CC BY
151
УДК 636.087.6
ЭКСТРУЗИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОРМОПРОИЗВОДСТВЕ
В.И. Передня, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник И.В. Барановский, кандидат технических наук, заведующий лабораторией В.В. Чумаков, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» E-mail: [email protected]
Аннотация. К новейшим приемам подготовки к скармливанию животным и птице зерна бобовых, злаковых культур и кукурузы, а также переработки биологических отходов перерабатывающих предприятий относятся экструзионные технологии. Экономичная и экологически чистая экструзия позволяет получать высококачественный кормовой продукт, в котором, благодаря баротермическим параметрам экс-трузионного процесса, обеспечивающим полную экструзию и сведение к минимуму время термообработки, максимально сохраняется биологическая ценность исходного сырья и происходит стерилизация экс-трудата. РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» с целью сокращения объемов закупок белковых компонентов (рыбная мука, соевый жмых, подсолнечный шрот), входящих в состав комбикормов, при имеющейся необходимости рационального и эффективного использования сырьевой базы агропромышленного комплекса, разработал технологии и комплекты оборудования для получения протеиновой кормовой добавки из зерна бобовых культур и кукурузы, а также боенских отходов и пера птицы. Ключевые слова: комбикорм, протеин, боенские отходы, добавка, технология, экструзия,усвояемость.
Насыщение продовольственных рынков Беларуси и стран единого таможенного пространства высококачественными молочными и мясными продуктами отечественного производства является одной из важнейших задач агропромышленного комплекса на ближайшую перспективу. Одним из главных условий интенсивного и здорового развития животных и птицы является укрепление кормовой базы, улучшение ее различными обогатительными добавками. Известно, что эффективное использование кормов зависит от сбалансированности рационов кормления; в первую очередь, по основным лимитирующим факторам - энергетической ценности и содержанию протеина. Существующее состояние комбикормового производства в Беларуси не позволяет в короткие сроки решить проблему растущих потребностей в обеспечении животноводческих, птицеводческих и рыбоводческих хозяйств высококачественными комбикормами собственного производства. На сегодняшний день требуется внедрение новых технологий и техническое переоснащение комбикормовых предприятий перспективным оборудованием.
В современных условиях считается бесспорным, что одним из главных условий экономного и эффективного использования кормов, в том числе зерна бобовых культур и кукурузы, является подготовка их к скармливанию. На переработку зерна в организме животных затрачивается большое количество энергии, которая может использоваться на другие цели. Подготовка кормов к скармливанию является одним из важных способов повышения их поедаемости, переваримости, усвоения и использования питательных веществ в организме животных. На сегодняшний день известны различные достаточно эффективные способы подготовки зерновых кормов - измельчение, плющение, ошелушивание, поджаривание, осолаживание, дрожжевание, проращивание, микрони-зация, гранулирование, увлажнение, влаго-тепловая обработка.
Все вышеперечисленные способы направлены на повышение питательной и биологической ценности кормов и, в основном, сводятся к изменению физической формы зерна, что улучшает усвоение питательных веществ, но не изменяет их структуру. Также
к негативным моментам в области производства комбикормов следует отнести необеспеченность отрасли белковым сырьем, различными белково-витаминно-минеральными добавками и крайне недостаточную переработку предприятиями агропромышленного комплекса в компоненты комбикормов вторичных сырьевых ресурсов и отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства. Для получения высококачественного кормового продукта, в котором максимально сохраняется биологическая ценность исходного сырья, необходимо свести к минимуму время термообработки. При этом желательно использовать экономичные и экологически чистые технологии.
К новейшим приемам подготовки зерна бобовых, злаковых культур и кукурузы, а также переработки биологических отходов, относятся экструзионные технологии. Метод экструдирования совмещает воздействие температуры с эффектом резкого перепада давления в момент выброса продукта из ствола экструдера. Умеренный уровень теплового воздействия - 150°С в конце процесса в течение 3-6 с. (продолжительность процесса 30-60 с.) приводит к равномерной денатурации нативного белка, не нарушая первичные соединения аминокислот и, тем самым, сохраняя питательную ценность протеина. Активность ферментов (в первую очередь, ингибиторов трипсина в сое) снижается до приемлемой нормы, обеспечивающей максимальную кормовую эффективность.
Энергетическая фракция в зерне представлена углеводами (злаковые, горох) и жиром (соя). При прохождении крахмала через экструдер он желатинизируется и на выходе увеличивается в объеме. Этот эффект обеспечивается разрушением структуры гранул и разрывом молекулярной цепи крахмала. Весь процесс напоминает горячее увлажнение этого полисахарида.
