CC BY
17
УДК 631.1
КОНЦЕПЦИЯ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ КОРМОВ
М.В. Чкалова, кандидат технических наук В.А. Шахов, доктор технических наук ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ E-mail: shahov-v@yandex.ru
Аннотация. Дано научное обоснование инновационного развития промышленного производства полнорационных комбинированных кормов с заменой компонентов ультрадисперсными (нано) материалами, обеспечивающего снижение энергозатрат, экономию сырьевых ресурсов и повышение качества выходного продукта. Сформирована концепция трех эффектов развития промышленного производства комбинированных кормов, в которой показаны пути повышения эффективности производства. Разработаны структурно-функциональные модели способов организации системы технологических процессов комбикормового производства; в качестве средства моделирования использован аппарат теории графов, который позволил оптимальным образом провести декомпозицию сложных процессов промышленного производства комбинированных кормов. Также создана и обоснована методика оценки эффективности способов организации системы технологических процессов для комбикормового производства, которая успешно апробирована на ведущих предприятиях отрасли в Оренбургской области. Авторами предложена конструкция пневматического дозатора жидкообразных ультрадисперсных материалов для внесения металлов-микроэлементов в наноформе в рабочую кормовую смесь. Пакет программ для ЭВМ обеспечивает проведение лабораторных и производственных экспериментов на технологических линиях действующих комбикормовых предприятий. Новизна исследования реализована в разработке технико-технологических решений проблемы организации промышленного производства полнорационных комбинированных кормов с заменой компонентов ультрадисперсными (нано) материалами, способствующих оптимизации энергозатрат и качества выходного продукта, полученных впервые в научной практике. Результаты исследования помогут определить концептуальные основы модернизации модели комбикормового производства сучетом региональных особенностей Оренбургского края.
Ключевые слова: комбикорм, структурно-функциональные модели, ультрадисперсный материал, пневматический дозатор.
Введение. Производство комбинированных кормов в РФ находится на стыке трех отраслей: пищевой и перерабатывающей промышленности (к которой непосредственно относится), животноводства и птицеводства (основных потребителей) и растениеводства (основного производителя сырья). Основной задачей комбикормовой промышленности является обеспечение сельскохозяйственных животных всех видов и возрастных групп полноценным высококачественным кормом. Помимо этого, развитие отрасли способствует повышению устойчивости агроэкосистем, рациональному природопользованию и земледелию, сохранению ценных сельскохозяйственных угодий и др. [1, 2]. Анализ современного состояния комбикор-
мовой промышленности в РФ показывает наличие нерешенных проблем, препятствующих полному использованию производственного потенциала отрасли, под которым будем понимать степень соответствия всех используемых возможностей существующим потребностям рынка.
В этом ряду:
- неравномерное распределение сырьевых рынков по территории РФ и, как следствие, недостаточное сырьевое обеспечение;
- необходимость своевременной модернизации производства и оборудования;
- несовершенство фактических, экономических и правовых взаимосвязей комбикормовых предприятий с поставщиками и потребителями;
- качество вырабатываемой продукции и необходимость совершенствования методов его оценки [3].
Каждая проблема является комплексной и требует рассмотрения во всей совокупности аспектов (технических, технологических, экономических, социальных) (рис. 1).
Отметим, что конкурентоспособность предприятий комбикормовой отрасли во многом определяется таким уровнем эффек-
тивности производства, при котором сохраняется наиболее оптимальное соотношение между удельными издержками и стоимостью продукции. Таким образом, повышение эффективности на всех этапах переработки сырья в высокотехнологичные комбикорма отвечает потребностям современного интенсивного сельскохозяйственного производства и способствует рациональному использованию кормовых ресурсов.
Рис. 1. Комплексные проблемы комбикормовой отрасли РФ
Основными направлениями развития комбикормового производства по-прежнему остаются увеличение объема выпускаемой продукции при одновременном удержании либо снижении уровня производственных затрат и повышение качества, питательной ценности и коэффициента конверсии производимого корма при скармливании. Обозначенные направления связаны с модернизацией технологического оборудования, адаптацией систем управления производственными линиями к условиям цифровизации современного сельскохозяйственного производства и расширением сырьевой базы. Глубо-
кий анализ комплексных проблем отрасли и системный подход в изучении технологических процессов позволили авторам сформировать концепцию трех эффектов развития комбикормового производства.
