CC BY
8
УДК 62-111.1
DOI 10.36461/NP.2021.60.3.022
ОБОСНОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОЙ ОПЕРАЦИННОЙ СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМБИКОРМОВ-КОНЦЕНТРАТОВ В УСЛОВИЯХ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
А.В. Чупшев, канд. техн. наук, доцент
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, тел. (8412) 628-542, e-mail: chupshev.a.v@pgau.ru
Приготовление качественных комбикормов-концентратов в условиях малых животноводческих предприятий во многом зависит от выбранной операционной схемы производства и правильного подбора технологического оборудования. Проведен обзорный анализ существующих технологических линий приготовления кормовых (кормолекарственных) смесей, с установлением перечня обязательных операций, и потребной номенклатуры технических средств. Методика исследований предусматривала обзорный анализ технологических линий кормоцехов, применимых для малых животноводческих предприятий, с возможностью приготовления кормолекарственных смесей и обеззараживания поврежденных зерновых компонентов. При обнаружении болезнетворных бактерий перерабатываемого корма появляется необходимость термической обработки компонентов, однако, из-за высокой стоимости технологического оборудования данная операция не проводилась. На основе изученного материала предлагается операционная схема, позволяющая выполнить термическую обработку с использованием оборудования для обеззараживания. При этом, применение смесителей непрерывного действия не позволяет точно распределить микрокомпоненты по всему объему с соблюдением рецептуры смеси из-за большой погрешности дозируемых устройств. Для наиболее качественного перемешивания компонентов с малой долей в рецептуре эффективно смешивание ступенчатым способом. Даны соответствующие выводы по применению операционной схемы и типа технологического оборудования.
Ключевые слова: комбикорм, зерно, комбикорма-концентраты, очистка, наполнение, тепловая обработка, измельчение, дозирование, смешивание, технологическая схема, операция, кормолекарственные смеси.
Введение
Производство сельскохозяйственной продукции условно можно разделить на две крупные отрасли, такие как растениеводство и животноводство. При этом животноводство в большой степени зависит от объёмов и качества приготавливаемых кормов продукции растениеводства [1, 2].
Таким образом, способность предприятий АПК производить мясо, молоко, шкуры и другую продукцию животного происхождения во многом зависит от того, насколько развитым является растениеводство и в особенности сельскохозяйственное кормопроизводство. Многими специалистами отмечено, что выход животноводческой продукции зависит на 25...35 % от генетического потенциала, и примерно на 10.20 % от условий содержания, а оставшаяся часть 45.65 % от качество поедаемого корма и рациона питания животного [2].
Следовательно, для получения высокой эффективности отрасли животноводства необходима хорошая кормовая база,
способная обеспечить снабжение фермы качественными кормами. Однако, необходимо отметить и важную роль технологий и технических решений, используемых при приготовлении кормов на фермах. Многие предприятия малых форм хозяйствующих субъектов, не закупают корма, а приготавливают их на фермах с помощью небольших комплексов, способных выполнять различные технологические операции. Применение кормов, приготовленных в условиях хозяйства на животноводческих предприятиях, снижает вероятность приобретения продукта плохого качества и сокращает затраты на транспортирование корма, хранение и приготовление [3].
Целью исследований являлось - обзорный анализ существующих технологических линий приготовления кормовых (кор-молекарственных) смесей с установлением перечня обязательных операций и, соответственно, потребной номенклатуры технических средств.
Методы и материалы
Методика исследований предусматривала обзорный анализ технологических линий кормоцехов, применимых для малых ферм сельскохозяйственных предприятий с возможностью приготовления кормолекар-ственных смесей и обеззараживания поврежденных зерновых компонентов.
Для кормления сельскохозяйственных животных используют концентрированные корма, которые можно разделить на зерновые, отруби и отходы масличных культур. К отдельной категории комбикормов-
концентратов относятся специально приготовленные корма. Данную категорию делят условно на углеводистые и белковые. Применение такого рода корма с высоким содержанием энергии применяют в рационе для кормления свиней и птицы, и могут использоваться как в виде рассыпного комбикорма [3].