Различие заключается в том, что при экс-трудировании процесс происходит в условиях более низкой влажности и гораздо быстрее. Той влажности, которая необходима для смазки элементов шнековой части ствола экструдера, вполне достаточно для желати-
низации. При выходе продукта из фильер ствола экструдера влага испаряется, и крахмальный гель быстро затвердевает. Степень увеличения продукта в объеме зависит от содержания крахмала. При экструдировании определенный процент крахмала превращается в декстрины, что напоминает явление, происходящее при поджаривании зерен.
Экструдирование увеличивает доступность масла в сое за счет разрыва маслосо-держащих клеток. Это происходит при резком перепаде давления (от 40-60 атм. до 1 атм.) в момент выброса продукта, поэтому экструдат представляет собой маслянистую гомогенную массу. При поджаривании этот эффект не достигается даже при самом мелком измельчении соевых бобов. Экструдат долгое время не прогоркнет из-за наличия лецитина, токоферолов и инактивации липо-оксидазы.
Экструзия способствует образованию комплексного соединения жира с крахмалом в зерне в соотношении 1:10, а также воздействует на клетчатку, изменяя ее плотность путем разрушения структуры механическими факторами и влагой. В результате использования экструдированных кормов на 1030% повышается их усвоение, увеличиваются надои молока на 20-30%, среднесуточные привесы на 15-30%. При этом потребление корма уменьшается на 8-12%. Экструдиро-вание позволяет до 30% уменьшить расход зерновых компонентов.
Применение кормов экструзионной переработки ведет к повышению скорости роста животных и качества получаемой от них продукции. Метод экструзии позволяет даже на ранних стадиях развития животных заменять дорогие корма животного происхождения растительными белками экструдирован-ных бобов сои.
При рекомендуемых режимах экструзии в зерне гибнет большая часть микрофлоры (бактерии, грибки). Это очень важно, если зерно поражается плесенью и имеет большую бактериальную обсемененность. В процессе экструзии из-за высокой температуры (130-160°С) и давления (40-60 атм.) в зерне кукурузы и пшеницы микроорганизмы поги-
Лоигпа! оГ УШТ^Н №4(20)-2015
61
бают полностью, а в ячмене их остается около 6%. В результате экструдирования пере-вариваемость белка достигает 90%. Аминокислоты становятся более доступными вследствие разрушения вторичных молекулярных связей. Содержание доступного лизина возрастает до 88%. В то же время полностью или значительно разрушаются антипитательные соединения: уреаза, ингибиторы протеаз и трипсина. Крахмал желатини-зируется, что облегчает его усвоение.
Метод экструзионной обработки компонентов, входящих в состав комбикорма, по сравнению с другими способами подготовки корма позволяет получить ряд преимуществ: интенсифицировать производственный процесс; повысить степень использования сырья; получить готовые к применению пищевые продукты или создать для них компоненты, обладающие высокой сгущающей во-до- и жироудерживающей способностью; снизить производственные затраты (расходы теплоты, электроэнергии); снизить трудовые затраты; расширить ассортимент пищевых продуктов; повысить усвоение корма животными и птицей; снизить микробиологическую обсемененность продуктов; уменьшить загрязнение окружающей среды.
Кроме того, в результате экструзии происходят существенные изменения и тексту-рирование не только на клеточном уровне, но и сложные химические, микробиологические (стерилизация), физические процессы и явления [2].
С использованием экструзионных технологий стало возможным получение высокоусвояемого экструдированного корма на основе зерна бобовых культур и кукурузы.
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» разрабатываются технология и комплект оборудования для приготовления двухкомпонентного экстру-дированного корма, состоящего из экструди-рованных бобов сои и зерна кукурузы. Внедрение данного оборудования на комбикормовых заводах Республики Беларусь позволит значительно сократить закупку соевого шрота и других белковых компонентов растительного происхождения.
Развитие экструзионной техники с целью получения белка животного происхождения позволило предложить новые, экономически выгодные способы использования отходов птицеводства. С целью сокращения объемов закупок белковых компонентов животного происхождения, входящих в состав комбикормов, и необходимости рационального и эффективного использования имеющейся сырьевой базы птицефабрик, РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» разработал технологию и комплект оборудования для получения белкового кормового ингредиента из боенских отходов и пера птицы (рисунок 1).
Рис. 1. Экструдированная кормовая добавка
В традиционном технологическом процессе переработки отходов потрошения птицы используют вакуумные горизонтальные котлы, в которых слой сырья медленно, обычно в течение 30-120 мин, нагревается до критической температуры стерилизации (120°С), при которой погибает основная масса спор теплостойких бактерий. Как правило, продолжительность процесса получения кормовой муки составляет 6-12 ч. При этом часть сырья быстро достигает температуры стерилизации и в течение остального времени подвергается перегреву. Продукт при этом подгорает, наступают необратимые де-натурационные процессы. Во вторичных продуктах потрошения птицы практически 50% белка содержится в перопуховом сырье, поэтому решение проблемы перевода кератина пера в усвояемую форму имеет большее значение с позиции мобилизации резервов нативного белка и проблем экологии.