Цифровые автоматизированные системы управления (ЦАСУ) технологическими процессами современного комбикормового предприятия настроены на определенный вид оборудования, что весьма затрудняет его регулярную модернизацию. Первый эффект развития возникает от организации самого производства на основе оптимального сочетания базовых принципов.
Комбикорм выровненного фракционного состава с уменьшенной пылевидной фракцией имеет лучшие показатели качества и больше соответствует санитарно-гигиеническим нормам, что доказано многими исследованиями в этой области [3, 4]. Второй эффект развития возникает и усиливает первый на основе правильного выбора типов технологического оборудования и структурных схем его расположения, что приводит к выравниванию кормовых потоков и, следовательно, улучшению гранулометрического состава выходного продукта. И наконец, третий эффект развития возникает при замене компонентов в составе сырья инновационными компонентами в ультрадисперсной (нано) форме, что приводит к ускорению обменных процессов в организме животных и птицы и тем самым увеличивает обменную энергию. На фоне возникновения третьего эффекта любое дополнительное улучшение качества корма, например, повышение его энергетической ценности вводом компонентов с высоким содержанием белка (горох, подсолнечник, рапс, люпин, побочные продукты фильтрации растительных масел) позволит в более полной мере реализовать генетические возможности повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Рамки одной статьи ограничивают изложение концепции, поэтому остановимся подробнее на влиянии первого и третьего эффектов.
Методология проведения работ. Целью проведенных исследований явилось научное обоснование инновационного развития промышленного производства полнорационных комбинированных кормов с заменой компонентов ультрадисперсными (нано) материалами, обеспечивающего снижение энергозатрат, экономию сырьевых ресурсов и повышение качества выходного продукта. В ходе исследований был проведен структурный анализ системы процессов промышленного производства комбинированных кормов и дано их общее методологическое описание.
В данной работе обобщены результаты научных исследований промышленного производства комбикормов и дана оценка состояния проблемы повышения эффективности
кормоприготовления в Оренбургской области. На современном этапе развития отрасли используются несколько базовых принципов организации технологического процесса приготовления комбинированных кормов. Классический принцип основан на одноразовом дозировании компонентов, которые готовятся предварительно и раздельно на последовательно-параллельных технологических линиях, затем размещаются в наддоза-торные бункеры. Принцип повторного дозирования основан на формировании предварительных смесей из некоторых видов сырья, каждая из которых готовится на своей технологической линии. Формирование предварительных смесей зернового и белко-во-минерального сырья возможно и без повторного дозирования, в строгом соответствии с фактической вместимостью основного смесителя, т. е. порционно.
Организация технологического процесса приготовления комбикормов, реализующая принцип прямоточности, позволяет все компоненты смеси дозировать и обрабатывать в едином технологическом потоке вплоть до выпуска порции готовой продукции [5, 6]. Анализ принципов организации технологического процесса для производства комбинированных кормов позволил определить все возможные достоинства и недостатки каждого из них (таблица 1).
На его основе авторы разработали структурно-функциональные модели всех реализуемых технологических схем производства комбинированных кормов в зависимости от применяемых базовых принципов организации технологического процесса. В качестве средства моделирования был использован аппарат теории графов, поскольку графоаналитические методы дают возможность выделить существенные элементы, определить имеющиеся связи и обосновать их иерар-хизацию [7,8,9]. В качестве вершин ориентированных графов были взяты основные характеристики базовых принципов организации технологического процесса производства комбинированных кормов, причем достоинства отметим знаком (+), а недостатки - знаком (-). Дуги ориентированного графа
определялись синергетическими связями внутри группы «положительных» и «отрицательных» характеристик. Оценка положения каждой вершины в графе, определяющая ее место в общей системе аттрактивных ресурсов, оценка графа в целом и его параметризация производились с помощью топологических мер. Эти меры определяются на мно-
Нумерация вершин соответствует нумерации факторов (таблица 1), дуги установлены на основе проведенного факторного анализа и показывают причинно-следственные взаимосвязи. Нумерация дуг произвольная.
Для оценки эффективности организации технологического процесса приготовления комбинированных кормов, определяемой преобладанием положительного синергети-ческого эффекта над отрицательным, авторы ввели количественные и качественные ха-
жестве отношений между элементами графа (вершинами, дугами).
