффективных методов подготовки кормов к скармливанию является экструзия.
При экструзии на продукт оказывается комбинированное воздействие сдвигом, давлением и температурой, в результате чего изменяется структура клетчатки — происходит декстринизация крахмала до глюкозы, денатурация белков (при этом химический состав белков не меняется), инактивация ингибиторов пищеварительного тракта, нейтрализация токсичных веществ, стерилизация корма, улучшение вкусовых качеств [1, 2, 3].
Эти качественные изменения способствуют улучшению поедаемости кормов, а также перева-риваемости и усвоению их в организме животного. Применение кормов, приготовленных способом экструзионной переработки, позволяет оказывать влияние надинамикуростаживотных, атакже на каче ствен-ные показатели получаемой от них продукции [4].
Цель и методика исследования.
Целью предлагаемой работы является сравнительный анализ традиционной и модифицированной технологий переработки фуражного зерна методом экструзии.
По традиционной технологии зерно, доставляемое с поля, накапливается в бункерах активного вентилирования, затем сушится на сушилках и после первичной очистки сдается на хранение на склад. Далее зерно измельчается зерновыми дробилками, например КДУ-2, и подвергается экструзии. Поскольку сухое зерно трудно экструдируется, его необходимо предварительно увлажнить в зависимости от культуры до влажности 14-24 %. Затем экструдат зерна хранят или непосредственно скармливают животным.
Предлагаемый метод приготовления кормов [5] основывается на экструзии свежеубранного зерна естественной влажности 22-25 %. Зерно с поля доставляется в цех переработки. Если влажность зерна превышает 25 %, ее доводят до необходимой влажности в бункере активного вентилирования. После предварительной очистки от крупных и легких сорных примесей зерно подается в экструдер. Влажное фуражное зерно хорошо экструдируется, обладая пониженной твердостью в результате однородного по объему содержания естественной влаги в каждом отдельном зерне. За счет диссипативного разогрева и внешнего тепла со стороны корпуса экструдера про-
Таблица 1
Удельные энергозатраты и трудозатраты на производство кормов
Энергозатраты, кВт ч/т Трудозатраты, чел. ч/т
Процесс Традиционный спо- Предлагаемый Традиционный Предлагаемый
соб способ способ способ
Предварительная очистка, ОВС-25 0,26 0,26 0,02 0,02
Активное вентилирование, БВ-25 0,96 0,96 0,02 0,02
Сушка, М-819 (шахтная) 4,9 - 0,05 -
Первичная очистка, ЗВС-20А 0,31 - 0,02 -
Измельчение, КДУ-2,0 10 - 0,67 -
Увлажнение, насос 1 К-6б 1 - - -
Экструдирование, экструдер [5] 26 26 1 1
Гранулирование, ДГ-1 0,08 0,08 0,1 0,1
Транспортировка к месту хранения, ТУ-5 0,47 0,47 - -
Итого 43 ,98 27,77 1,88 1,14
1 Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 10-08-96069р_урал-а.
www. m-avu. narod. ru
Аграрный вестник Урала № 8 (100), 2012
Инженерия Д7
Таблица 2
Химический состав зерна до и после экструдирования
Показатель Рожь Пшеница
До экструзии После экструзии Разница До экструзии После экструзии Разница
Содержание в 1 кг натуральной влажности
1. Корм. ед. 1,09 1,16 +0,07 1,11 1,16 +0,05
2. Обменная энергия, МДж 10,76 11,47 +0,71 10,89 11,38 +0,49
3. Сырой протеин, г 109,8 120,6 +10,8 126 139 +13
4. Переварив. протеин, г 91,13 91,6 +0,53 110,9 121,5 +10,6
5. Сахар, г 63,8 110 +46,2 36,4 93,2 +56,8
Содержание в 1 кг абсолютно сухого вещества
1. Корм. ед. 1,27 1,27 0 1,28 1,28 0
2. Обменная энергия, МДж 12,54 12,54 0 12,5 12,5 0
3. Сырой протеин, г 127,9 131,8 +3,9 145,3 151,2 +5,9
4. Сахар, г 74,4 120,3 +45,9 42,0 102,4 +60,4
дукт прогревается до температуры 120-200 °С и перерабатывается при давлении экструзии до 20 МПа. На выходе из экструдера за счет резкого снижения давления перегретая жидкость испаряется, экструдат увеличивается в объеме и приобретает микропористую структуру. Далее экструдат охлаждают с помощью вентилирования и транспортируют на место хранения. При необходимости получения продукта в виде гранул, например, для кормления молодняка птиц, экструдат подвергают гранулированию с последующим охлаждением.