При приготовление концентрированных кормов и комбикорма применяют традиционные технологии по следующим основным схемам (рис. 1).
Очистка от примесеи Измельчение Смешивание с другими кормами
Очистка от примесеи Измельчение Осолаживание (дрожжевание) Смешивание с другими кормами
Очистка от примесеи Измельчение Запаривание Смешивание с другими кормами
Рис. 1. Технологии приготовления концентрированных кормов
Основная схема для приготовления комбикормов-концентратов на предприятиях комбикормовой промышленности, где конечной операцией является гранулирование. Последующие виды схем применяют на животноводческих предприятиях [4, 5].
Применяемые технологические схемы приготовления комбикормов-концентратов подразделяются на следующие группы [6, 7].
1. Классическая схема, соответствует раздельной процедуре подготовки измельчения и дозирования всех компонентов корма. Смешивание выполняется в одну ступень [12].
2. Технологическая схема с приготовлением предварительных смесей белково-витаминных добавок. Комплектование данной схемы подразумевает предварительное приготовления смеси из белково-вита-минных добавок, минеральных материалов с использованием классической схемы, после чего данную смесь направляют в основной состав комбикорма отдельно от других компонентов. Все остальные процессы соответствуют схеме 1 [12].
3. Технологическая схема с использованием двух ступенчатого процесса дозирования и перемешивания. Исходные зерновые компоненты предварительно отдозиру-ются и смешиваются, после чего подготовленная смесь измельчается. Приготовленная смесь направляется на основную линию
дозирования и смешивания. Остальные компоненты подготавливаются по тому же принципу и направляются на линию дозирования и перемешивания [12].
4. Технологическая схема предусматривает первоначальное дозирование компонентов, их измельчение, выработка предварительной смеси при измельчении компонентов в дробилке, после чего основное перемешивание в смесителе [12].
Каждая из вышеописанных схем имеет свои как преимущества, так и недостатки. В случае использования классической схемы предусмотрено применение объемных дозаторов, а также использование смесителей непрерывного действия. Следующие схемы работают с использованием весового дозирования и периодического перемешивания компонентов комбикормов-концентратов [7]. Объемное дозирование имеет достаточно высокий уровень погрешности, поэтому не всегда выполняется условие соблюдения рецептуры [8].
С развитием технологии производства комбикормов можно заметить такую тенденцию при приготовление кормов, как движение от использования классической схемы к технологии, указанной в п. 4 через различные исполнения второй и третьей схемы. Однако, при выборе той или иной схемы необходимо учитывать простоту испол-
нения и надежность выполнения технологического процесса [2].
Большинство видов технологических схем для производства комбикормов-концентратов довольно громоздкие, обладают высокой материалоемкостью, требуют дополнительных капитальных вложений, ввиду чего не применимы для малых предприятий по производству продукции животноводства [7]. Для КФХ в настоящее время выпускают комплексы с меньшей производительностью, такие как цех К-Н-5, АКМ - 1, ОЦК-4, ОЦК-8, ОКЦ-15 [7]. В состав таких комплектов встроены блоки приготовления белково-витаминных добавок и премиксов, входящих в комбикорм с целью получения качественного продукта [9]. Также используются и отдельные линии, агрегаты, установки для приготовления премиксов и бел-ково-витаминных добавок, не входящие в основную линию производства комбикормов. В качестве примера является линия приготовления Джи-э-Джи, агрегат АП - 100, установка для кормолекарственных смесей УКС - 1. [7].
Результаты
При использовании качественных кормов общепринятого и известного ассортимента в составе комбикормов-концентратов обязательными операциями являются предварительная очистка (при необходимости), измельчение и последующее дозирование согласно рецептуре, однако, в силу отсутствия непрерывности обработки продукта
возникает потребность в наличие дополнительных операций оборудования по накоплению и транспортировки порций корма (рис. 2). Любая переработка зерна начинается с его очистки от примесей. Наличие примесей отрицательно влияет на эффективность хранения зерна и его технологические особенности, что приводит к снижению выхода и качества продуктов переработки. Для очистки кормовых компонентов от примесей применяют современное оборудование, такое как очиститель вороха самопередвижной ОВС -25М предназначен для предварительной и первичной очистки зернобобовых культур от примесей, сито-воздушные сепараторы, а также специальные очистительные комплексы [10, 11].