Для каждого способа организации технологического процесса приготовления комбинированных кормов, в основе которого лежит базовый принцип, построили два ориентированных графа, которые назвали корневыми структурами (рис. 2, 3).
рактеристики структурно-функциональных моделей, полученные на основании топологических мер соответствующих графов. Суммируя количество вершин (характеристик) и количество дуг (связей) в каждой корневой структуре, получаем ее промежуточный индекс 1пё и обобщенный суммарный индекс эффективности £ для каждого способа, который и дает количественную оценку эффективности соответствующей модели. Качественную оценку эффективности (коэффи-
Таблица 1. Основные характеристики базовых принципов организации производства комбикормов
Принципы организации Преимущества Недостатки
Классический (1) раздельная подготовка компонентов; (2) одноразовое дозирование; (3) возможность параллельной подготовки компонентов для следующего рецепта; (4) возможность перехода на другой рецепт с минимальными потерями времени (1) необходимость в большом количестве наддозаторных бункеров и контроль над их постоянным заполнением; (2) необходимость в большом количестве подготовительных линий; (3) протяженные коммуникации; (4) затраты времени на подготовительные операции в начале смены; (5) значительные затраты энергии на работу вспомогательного (аспирационного и др.) оборудования; (6) уплотнение графика проведения зачисток оборудования вследствие сложности учета остатков сырья в бункерах
Формирование предварительных смесей с повторным дозированием (1) малая инерционность; (2) быстрая реакция на управляющее воздействие; (3) порционность предварительных смесей (1) возникновение неучтенных остатков предварительных смесей; (2) увеличение времени перехода с одного рецепта на другой
Формирование предварительных смесей без повторного дозирования (1) малая инерционность; (2) быстрая реакция на управляющее воздействие; (3) порционность предварительных смесей; (4) разгрузка основной линии дозирования; (5) отсутствие неучтенных остатков сырья; (6) возможность перехода на другой рецепт с минимальными потерями времени (1) периодическая работа дробилок в каждом цикле на холостом ходу; (2) повышение вероятности в каждом цикле возникновения "хлопка" в дробилках за счет образования взрывоопасных концентраций измельчаемого продукта
Прямоточный (1) оптимальное расположение оборудования в высотных зданиях; (2) уменьшение количества подъемов; (3) уменьшение удельных энергозатрат на 1т сырья (1) необходимость применения полностью подготовленного, очищенного сырья
циент факторной эффективности Кэф) построенных моделей получим как отношение количества положительных характеристик к
общему количеству характеристик.
Рис. 2. Корневые структуры классического способа и способа формирования предварительной смеси с повторным дозированием
Результаты расчета промежуточных индексов, суммарных индексов эффективности и коэффициентов факторной эффективности, дающих количественную и качественную оценку структурно-функциональных моделей, представлены в таблице 2. Расчет обобщенного суммарного индекса эффективно-
сти 8, учитывающего помимо характеристик еще и взаимосвязи между ними, позволяет определить два наиболее перспективных способа организации технологического процесса производства комбинированных кормов: формирование предварительных смесей без повторного дозирования и прямоточный способ. Следует отметить, что комбинация этих способов существенно увеличивает эффективность организации технологического процесса производства комбинированных кормов: 8 = (12+5) - (-3-1)=17-4=13.
О
Рис. 3. Корневые структуры способа формирования предварительной смеси без повторного дозирования и прямоточного способа
Таблица 2. Индексы и коэффициенты структурно-функциональных моделей базовых технологических
схем производства комбинир ованных кормов
Принципы организации Промежуточный индекс 1пй(+) Промежуточный индекс !пй(-) Обобщенный суммарный индекс 8 эффективности Коэффициент факторной эффективности Кэф
Классический П(+)=4+2=6 П(-)= -6-5= -11 8=6-11= -5 Кэф =4/10=0,4
Формирование предварительных смесей с повторным дозированием П(+)=3+1=4 П(-)= -2-0= -2 8=4-2=2 Кэф =3/5=0,6
Формирование предварительных смесей без повторного дозирования П(+)= 6+6 =12 П(-)= -2-1= -3 8= 12-3=9 Кэф =6/8=0,75
Прямоточный П(+)=3+2=5 П(-)=-1 8=5-1=4 Кэф =3/4=0,75
Полученный результат подтверждается и вычислением соответствующего коэффициента факторной эффективности, который дает качественную оценку используемых структурно-функциональных моделей Кэф =0,75, что можно интерпретировать как коэффициент полезного действия модели. Совокупное применение обобщенного суммарного индекса эффективности и коэффициента факторной эффективности дает доступную и состоятельную методику расчета оценки эффективности для организации технологических процессов с учетом специфики предметной области.
