CC BY
32
4. Пат. 2349233 РФ. Устройство для подачи кормового продукта в экструдер / В. В. Новиков, В. В. Успенский, В. К. Малышев. - № 2007133783/13; Заявлено 10.09.07; Опубл. 20.09.07. Бюл. № 8. - 7 с.
5. Пискунов, Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисления. Т.1 / Н. С. Пискунов. - М.: Наука, 1972. - 456 с.
Новиков Владимир Васильевич, кандидат технических наук, профессор Савельев Юрий Александрович, доктор технических наук, профессор Симченкова Светлана Павловна, аспирантка
ФГБОУ Самарская государственная сельскохозяйственная академия
Тел. 89608086752
E-mail: kondrashina-s@maij.ru
The substantiation of productivity of the amalgamator-metering device, and also theoretical dependence ofproductivity on height of a spiral and constant parameter are presented.
Keywords: a press-ekstruder, the amalgamator-metering device, make-telnost, a component, a mix.
УДК 621.311:631.147
ПЕРСПЕКТИВНАЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМБИКОРМА В ХОЗЯЙСТВАХ
A.В.Дубровин Г.А.Харатян
B.А.Гусев А.В.Голубев
В этой статье авторы обсуждают автоматизацию технологий в птицеводстве. Производство осуществляется в автоматизированном режиме по технико-экономическому критерию.
Ключевые слова: эффективность производства, автоматизация технологических процессов, технико-экономический параметр.
Себестоимость производства продукции включает в себя эксплуатационные затраты и затраты на корма. Эксплуатационные затраты содержат в себе, кроме трудозатрат, амортизационных и других отчислений на капиталовложения и т.п., обыкновенно понимаемую техногенную энергию как вспомогательную при выращивании и содержании сельскохозяйственного биологического объекта (растение, животное или птица). Эта энергия движет технологические механизированные, электрифицированные, автоматизированные и информационные процессы.
Традиционными энергоносителями являются мазут, природный или искусственный горючий газ, электричество от возобновляемых и невозобновляе-мых источников и т.п. Затраты на техногенную энергию основных технологических процессов составляют порядка 9.. .12% от себестоимости продукции [1].
Современная агроинженерная наука в той или иной степени занимается экономией в основном именно техногенной энергии. Экономия уже весьма заметных 10% от первоначального энергопотребления всех техногенных энергетических процессов или всех технических установок, используемых в технологических процессах, приводит к результирующей экономии себестоимости продукции порядка 1%. Это ориентировочный уровень относительной экономической значимости всех работ по повышению энергетической эффективности использования техногенной энергии в сельскохозяйственном производстве в настоящее время. Видно, что это значение невелико.
Значит, наступает пора пристального поиска более благодатных источников существенного повышения энергетической эффективности сельскохозяйственного производства, которое неразрывно связано с использованием биологического объекта и продуктов его жизнедеятельности. Хорошо известно, что затраты на корма достигают (70.80)% от себестоимости продукции. В кормах заключена биоконверсная энергия, энергия преобразования, конверсии химической энергии корма в рост, развитие биообъекта. Отходы жизнедеятельности организма составляют примерно 40% химической энергии корма. Потерянная стоимость биоконверсной энергии в отходах жизнедеятельности организма достигает (28.32)% от себестоимости продукции. Известно, что с 1 га производственной площади производства по переработке дождевыми червями навоза или помёта в год можно получить до 40 т сухой кормовой муки из вермикуль-туры (из произведенных червей) стоимостью 1 руб. за 1 кг (по данным Интернет). Это одна из выгоднейших операций по превращению отходов в полноценный белок. В природе нет другого подобного столь мощного воспроизводства промышленным способом источника полноценного белка. Из тонны сухого навоза при переработке его червями образуется 600 кг гумусного органического удобрения, а другие 400 кг превращаются в 100 кг живых червей и микробов и энергию их созидания. Наивысшее теоретическое значение коэффициента конверсии (преобразования) химической энергии питательных веществ помета в биологическую энергию роста и развития биообьектов (червей) соответствует пропорции «золотого сечения» и равно 0,62. Остальные 38% энергии помета снова выделяются червями в виде гумусных отходов их жизнедеятельности. Сухое вещество из дождевых червей на (55.70)% состоит из белка с большим количеством важнейших аминокислот.
Восстанавливаемая для предприятия стоимость химической энергии новой сухой белковой кормовой добавки на основе вермикультуры: (0,28...0,32)х0,62х(0,55...0,70) = (0,096.0,139) ~ (0,10.0,14), т.е. (10,0.14,0)% от себестоимости продукции. Это означает, что работы по воз-
вращению энергии новой кормовой добавки на основе вермикультуры экономят себестоимость в 10.. .14 раз больше, чем её экономят все работы по традиционному энергосбережению (1,0% при 10%-ном энергосбережении). Следовательно, автоматизированные биотехнологии производства новой кормовой добавки помогут восстановить до (0,14/0,28) = 0,50, или до 50% теряемой с навозом и помётом биоконверсной энергии кормов. Современное практически достигнутое значение коэффициента конверсии по отношению массы корма к массе птицы достигает 2,0.2,1. Поэтому стоимость сэкономленной биоконвер-сной энергии собственно живого организма биообъекта для обеспечения продуктивности следующих партий выращиваемой птицы может достигать 0,14/(2,0.2,1) ~ 0,07 или до 7,0% роста продуктивности.