После тщательной очистки необходимо подготовить в соответствии с рецептурой компоненты корма к дальнейшей переработке. От процесса правильной дозировки компонентов зависит бесперебойная работоспособность оборудования, точность дозирования добавляемых компонентов, снижаются потери пылевидных частиц кормов при транспортировке. Для загрузки накопительных емкостей используют конвейеры различной конструкции (ленточные, скребковые, шнековые, пневмоконвейеры). Однако, выбор их зависит во многом от физико-химических показателей используемых кормовых компонентов, производительности машины последующего этапа переработки [12, 13].
Рис. 2. Технологическая схема приготовления концентрата на КФХ
При размещении весовых аппаратов для измерения массы зерна выше надси-лосного этажа производительность надси-лосных конвейеров принимают следующую большую по параметрическому ряду, по
сравнению с производительностью, поточно-транспортных линий до весов. В случае установки весовых аппаратов после зерноочистительных машин под емкостью очищенного зерна производительность
надсилосных конвейеров может быть равна производительности норий.
Наклон ленточных конвейеров составляет не более 14°, в исключительных случаях может составлять 10°. Радиус кривых при подъеме конвейера составляет от 75-5 мм. При уклоне более 10° дополнительная установка насыпных лотков не требуется. Скорость ленты конвейера составляет от 2,2 до 2,8 м/с в зависимости от перемещаемого зернового материала [7].
В случае же наличия поврежденного микрофлорой корма ядовитые и токсичные компоненты кормосмеси должны быть
обеззаражены (рис. 2, (2)). При этом термическая обработка в КФХ не производится из-за стоимости, энергозатрат и приобретения дополнительного оборудования. А основные операции соответствуют предыдущей технологической линии.
Распространение получили сушка влажного и сырого зерна, поджаривание, запаривание, варка, микронизация и др. (рисунок 3). Каждый из видов тепловой обработки применим в зависимости от степени заражения зернового материала и условий его дальнейшей переработки.
Рис. 3. Виды тепловой обработки зерна
Во время тепловой обработки нужно поддерживать температурный и временной режим с целью достаточной обработки, про-паривания, размягчения и обеззараживания. По окончанию процесса корм подвергают охлаждению. Однако, она используется при приготовлении влажных мешанок и отсутствует при производстве сухих смесей [8].
Обработанный корм направляется на последующие технологические операции (измельчение, плющение, дозирование, смешивание т.д.) или на скармливание животным (рис. 2 (1)).
Операция измельчения является энергоемким процессом, не смотря на способы измельчения и конструкцию машин. Зоотехнические требования к измельчаемому материалу предъявляют следующие: размер частиц составляет 1-3 мм, в зависимости от вида сельскохозяйственных животных [8].
Для измельчения кормов основными техническими устройствами являются измельчители (молотковые дробилки) и плющилки [7].
Молотковые дробилки имеют довольно простую конструкцию, что увеличивает их надежность, компактность, высокую скорость рабочих органов, соединение вала
электродвигателя с валов рабочего органа через центробежную муфту, что сокращает потери мощности на привод [14]. Отличительной особенностью является то, что динамические и статические поверхности рабочих органов, взаимодействуя друг с другом, образовывают плотный контакт с обрабатываемым материалом. При выполнении операции измельчения применяются вальцовые мельницы на поточных линиях производства комбикормов-концентратов. Однако плющеное зерно обладает более качественно по питательности в отношении к дробленому [14].
При использовании продуктов переработки (отруби, мясокостная мука и др.) операция измельчения может быть исключена (рис. 2 (3)). В случае использования кормо-лекарственных смесей, приготавливаемых в хозяйстве, лекарственные вещества или добавки, вносятся в один из измельченных компонентов смеси с образованием предварительной смеси (рис. 2 (4)).