Экспериментальная база, ход исследования. Перейдем к описанию влияния третьего эффекта и отметим, что питательные вещества корма будут усваиваться наилучшим образом только в том случае, если в обменных процессах организма участвует эквивалентное количество макро- и микроэлементов, витаминов и других необходимых элементов питания. Микроэлементы присутствуют в организме сельскохозяйственных животных в чрезвычайно низких концентрациях, но обладают выраженными биологическими свойствами.
В последние годы проводятся исследования, направленные на изучение возможностей получения высококачественных кормов совместным использованием биодобавок и микроэлементов в наноформе. Наноматериа-лы (в виде ультрадисперсных порошков) кардинально отличаются по своим свойствам и биоэффектам от веществ в форме макроскопических дисперсий и сплошных фаз [10].
Для успешной реализации программы развития мясного скотоводства и птицеводства в Оренбургской области перед учеными была поставлена задача повышения эффективности промышленного производства кормов. Одним из направлений ее решения стали исследования в области применения ультрадисперсных порошков в производстве комбикормов для различных групп сельскохозяйственных животных [11]. На базе отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологий кормов им. С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский НИИ мясного ско-
товодства» были проведены исследования возможностей применения ультрадисперсных препаратов - микроэлементов в питании цыплят-бройлеров. Коллектив исследователей Института биоэлементологии ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» разрабатывал рационы с использованием наноматериалов для откорма речного карпа. Исследования в области применения ультрадисперсных материалов в приготовлении комбикормов для КРС и молодняка ведутся в ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет» [12,13].
Основным методом получения ультрадисперсных порошков металлов-микроэлементов с диаметром частиц до 100 нм, которые могут использоваться для кормления сельскохозяйственных животных, является метод электрического взрыва проводников в атмосфере инертного газа (МЭВП). МЭВП на фоне прочих обладает целым рядом преимуществ, связанных с интересующей нас областью применения: высокая производительность, устойчивость выходного продукта к окислению и спеканию при комнатной температуре, высокая химическая и диффузионная активность при нагревании.
Нанопорошки, синтезированные МЭВП, были использованы авторами в серии лабораторных экспериментов на базе сертифицированной межкафедральной комплексной аналитической лаборатории ФГБОУ ВО «Оренбургский ГАУ», где моделировались условия реально протекающих процессов комбикормового производства с использованием всего необходимого оборудования (муфельные печи, СВЧ-генераторы, анализаторы давления и температуры и др.). Анализ реально протекающих процессов комбикормового производства и результаты лабораторных экспериментов позволили выделить совокупность условий, влияющих на ультрадисперсный материал (рис. 4).
Серия лабораторных экспериментов, проведенная авторами, показала устойчивость ультрадисперсных порошков оксидов железа, цинка и меди, синтезированных методом электрического взрыва, к окислению и спеканию при комнатной температуре.
БУНКЕР СЫРЬЯ
НОРИЯ
повышение сырья на 10-1 ГС
ПРОСЕИВАЮЩАЯ
МАШИНА повышение 1° сырья на 10-1 ГС
МАГНИТНАЯ КОЛОНКА остаточная магнитная индукция 390... 1350 тТ
МИКРОНИЗАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ КОМБИКОРМА нагрев до 90°С в течение 45 с
1 г
ЭКСТРУДЕР
1° продукта
на выходе- 120-130°С
г
ДРОБИЛКА МОЛОТКОВАЯ
повышение ¡° сырья па 10-1 ГС
ПАРОГЕНЕРАТОР Р пара до 0,7МПа;
1° пара 140-180°С -▼-
ГРАНУЛЯТОР Р пара до 0,7 МПа;
1° пара 140-180°С -^-
ОХЛАДИТЕЛЬ
снижает 1° комбикорма
до г° окружающей среды +
УСТАНОВКА ФИНИШНОГО НАПЫЛЕНИЯ
<° напыляемого масла >45°С +
ФАСОВКА ГРАНУЛ
Рис. 4. Условия функционирования технологического оборудования, влияющие на ультрадисперсный материал
Серия лабораторных экспериментов, проведенная авторами, показала устойчивость ультрадисперсных порошков оксидов железа, цинка и меди, синтезированных методом электрического взрыва, к окислению и спеканию при комнатной температуре. Однако была выявлена высокая химическая и диффузионная активность при нагревании до температур рабочей кормовой смеси.