В результате механических воздействий и теплоты в экструдате происходят физико-механические изменения основных компонентов исходного продукта, декстринизация крахмала до глюкозы и денатурация белков, а также улучшаются его вкусовые качества.
Применение данного метода переработки зерновых естественной влажности позволяет снизить затраты электроэнергии и трудоемкость приготовления кормов за счет изменения технологического процесса, применяемого при традиционном способе переработки, исключив такие операции, как сушка, первичная обработка, измельчение и увлажнение зерна перед экструдированием.
Результаты исследований.
Результаты расчета удельных затрат электроэнергии и трудозатрат на переработку фуражного зерна традиционным и предлагаемым способом представлены в табл. 1. Сравнительный анализ производили на примере линии послеуборочной обработки зерна в ФГУП УОХ «Липовая гора» Пермского района и дальнейшей экструзионной переработки на базе Института механики сплошных сред УрО РАН г. Пермь [6]. Предлагаемый способ позволяет в среднем снизить энергозатраты на 37 % и трудозатраты на 39 %. Переработка свежеубранного зерна
дает возможность упростить технологию, исключив из нее сушку, первичную очистку, измельчение и увлажнение.
В соответствии с методикой [7] был произведен анализ качественного состава озимой ржи и пшеницы до и после экструзионной переработки при влажности свежеубранного зерна 22-24 % (табл. 2). Из таблицы видно, что в результате экструзионной переработки содержание питательных веществ в корме натуральной влажности повышается. Так, в экструда-те озимой ржи концентрация протеина увеличилась на 10 %, в том числе перевариваемого — на 0,6 %, сахара — на 72 %, в экструдате пшеницы соответствующие показатели составили 10 %, 9,5 % и 156 %.
При расчете содержания исследуемых показателей в абсолютно сухом веществе можно отметить, что общая питательность в кормовых единицах и обменная энергия одинаковы в обоих видах кормов до экструзии и после, но содержание протеина увеличилось на 3 % и 4 %, а сахара на 62 % и 143 % во ржи и пшенице соответственно. Полученные результаты говорят об увеличении в результате экструзии пищевой ценности и питательности кормов обоих культур.
Выводы.
Предложен способ экструзионной переработки свежеубранного зерна естественной влажности, позволяющий исключить такие операции как сушка, первичная обработка, измельчение и увлажнение зерна перед экструзией, что обеспечивает уменьшение затрат электроэнергии на 37 % и трудозатрат на 39 % и приводит к снижению себестоимости корма.
Показано, что при снижении себестоимости корм, получаемый предлагаемым способом, имеет повышенные, в отличие от исходного продукта, пищевую ценность и питательность.
Литература
1. Остриков А. Н. [и др.]. Экструзия в пищевой технологии. СПб. : ГИОРД, 2004. 288 с.
2. Славнов Е. В., Коробов В. П. Изменение наноструктуры зерна озимой ржи в результате экструзии // Доклады РАСХН. 2010. № 5. С. 49-52.
3. Славнов Е. В., Коробов В. П., Лемкина Л. М. Получение концентрированных кормовых добавок экструзионной обработкой зерна озимой ржи с оценкой пищевой ценности // Аграрный вестник Урала. 2008. № 2. С.80-83.
4. Ситников В. А., Морозков Н. А., Славнов Е. В. Нетрадиционные способы подготовки концентрированных кормов и результаты скармливания их животным // Аграрный вестник Урала. 2008. № 3. С. 52-55.
5. Славнов Е. В., Трутнев М. А., Пепеляева Е. В. Способ экструзионной переработки фуражного зерна : пат. на изобретение № 2429712 / Рос. Федерация. № 2010121103/13; заявл. 25.05.2010; опубл. 27.09.2011. Бюл. № 27. 4 с.
6. Пестов В. М., Бабушкин В. А., Славнов Е. В. [и др.]. Экструзионная установка для переработки крахмалосодержащих продуктов // Комбикорма. 2006. № 3. С. 31-32.
7. Петухова Е. А., Бессарабова Р. Ф., Халенева Л. Д. [и др.]. Зоотехнический анализ кормов. 2-е изд., доп. и перераб. М. : Агропромиздат, 1989. 239 с.
50
№№№. т-Э¥и. пагосі. ги