Дозирование и смешивание являются основными технологическими операциями при производстве концентратов. Они во многом определяют качественные показатели продукции и, как следствие, эффективность применения концентрата [15].
Для приготовления комбикормов-концентратов применяют дозаторы. На производстве в зависимости от технического исполнения и условий применения используют дозаторы различной конструкции. В зависимости от подачи компонентов корма, в основном, выделяют весовые и объемные дозаторы. Однако, первые нашли более широкое применение, так как являются более точными. При этом они имеют достаточно высокую стоимость, по сравнению с объемными дозаторам, что способствует меньшей их применимости на производстве. При выполнении объемного дозирования равномерность во много зависит от колебания плотности корма, скорости его подачи. От колебания плотности корма, зависит неравномерность выдачи, которая зачастую составляет 25 % [10]. Ввиду чего практически все объемные дозаторы имеют конструктивную особенность, способные стабилизировать колебания плотности корма в зоне выдачи, а так же площадь поперечного сечения выдаваемого потока и его скорости истечения [12].
При выполнении операции смешивания компонентов смеси огромное влияние оказывает ряд важнейших показателей, таких как влажность, липкость, степень помола, физико-механические свойства корма. Технологические и конструктивные факторы так же оказывают немаловажное влияние на приготовление смеси, это доля контрольного компонента, способы загрузки корма в смеситель, скорость рабочего органа смесителя, угол установки рабочего органа и ряд других в зависимости от конструкции устройства. Выпускаемое при этом оборудование имеет достаточно высокую производительность, энергоемкость и стоимость, поэтому не целесообразно для применения на животноводческих фермах хозяйств. В связи с этим для удовлетворе-
ния нужд хозяйства необходимо разрабатывать оборудование, имеющее малые габариты, небольшую производительность и энергоемкость. Применение смесителей непрерывного действия не позволяет точно распределить микрокомпоненты по всему объему с соблюдением рецептуры смеси из-за большой погрешности дозируемых устройств. Для наиболее качественного перемешивания компонентов с малой долей в рецептуре эффективно смешивание ступенчатым способом [16].
По мере накопления потребного объёма компонентов часть их объема отбирается и после дозирования поступает на смешивание, при этом готовая смесь выгружается в накопительную емкость или в бункер кормораздатчик. Отдозированная порция направляется для выдачи животным [10].
Анализируя проведенный обзор технологических линий приготовления кормов, используемых машин и реализуемых операций, мы можем систематизировать их и для случая использования смесителей периодического действия, выявить потребный перечень технологических операций.
Заключение
Таким образом, при производстве комбикормов концентратов на малых животноводческих объектах технологический процесс и используемое техническое оборудование должно позволять осуществлять дозирование и смешивание подготовленных компонентов. При использовании зернового сырья имеется потребность в использовании измельчителей. С целью предотвращения травмирования животных и повреждения рабочих органов машин исходное зерно нужно подвергать предварительной очистке, а в случае возникновения токсичности необходимо иметь оборудование, обеспечивающее обеззараживание (например термическая обработка).
Литература
1. Сыроватка В.И., Жданова Н.В. Инновационные машинные технологии и технические средства производства комбикормов. Инновации в сельском хозяйстве, 2018, № 2 (27), с. 272-277.
2. Сыроватка В.И., Мишуров Н.П. Перспективные направления технологии развития сельскохозяйственной системы производства комбикормов. ИнформАгро-2016: сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции. ФГБНУ Росинформагротех, 2016, с. 29-34.
3. Винницки С., Романюк В., Савиных П.А., Скоркин В.К. Совершенствование технологии кормления высокопродуктивных коров. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства, 2019, № 3 (35), с. 147-151.
4. Ведищев С.М., Хольшев Н.В., Прохоров А.В., Кажияхметова А.А., Бралиев М.К. Аналитическое исследование оптимальной частоты вращения комбинированных рабочих органов смесителя. Наука в центральной России, 2019, № 2 (38), с. 65-71.