Полученные результаты легли в основу ряда инженерно-технических решений проблемы, связанной с дозированием и внесением ультрадисперсных порошков металлов-микроэлементов в процессе промышленного приготовления кормовых смесей, позволяющих запустить промышленное производство инновационных комбинированных кормов на основе применения ультрадисперсных материалов [4].
Результаты исследования. Разработанный авторами пневматический дозатор жид-кообразных ультрадисперсных материалов состоит из комплекта емкостей, двух пневматических камер (камеры подачи дозы в приемную емкость и камеры, обеспечивающей привод механизма клапана распределения), а также механизма управления распределительным клапаном. В комплект емко-
стей входит расходная емкость 1, накопительная емкость 2, дозирующая емкость 3, приемная емкость 4 (рис. 5). Отличительной особенностью представленного дозатора является наличие двух изолированных пневматических камер, что обеспечивает повышение скорости работы, улучшение точности дозирования ультрадисперсных материалов и обеспечение автоматического внесения ультрадисперсных материалов в рабочую кормовую смесь.
Конструкция распределительного клапана (рис. 5) представляет собой сопряжение стального вала 27 с бронзовой втулкой 30, образующих посадку с зазором. Стальной вал в рабочем процессе дозатора может принимать два положения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, вращаясь в результате действия механизма управления распределительным клапаном вокруг продольной оси на 90 градусов.
Осевой канал 26 стального вала 27 соединен с несквозным радиальным каналом цилиндрической формы 31, а осевой канал 32 соединен с несквозным радиальным каналом цилиндрической формы 33. Радиальные каналы 31 и 33 при повороте стального вала 27 вокруг своей продольной оси на 90 граду-
сов могут принимать горизонтальное или вертикальное положение. Бронзовая втулка распределительного клапана также имеет радиальные каналы цилиндрической формы 34 и 35, расположенные в одной вертикальной плоскости соосно каналам 31 и 33.
Пневматический дозатор работает следующим образом. В состоянии «ожидание» стальной вал 27 распределительного клапана расположен по отношению к бронзовой втулке 30 таким образом, что каналы 31 и 33 совмещены соосно с радиальными каналами 34 и 35. Сжатый воздух через осевой канал 26 поступает в расходную емкость пневматического дозатора, проходя последовательно радиальный канал 31 и радиальный канал 34. В это же время сжатый воздух через осевой канал 32 поступает в расходную емкость пневматического дозатора, проходит последовательно радиальный канал 33 и радиальный канал 35, придавая турбулентное движение суспензии для предотвращения слеживания или оседания ультрадисперсного порошка. Одновременная подача сжатого воздуха возможна за счет сообщения между каналами 32 и 26, которое на рисунке 5 не показано.
Под действием сжатого воздуха, поступающего в камеру подачи через патрубок 7, мембрана 8 деформируется (выгибается вправо) и перемещает шток с полым каналом 9 и штуцер 10 вправо. Дозирующая емкость 3, расположенная в штуцере 10, также перемещается вправо и перекрывается внутренними стенками канала. Возвратная пружина 11 сжимается, клапан 12 открывает доступ сжатого воздуха в шток с полым каналом 9. Впускной запорный клапан 13 и выпускной запорный клапан 14 открываются, и доза ультрадисперсного материала, находящегося в емкости 3, попадает в приемную емкость 4 для внесения в кормовую смесь.
