CC BY
0С.М. Доценко, д-р техн. наук, проф, е-mail: dalgau-amur@rambler. ru
А.В. Бурмага, д-р техн. наук, проф, е-mail: burmaga@mail.ru О.В. Гончарук, канд. техн. наук, доц., e-mail: dalgau-amur@rambler. ru А.Г. Иванин, соискатель, e-mail: Ivanina alina@mail.ru С.А. Винокуров, соискатель, e-mail: sergeivinokurov1978@mail.ru Дальневосточный государственный аграрный университет, г. Благовещенск
УДК 636.631.3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИННОВАЦИОННЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ СОЕВО-РАСТИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
В статье предложен новый методологический подход к созданию системы по эффективному производству инновационных продуктов на основе соево-растительных композиций, что позволит значительно снизить потери белка, витаминов и микроэлементов и, соответственно, повысить биологическую ценность кормовых продуктов. В результате проведенных исследований разработана экономико-математическая модель оценки технологических и технических решений по приготовлению соево-растительных композиций (СРК) на стадии их проектирования; произведена классификация основных операций по производству инновационных продуктов на основе СРК (соево-морковных, соево-тыквенных, соево-свекольных и т.д.); разработаны принципиальная, структурная и функциональная схемы процесса по производству инновационных продуктов на основе СРК; обоснованы параметры многофункционального устройства для получения продуктов на основе СРК.
Ключевые слова: кормление, биологическая ценность, белок, протеин, соя, экономико-математическая модель, схема, процесс, структура, эффективность производства, инновационные продукты.
S.M. Dotsenko, Dr. Sc. Engineering, Prof.
A.V. Burmaga, Dr. Sc. Engineering, Prof. O.V. Goncharuk, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
A.G. Ivanin, Applicant S.A. Vinokourov, Applicant
SCIENTIFIC AND TECHNICAL ASPECTS OF SYSTEMS AND DEVICES FOR INNOVATIVE PRODUCTS ON THE BASIS OF SOY AND VEGETABLE COMPOSITIONS
The paper proposes a new methodological approach to the creation of the system for effective production of innovative products based on soy and vegetable compositions that will significantly reduce the loss of protein, vitamins and minerals and, respectively, increase the biological value of fodder products. The economic and mathematical model of assessment of technological and technical solutions on preparation of the soy and vegetable compositions (SVC) at a stage of their designing is developed in the result of the conducted researches. The authors propose classification of the main transactions for production of innovative products on the basis of SVC (soy and carrot, soy and pumpkin, soy and beet, etc.). Basic, structural and functional schemes ofprocess on production of innovative products on the basis of SVC are developed; parameters of the multi-function printer for product receipt on the basis of SVC are proved.
Key words: feeding, biological value, protein, soybean, economic and mathematical model, scheme, process, structure, production efficiency, innovative products.
Введение
Дальневосточный регион и, в частности, Амурская область являются основным производителем соевого зерна. Семена сои и продукты ее переработки - это ценные высокобелковые продукты с высоким содержанием жира, витаминов и минеральных солей. Такой набор
веществ, при скармливании его животным и птице, существенно повышает биологическую ценность рационов и служит основой для повышения их продуктивности [1, 2].
Однако при этом необходимо обеспечить повышение степени поедаемости сои, а также биологической доступности содержащегося в ней протеина. С этой целью семена сои необходимо подвергать дополнительным процессам обработки. Таким образом, решение вопроса подготовки семян сои к вскармливанию для использования их в рационах сельскохозяйственных животных и птицы является актуальной народнохозяйственной проблемой.
Цель исследования
Целью исследования является разработка методологического подхода к получению инновационных продуктов на основе соево-растительных композиций.
Материал и методы исследования
Вполне очевидно, что процесс получения продуктов на основе соево-морковных композиций в виде заменителя молочных кормов (ЗМК) и концентрированных кормов (КК) на основе нерастворимого жомового соево-растительного остатка (НЖСРО) связан с определенными материальными и трудовыми затратами.
В связи с этим на стадии проектирования данного процесса возникает объективная необходимость в оценке вариантов с целью выбора наиболее эффективного из существующих или вновь разрабатываемых.
В основу такой оценки должна быть положена величина дохода, получаемого как производителем инновационных кормовых продуктов, так и потребителем, осуществляющим замену более дорогостоящего кормового продукта на менее дорогостоящий, например цельного молока на ЗМК на основе соево-растительной композиции.