5. Борисова М.В., Титов А.Ю., Новиков В.В., Коновалов В.В. Регрессионная модель производительности опорожнения тихоходного смесителя. Вестник Башкирского государственного аграрного университета, 2019, № 2 (50), с. 103-108.
6. Булатов С.Ю., Воронов Е.В., Шамин А.Е., Сергеев А.Г. Оценка равномерности распределения премиксов в полнорационных кормах при их подготовке в смесителях. Пермский аграрный вестник, 2019, № 3 (27), с. 4-12.
7. Коба, В.Г., Брагинец Н.В., Мурусидзе Д.Н., Некрашевич В.Ф., Коба В.Г. Механизация и технология производства продукции животноводства. Москва: Колос, 2000, 526 с.
8. НТП АПК 1.10.16.001-02 Нормы технологического проектирования кормоцехов для животноводческих ферм и комплексов. Введ. 29.04.2002. Москва, 2002, 115 с.
9. Коновалов, В.В., Дмитриев В.Ф., Коновалова М.В. Обоснование конструктивно-режимных параметров смесителя сухих кормов с плоскими лопастями. Научное обозрение, 2011, № 1, с. 24-28.
10. СТО АИСТ 19.2-2008 Сельскохозяйственная техника. Машины и оборудование для приготовления кормов. Порядок определения функциональных показателей. Введ. 10.12.2010 г. Минск: Минсельзозпрод, 2010, 48 с.
11. Les, K., Kowalski, K., Opalinski, I. Optimisation of process parameters in high energy mixing as a method of cohesive powder flow ability improvement. Chemical and Process Engineering. Inzynieria Chemiczna i Procesowa, 2015, №36 (4), с. 449-460.
12. Чупшев А.В., Коновалов В.В. Теоретические и экспериментальные исследования смещивания сухих компонентов и микродобавок в лопастном смесителе. Теория, конструкция, расчет. Пенза: РИО ПГСХА, 2014, 176 с.
13. Li W., Guo H., Huang Q., Hou Y., Zou W. Effect of stirring rate on microstructure and properties of microporous mullite ceramics. Journal of Materials Processing Technology, 2018, № 261, с. 159-163.
14. Терехин М.А., Коновалов В.В., Терюшков В.П., Чупшев А.В. Дисковая плющилка зерна. Сельский механизатор, 2014, № 11, с. 7.
15. Pezo M., Pezo L., Jovanovic A.P., Loncar, B., Kojic, P. Discrete element model of particle transport and premixing action in modified screw conveyors. Powder Technology, 2018, № 366, с. 255-264.
16. Коновалов, В.В., Чупшев А.В. Результаты теоретических исследований процесса перемешивания в смесителе периодического действия. Нива Поволжья, 2012, № 2 (23), с. 51-55.
UDC 62-111.1
DOI 10.36461/NP.2021.60.3.022
JUSTIFICATION OF THE PROSPECTIVE OPERATIONAL SCHEME PREPARATION OF MIXED FODDER CONCENTRATES IN THE CONDITIONS OF LIVESTOCK ENTERPRISES
A.V. Chupshev, Candidate of technical sciences, assistant-professor
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education"Penza State Agrarian University", Penza, Russia, tel. (8412) 628-542, e-mail: chupshev.a.v@pgau.ru
Preparation of qualitative mixed fodders-concentrates in conditions of small cattle-breeding enterprises in many respects depends on the chosen operational scheme of manufacture and correct choice of the process equipment. The review analysis of existing technological lines of preparation of fodder (fodder-medicinal) mixes, with establishment of the list of obligatory operations, and the required nomenclature of technical means is carried out. The technique of researches provides the review analysis of technological lines of feeding shops applicable to small animal-breeding enterprises with a possibility of preparation of fodder-medicinal mixtures and disinfection of the damaged grain components. When detecting pathogenic bacteria in the processed fodder, the necessity of thermal treatment of components appears. However, due to the high cost of technological equipment this operation is not carried out. On the basis of the studied material we propose the operational scheme allowing to carry out thermal treatment with the use of disinfection equipment. In this case, the use of continuous mixers does not allow to distribute the micro-components accurately throughout the volume with respect to the formulation of the mixture due to the large error of the dosing devices. Stepped mixing is effective for the highest-quality mixing of components with a small fraction in the formulation. Relevant conclusions on the application of the operating scheme and the type of technological equipment are given.