Под действием сжатого воздуха, поступающего в камеру, обеспечивающую привод механизма распределительного клапана, через патрубок 17, мембрана 18 деформируется (выгибается вправо), сжимая возвратную пружину 20 и перемещая ступенчатый вал 19 вправо. Реечное зубчатое колесо 22 жестко
закреплено на соединительном валу 23. Вал 23 закреплен по отношению к рейке 21 и расположен вертикально. При перемещении ступенчатого вала 19 вместе с рейкой 21 реечное колесо 22 поворачивается на определенный угол. Противоположный торец вала 23 жестко соединен с коническим зубчатым колесом 24, которое в контакте с коническим колесом 25 образует зубчатую передачу. При повороте реечного колеса 22 придается вращение стальному валу 27, т. е. осуществляется управление распределительным клапаном. Расчет диаметра и выбор модуля зубчатых колес реечной и зубчатой передач обеспечивает поворот вала управления распределительным клапаном на 90 градусов.
Радиальный сквозной канал 37 стального вала 27 совмещается со сквозным каналом 38 бронзовой втулки 30, что позволяет суспензии из расходной емкости переместиться в накопительную емкость. Интервал времени перемещения задается программой управления работой распределительного клапана. Такое положение радиальных каналов стального вала 27 и бронзовой втулки 30 распределительного клапана соответствует состоянию «дозирование» жидкообразных ультрадисперсных материалов (рис. 1).
Корпус 28, соединяющий камеру подачи дозы суспензии в приемную емкость и камеру, обеспечивающую привод механизма клапана распределения, имеет отверстие 29, назначение которого - сообщать замкнутое пространство корпуса с атмосферой, чтобы не порождать препятствие перемещению ступенчатого вала сосредоточением воздуха в межкамерном пространстве. Как только подача сжатого воздуха прекратится, то под действием возвратных пружин 11 и 20 шток с полым каналом 9 и ступенчатый вал 19 переместятся влево. В результате механизм управления повернет стальной вал 27 распределительного клапана на 90 градусов к положению «ожидание». Штуцер 10 вернется в исходное положение, при котором накопительная и дозирующая камеры получат сообщение. Суспензия жидкообразных ультрадисперсных материалов переместится из накопительной камеры в дозирующую камеру.
Рис. 5. Пневматический дозатор жидкообразных ультрадисперсных материалов (продольный разрез): положение «ожидание», положение «дозирование»
При подаче сжатого воздуха через патрубки 7 и 17 процесс повторяется. На рисунке 6 показан фрагмент стандартной промышленной линии по производству комбикормов с включением авторского дозатора на финишном участке. Основные технические характеристики пневматического дозатора жидкообразных ультрадис- Рис. 6. Фрагмент технологической линии персных материалов даны в таблице 3. по производству комбикормов с включением
дозатора ультрадисперсных материалов
Область применения результатов. Методика определения эффективности способов организации технологических процессов комбикормового производства, основанная на расчете обобщенных индексов и факторных коэффициентов, дающих количественную и качественную оценку эффективности организации технологических процессов, была апробирована на ведущем предприятии комбикормовой отрасли ОАО «Оренбургский комбикормовый завод» и доказала свою практическую значимость [14, 15]. Реализация разработанной методики позволяет считать полученные результаты достоверными и применимыми в организации технологических процессов любой промышленной отрас-
Таблица 3. Технические характеристики пневматического дозатора жидкообразных ультрадисперсных (нано) материалов
Параметр Значение
Габаритные размеры 411Х370Х185 мм
Масса 7,406 кг
Пневмокамера Распылитель
Параметр Значение Параметр Значение
Вид действия прямой Расход суспензии 2,81л/мин
Эффективная площадь мембраны 630 см2 Давление 202,6-810,4 КПа
Наружный 370 мм Материал латунь, нержа-
диаметр веющая сталь
Ход штока 60 мм Спектр размера капель очень мелкие
Толщина мембраны 8 мм Форма распыла симметричный факел с углом в 120о
ли. Авторами найдены и обоснованы инженерные решения модернизации технологического оборудования для внесения ультрадисперсных материалов.
Лабораторные эксперименты и инженерные расчеты проводились на базе инженерного факультета Оренбургского государственного аграрного университета, опытный образец дозатора жидкообразных ультрадисперсных материалов проходит апробацию в ходе производственных экспериментов в учебном хозяйстве университета. Конструкция дозатора была представлена для исследований в Федеральный институт промышленной собственности, где 17 января 2020 г. получено положительное решение на выдачу патента РФ [16].