Кератин отличается высокой устойчивостью к воздействию различных реагентов и не расщепляется ферментами пищеварительных соков человека, животных и птицы, то есть практически неусвояем. Наиболее эффективным способом разрыва дисульфидных мостиков, что позволит перевести кератин из неусвояемой в усвояемую форму, является экструзия. В итоге полученный экструдат стерилен, доступен для действия пищеварительных соков и ферментов, имеет хорошие переваримость и вкусовые качества.
По разработанной нами технологии измельченные боенские отходы - перо, кишечный тракт и др., в т.ч. падёж и конфискат СЭС, предварительно смешивают с растительным наполнителем с целью снижения влажности массы, подаваемой в экструдер, до 28-30%. Из полученной смеси после экс-трузионной переработки получают пригодный для кормления животных и птицы продукт. В качестве наполнителя могут быть использованы зерно, зерноотходы, отруби, шроты, а также некондиционный материал.
Для работы технологической линии экс-трудирования характерно практически полное отсутствие отходов, выбросов и неприятных запахов. Ее можно настроить на любое исходное сырье, которое должно иметь постоянный состав, т.е., например, из 1 т перерабатываемых отходов 20% должны составлять боенские отходы, 30% - перо птицы, 50% - зерновой наполнитель. В последующем подобранную рецептуру необходимо строго выдерживать. Предлагаемая технология реализует принципиально новый подход к утилизации вторичных продуктов убоя
птицы. Переработка боенских отходов обеспечивает получение высокобелковой, стойкой при хранении, кормовой добавки. При этом перевариваемость белков, в т.ч. протеина кератиносодержащих отходов, по результатам испытаний, проведенных в ГУ «Центральная научно-исследовательская лаборатория хлебопродуктов», достигает 83% [3].
При получении белковой кормовой добавки на основе боенских отходов и пера птицы методом экструзии выполняется основное условие при производстве корма животного происхождения - получение высококачественного белкового продукта, содержащего аминокислотный комплекс. Экстру-зионная обработка исходных компонентов эффективно повышает питательную ценность белковой кормовой добавки и облегчает ее усвоение животными и птицей. Размер потенциально возможных доходов птицефабрик от использования белковых кормовых добавок из отходов собственного производства сопоставим с величиной доходов от реализации основных продуктов производства.
Литература:
1. Экструзионная переработка биологических отходов в корма / Д. Кадыров и др. // Птицеводство. 2008. №7.
2. Экструзионная технология пищевых продуктов // Пищевая промышленность. 2003. №12.
3. Передня В., Китиков В., Чумаков В. Отходы в доходы // Комбикорма. 2013. №10.
Literatura:
1. EHkstruzionnaya pererabotka biologicheskih othodov v korma / D. Kadyrov i dr. // Pticevodstvo. 2008. №7.
2. EHkstruzionnaya tekhnologiya pishchevyh produktov // Pishchevaya promyshlennost'. 2003. №12.
3. Perednya V., Kitikov V., CHumakov V. Othody v do-hody // Kombikorma. 2013. №10.
THE FODDER PRODUCTION'S EXTRUSION TECHNOLOGIES V.I. Perednya, doctor of technical sciences, professor, general researcher worker I.V. Baranovski, candidate of technical sciences, laboratory chief V.V. Chumakov, candidate of technical sciences, leading research worker RYP "Belarus NAN NPZ on agriculture mechanization"
Abstract. The latest preparation techniques' methods of animals and poultry feeding with legumes, cereals and corn grain, as well as the biological waste by processing plants apply extrusion technology. Economical and pure ecologically extrusion allows to obtain high-quality feed product, in which, thanks to the extrusion process's barothermal parameters, providing full extrusion and the heat treatment time's minimization, the raw materials' biological value is maximum preserved and extrudate's sterilization is hold. RYP "Belarus NAN NPZ on agriculture mechanization" with the aim of the protein components volumes buying's contraction (fish meal, oilcake of soybean, sunflower meal schroth) included in the content of feed, when the need of the rational and efficient use of the agriculture row material base, has developed the technologies and equipment's set for the legume and corn's grain protein feed additive's obtaining, and slaughter waste and poultry feathers as well. Keywords: combined feed, protein, slaughter wastes, additive, technology, extrusion, digestibility.
Journal of VNIIMZH №4(20)-2015
63