Keywords: mixed fodder, grain, mixed fodder concentrates, purification, filling, heat treatment, milling, batching, mixing, technological scheme, operation, fodder-medicinal mixtures._
References
1. Syrovatka V.I., Zhdanova N.V. Innovative machine technology and technical means of producing mixed fodder. Innovatsii v Selskom Khozyaistve, 2018, № 2 (27), p. 272-277.
2. Syrovatka V.I., Mishurov N.P. Perspective directions of technological development of agricultural system of mixed fodder production. InformAgro-2016: Proceedings of the VIII International Scientific and Practical Conference. FSBSI Rosinformagroteh, 2016, p. 29-34.
3. Vinnicki S., Romaniuk V., Savinykh P.A., Skorkin V.K. Improving the technology of feeding high-yielding cows. Vestnik of All-Russian Research Institute of Mechanization of Animal Husbandry, 2019, № 3 (35), p. 147-151.
4. Vedischev S.M., Kholshev N.V., Prokhorov A.V., Kazhiyakhmetova A.A., Braliev M.K. Analytical study of the optimal rotation frequency of the combined working bodies of the mixer. Nauka v Tsentral'noi Rossii, 2019, № 2 (38), p. 65-71.
5. Borisova M.V., Titov A.Yu., Novikov V.V., Konovalov V.V. Regression model of the emptying performance of a slow-speed mixer. Bulletin of Bashkir State Agrarian University, 2019, № 2 (50), p. 103-108.
6. Bulatov S.Y., Voronov E.V., Shamin A.E., Sergeev A.G. Evaluation of uniformity of premix distribution in full-fodder during their preparation in mixers. Perm Agrarian Vestnik, 2019, № 3 (27), p. 4-12.
7. Koba, V.G., Braginets N.V., Murusidze D.N., Nekrashevich V.F., Koba V.G. Mechanization and production technology of livestock products. Moscow: Kolos, 2000, 526 p.
8. NTP APK 1.10.16.001-02 Norms of technological design of feed stores for animal farms and complexes. 234.04.2002. Moscow, 2002, 115 p.
9. Konovalov, V.V., Dmitriev V.F., Konovalova M.V. Justification of design-mode parameters of dry feed mixer with flat blades. Scientific review, 2011, № 1, p. 24-28.
10. STO AIST 19.2-2008 Agricultural machinery. Machines and equipment for fodder preparation. Procedure for determining the functional indices. Introduction. 10.12.2010. Minsk: Min-selkhozprod. 2010, 48 p.
11. Les, K., Kowalski, K., Opalinski, I. Optimisation of process parameters in high energy mixing as a method of cohesive powder flow ability improvement. Chemical and Process Engineering. Inzynieria Chemiczna i Procesowa, 2015, №36 (4), p. 449-460.
12. Chupshev A.V., Konovalov V.V. Theoretical and experimental studies of mixing dry components and microadditives in a paddle mixer. Theory, Design, Calculation. Penza: RIO PSAA, 2014, 176 p.
13. Li W., Guo H., Huang Q., Hou Y., Zou W. Effect of stirring rate on microstructure and properties of microporous mullite ceramics. Journal of Materials Processing Technology, 2018, № 261, c. 159-163.
14. Terekhin M.A., Konovalov V.V., Teryushkov V.P., Chupshev A.V. Disc crusher of grain. Selskiy Mechanizator, 2014, № 11, p. 7.
15. Pezo M., Pezo L., Jovanovic A.P., Loncar, B., Kojic, P. Discrete element model of particle transport and premixing action in modified screw conveyors. Powder Technology, 2018, № 366, c. 255-264.
16. Konovalov, V.V., Chupshev A.V. Results of theoretical studies of the mixing process in a batch mixer. Niva Povolzhya, 2012, № 2 (23), p. 51-55.