Выводы. По результатам анализа комплексных проблем отрасли и на основе системного подхода в изучении технологических процессов комбикормового производства была сформирована концепция трех эффектов развития промышленного производства комбинированных кормов. В концепции показаны пути повышения эффективности производства, приводящие к снижению удельных энергозатрат, расширению ассортимента и существенному улучшению качества выпускаемой продукции.
Разработаны структурно-функциональные модели способов организации системы технологических процессов комбикормового производства и показаны перспективы и эффекты организации производства комбинированных кормов на основе оптимизации базовых принципов. Разработана и обоснована методика оценки эффективности способов организации системы технологических процессов комбикормового производства, которая успешно апробирована на ведущих предприятиях отрасли в Оренбургской области.
Разработаны программы для ЭВМ (свидетельство о государственной регистрации №№ 2018617059, 209661167, 2018619518, 2018618240, 2018611777), обеспечивающие проведение лабораторных и производственных экспериментов для исследования областей изменения рабочих параметров реальных кормовых потоков на производственных
линиях действующих комбикормовых предприятий. Разработана конструкция дозатора жидкообразных ультрадисперсных материалов, позволяющая решить проблему внесения ультрадисперсных (нано) материалов в рабочую кормовую смесь и тем самым улучшить качество выходного продукта.
Литература:
1. Косолапов В.М. Значение кормопроизводства в сельском хозяйстве // Зернобобовые и крупяные культуры. 2013. № 2. С. 59-63.
2. Лобачева Т.И. Состояние и направления развития кормовой базы животноводства // Кормопроизводство. 2017. № 8. С. 3-9.
3. Богатырев А.Н., Литуев В.Н. Современное состояние и развитие российского АПК // Хранение и переработка сельхозсырья. 2016. № 6. С. 5-12.
4. Чкалова М.В. Повышение эффективности приготовления комбинированных кормов на основе применения ультрадисперсных материалов // Актуальные проблемы формирования кадрового потенциала для инновационного развития АПК. Минск, 2018.
5. Гриценко Г.М. Предпосылки совершенствования стратегического управления зерноперерабатывающих предприятий, имеющих комбикормовое производство // Фундаментальные исследования. 2015. № 10. С. 362.
6. Нормы технологического проектирования предприятий по производству комбикормов. URL: http://info-sait.ru
7. McKay B., Piperno A. Practical graph isomorphism // Journal of Symbolic Computation. 2014. № 60. P. 94.
8. Павлидис В.Д. Математическое моделирование технологических процессов в сельскохозяйственном производстве // Кормопроизводство. 2008. № 10.
9. Basu A. Metagraphs and Their Applications // Integrated Series in Information Systems. 2007. V. 15. Р. 172.
10. Чкалова М.В. Некоторые аспекты функционирования технологических линий по производству комбикормов на примере предприятий Оренбургской области // Совершенствование инженерно-технического обеспечения производственных процессов и технологических систем. Оренбург, 2018, С. 159-167.
11. Госпрограмма развития сельского хозяйства и регулирования рынков с. -х. продукции, сырья и продовольствия Оренбургской обл. // Постановления правительства Оренбургской обл. от 25.12.19 г. № 956-пп.
12. Miroshnikov S. Comparative assessment of effect of cooper nano and microparticles in chicken // Oriental Journal of Chemistry. 2015. V. 31. P. 2327-2336.
13. Notova S. Change of Elemental Composition in Muscular Tissue and Hair under Food Stress // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2015. V. 12. P. 25-31.
14. Бухгалтерская отчетность ОАО «Оренбургский комбикормовый завод». URL: http://Rusprofile.ru
15. ОАО «Оренбургский комбикормовый завод». URL: http:// orenkz.ru
16. Федеральный институт промышленной собственности. URL: https://www1.fips.ru/ Literatura:
1. Kosolapov V.M. Znachenie kormoproizvodstva v sel's-kom hozyajstve // Zernobobovye i krupyanye kul'tury. 2013. № 2. S. 59-63.
2. Lobacheva T.I. Sostoyanie i napravleniya razvitiya kor-movoj bazy zhivotnovodstva // Kormoproizvodstvo. 2017. № 8. S. 3-9.