Результаты исследования и их обсуждение
С учетом вышеуказанных факторов экономико-математическую модель оценки технологических и технических решений на стадии проектирования данного процесса можно представить следующей системой уравнений:
2
Эг =Т(Срг~ ЗЭ - СИС )' £ ■ 1 ■ Ки ^ таХ;
г=\
2
Щ =Н Зэ + Ен ■ К )■ а ■ 1 ■ К ^ тт;
,=\ / Х Ол ^
N =У *
1Ууд ^
(1)
>
где Эг - экономический эффект от производства ЗМК и КК; кн - коэффициент, учитывающий налоговые отчисления; Срг, Зэ и Сис - стоимость соответственно заменителя молочных кормов и комбикормов, эксплуатационные расходы, а также стоимость исходного сырья и т.д. (семян сои, тыквы, моркови и воды); Qг - производительность линии по производству ЗМК и КК; I -время работы линии; ки - коэффициент использования времени работы линии; ПЗ - приведенные затраты; Ен - нормативный коэффициент эффективности (Ен =0,15); К - капитальные вложения; Ыуд - энергоемкость процесса производства ЗМК и КК; N - потребляемая мощность; X - степень измельчения исходного сырья.
На рисунке 1 представлена схема классификации основных операций по получению
ЗМК.
Рисунок 1 - Схема классификации основных операций процесса приготовления кормовых продуктов
на основе соево-растительных композиций
Требования, предъявляемые к процессу приготовления продуктов жидкой и сухой формы, получаемых на основе соево-растительных композиций:
- жидкая фракция, получаемая на основе соево-растительных композиций, должна содержать количество сухих веществ не менее 10-12 %;
- сушеная жомовая фракция в виде нерастворимого соево-растительного остатка должна содержать сухие вещества в количестве не менее 88-90 %.
Получить данные продукты возможно и целесообразно в результате реализации технологической схемы, включающей следующие операции (рис. 2): подача сырьевых компонентов в виде замоченных семян сои, измельченной или тыквы или моркови, воды ^ смешивание ^ подача соево-растительной композиции на измельчение и экстракцию ^ отжим жидкой фракции и ее накопление в резервуаре - танке ^ сбор жомовой фракции на лотки и ее сушка в сушилке с использованием активного вентилирования.
Рисунок 2 - Принципиальная технологическая схема приготовления соево-морковных продуктов
Структурная схема линии производства данных видов продуктов представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Структурная схема процесса производства продуктов жидкой и сухой формы на основе соево-растительных композиций: Увх(1) - входные управляемые параметры процесса;
Увых'(10(Ксв), Увых'^ХКсв"), Увых'м(1з)(Ксв,и) - выходные параметры процесса, где Ксв -концентрация сухих веществ; МФУ - многофункциональное устройство; АЗМ - агрегат для приготовления заменителя молока; СУ - сушильное устройство
Реализация данной схемы на первой стадии обработки сырья в виде совокупности перечисленных операций возможна и целесообразна с помощью многофункциональной машины блочно-модульного типа, совмещающей такие операции, как смешивание, измельчение, экстракция белковых и других веществ в экстрагент (воду), а также отжим влаги из НЖСМО.
На рисунке 4 представлена функциональная схема устройства для производства продуктов на основе соево-растительных композиций.
Данные методологические подходы реализованы путем создания специального многофункционального устройства для приготовления инновационных продуктов в виде ЗМК и концкормов на основе соево-морковных композиций.
При оптимальных значениях параметров, равных:
- частота вращения винта п=70,14 мин-1;
- диаметр отверстий решетки ^0=2,54 мм;
- количество ножей Кн=2 шт.
Концентрация сухих веществ в ЗМК составила Ксв=14% при затратах мощности N3=15,87 Втч/кг.
Рисунок 4 - Функциональная схема устройства для производства продуктов на основе соево-растительных композиций
Полученные аналитические и эмпирические данные были положены в основу расчета экономического эффекта. При этом экономическая эффективность от производства ЗМК для производителя составила 15 351 000 руб. в год, а от производства комбикормов для потребителя - 1 968 750 руб. в год.
Заключение
Разработанная на основании анализа экономико-математическая модель оценки технологии и технических средств приготовления продуктов на основе соево-растительных композиций позволяет на стадии их проектирования получить данные, объективно характеризующие эффективность функционирования системы данного назначения. Научно обоснованные принципиальная, структурная, функциональная и аппаратурная схемы предложенного процесса и многофункционального устройства позволяют конструировать технические средства нового поколения для производства инновационных продуктов высокой биологической ценности.
Библиография
1. Гордезиани В.С. Производство заменителей молока. - М.: Агропромиздат, 1990. - 272 с.
2. Алёшкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. - М.: Агропромиздат, 1985. - 336 с.
Bibliography
1. Gordeziani V.S. Production of milk replacers. - M.: Agropromizdat, 1990. - 272 р.
2. Alyoshkin V.R., Roshchin P.M. Mechanization of livestock. - M.: Agropromizdat, 1985. - 336 р.