3. Bogatyrev A.N., Lituev V.N. Sovremennoe sostoyanie i razvitie rossijskogo APK // Hranenie i pererabotka sel'-hozsyr'ya. 2016. № 6. S. 5-12.
4. CHkalova M.V. Povyshenie effektivnosti prigotovle-niya kombinirovannyh kormov na osnove primeneniya ul'tradispersnyh materialov // Aktual'nye problemy formi-rovaniya kadrovogo potenciala dlya innovacionnogo raz-vitiya APK. Minsk, 2018.
5. Gricenko G.M. Predposylki sovershenstvovaniya stra-tegicheskogo upravleniya zernopererabatyvayushchih predpriyatij, imeyushchih kombikormovoe proizvodstvo // Fundamental'nye issledovaniya. 2015. № 10. S. 362.
6. Normy tekhnologicheskogo proektirovaniya predpriya-tij po proizvodstvu kombikormov. URL: http://infosait.ru
7. McKay B., Piperno A. Practical graph isomorphism // Journal of Symbolic Computation. 2014. № 60. P. 94.
8. Pavlidis V.D. Matematicheskoe modelirovanie tekhno-logicheskih processov v sel'skohozyajstvennom proizvod-stve // Kormoproizvodstvo. 2008. № 10.
9. Basu A. Metagraphs and Their Applications // Integrated Series in Information Systems. 2007. V. 15. R. 172.
10. CHkalova M.V. Nekotorye aspekty funkcionirovaniya - tekhnologicheskih linij po proizvodstvu kombikormov na primere predpriyatij Orenburgskoj oblasti // Sovershe-nstvovanie inzhenerno-tekhnicheskogo obespecheniya proizvodstvennyh processov i tekhnologicheskih sistem. Orenburg, 2018, S. 159-167.
11. Gosprogramma razvitiya sel'skogo hozyajstva i reguli-rovaniya rynkov s.-h. produkcii, syr'ya i prodovol'stviya Orenburgskoj obl. // Postanovleniya pravitel'stva Orenburgskoj obl. ot 25.12.19 g. № 956-pp.
12. Miroshnikov S. Comparative assessment of effect of cooper nano and microparticles in chicken // Oriental Journal of Chemistry. 2015. V. 31. P. 2327-2336.
13. Notova S. Change of Elemental Composition in Muscular Tissue and Hair under Food Stress // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2015. V. 12. P. 25-31.
14. Buhgalterskaya otchetnost' OAO «Orenburgskij kom-bikormovyj zavod». URL: http://Rusprofile.ru
15. OAO «Orenburgskij kombikormovyj zavod». URL: http:// orenkz.ru
16. Federal'nyj institut promyshlennoj sobstvennosti. URL: https://www1.fips.ru/
THE CONCEPT OF COMBINED FEED INDUSTRIAL PRODUCTIONS'S INNOVATIVE DEVELOPMENT M.V. Chkalova, candidate of technical sciences V.A. Shahov, doctor of technical sciences FGBOU VO Orenburg GAU
Abstract. The scientific justification of full-fledged combined feed's industrial production innovative development at components with ultradisperse (nano) materials replacement, providing energy consumption reducing, raw materials saving and output product's quality improving is given. The concept of combined feed industrial production development's three effects is formed, the ways of production's efficiency improving has showed. Structural-and-functi-onal models of the system of combined feed production technological processes organization's ways have been developed; as a modeling tool the apparatus of graph theory was used, allowing by optimal variant the combined feeds industrial production complex processes decomposition to perform. As well the method of combined feed production technological processes organization system's effectiveness evaluating, that on Orenburg region's leading industry enterprises has been successfully tested, was also created and justified. By authors the pneumatic dispenser for liquid-forms ultradisperse materials' design for metals-micro elements into working feed mixture in nanoform introducing was proposed. The ECM software package for the laboratory and practice experiments on the existing combined feed production's technological lines providing. The research novelty in the technical-and-technological problem's solutions of industrial full-ration combined feed production development's organization with the ultradisperse (nano) materials' components replacement, obtaining energy consumption and final product's quality optimization that in the first time in scientific practice was realized. The study results will help the conceptual basis of combined feed production's modernizing model, taking into account the Orenburg region's characteristics to determine. Keywords: combined feed, structural-and-functional models, ultradisperse material, pneumatic dispenser.