Таким образом, теоретически достижимое соотношение экономий био-конверсной и техногенной энергий составляет (0,07/0,01) = 7,0. В 7 раз, почти на целый порядок счёта, выгоднее сберегать биоконверсную энергию, чем заниматься традиционным энергосбережением техногенной энергии одновременно во всех возможных технологиях её применения. Традиционные энергосберегающие технологии хорошо известны. Это микроклимат, локальный обогрев молодняка, общий обогрев помещений, электропривод для приготовления кормов, раздачи кормов, транспортировки кормов и готовой продукции - пищевых куриных яиц, освещение, облучение, обеззараживание и т.п. Надо признать, что такой далеко не очевидный вывод все-таки не освобождает агроинженеров от работ по традиционному энергосбережениию.
Дождевые черви - полноценный белок для промышленного животноводства и птицеводства. Растительный белок составляет в общем балансе кормового белка около 90%. Остальные 10% должны приходиться на долю источников полноценного животного белка. Но именно эти 10% животного белка определяют эффективность использования остальных 90% растительного белка. Одна из главных трудностей технологии - разработка экономически выгодного метода извлечения червей из субстрата. Задача агроинженеров - создать новое электротехнологическое автоматизированное оборудование.
В настоящее время закладываются научно-технические основы энерго- и ресурсосберегающего комплекса безотходного птицеводства и свиноводства с собственным производством кормов и энергии [2, 3]. На птицефабрике птичий помет может и должен использоваться для выращивания навозных (дождевых) червей, которые высушиваются, размалываются, обеззараживаются и затем используются при производстве корма в качестве высокобелковой кормовой добавки.
В состав современного корма для птицы традиционно входит мясокостная мука, содержащая много белка (см. табл. 1). Цена ее составляет 10.36 руб./кг. Мука из вермикультуры, как видно из таблицы, ничем не уступает муке мясокостной и даже превосходит ее, а цена составляет 1,0...1,5 руб./кг на Украине и себестоимость 3,4 руб. на Филиппинах (по данным Интернет). Поэтому
целесообразна существенная и даже полная замена части и даже всей мясокостной муки при приготовлении корма этой кормовой добавкой на основе муки из вермикультуры (дождевых червей) собственного производства, поскольку птичий помет для питательного компоста также производится на птицефабрике в значительном количестве.
Таблица 1. Характеристика некоторых видов белковой кормовой муки
Мука Сухие
Компоненты, % из соевого шрота
из дождевого червя мясная рыбная пивные дрожжи
Сухое вещество 92,9 92,0 92,0 39,0 93,0
Зола 4,3 21,4 19,6 5,3 6,4
Сырой жир 3,1 7,7 0,9 1,1
БЭВ 3,0 2,0 1,0 6,0 3,0
Протеин (Ыхб,25) 61,3 61,3 45,3 44,6
Кальций 0,51 5,94 5,49 0,32 0,13
Фосфор 0,77 3,17 2,31 0,67 1,43
Осуществить это вполне возможно: современные аппаратно-программные комплексы по составлению рационов кормов позволяют расчетным путем определить соотношение не только обязательных по нормам, но и аналогичных по своему составу ингредиентов корма [4]. Вводя данные таблиц 1 и 2 по червям в компьютер, можно получить в автоматизированном режиме оптимальное (наилучшее) содержание или расход (массу в единицу времени) выбранного компонента муки из червей в корме при наличии в корме мясокостной муки и при ее отсутствии. Причем энергетическое содержание корма в том и другом случае обеспечивается на заданном зоотехническими нормами уровне. Цена корма в последнем случае наименьшая, поскольку уже в настоящее время цена муки из червей ориентировочно в 3.30 раз меньше цены мясокостной муки разных сортов. Поэтому на птицефабрике за счет только малой части экономии затрат на белковую составляющую корма легко организовать и построить быстро окупающуюся автоматизированную систему управления кормовой добавкой собственного производства на основе вермикультуры (дождевых или компостных червей).
Предлагаемое научно-техническое решение поясняется рис. 1 и 2. Новая технология осуществляется следующим образом (рис. 1).
Рис. 1. Структурно-функциональная схема технологии приготовления корма с добавкой из вермикультуры: 1 - подготовка пометного компоста, 2 - разведение дождевых червей, 3 - отделение дождевых червей от пометного компоста, 4 - дождевые черви, 5 - гумус и пометный компост, 6 - сушка, размельчение дождевых червей и обеззараживание кормовой добавки, 7 - цех приготовления кормовой добавки, 8 - подмешивание кормовой добавки к корму, 9 - экономичный корм для птицы, 10 - кормоцех
Птичий помет смешивают с древесными опилками или с соломой. Таким образом, производится подготовка пометного компоста 1, в котором известными способами осуществляют разведение дождевых червей 2 при поддержании наилучшего значения температуры пометного компоста с дождевыми червями для их роста +20...+22°С. Затем производят отделение дождевых червей от пометного компоста 3, сушку дождевых червей в потоке воздуха температурой порядка (+450...+500)°С и при этом их одновременное обеззараживание, размельчение дождевых червей 6 посредством мельницы, подмешивание кормовой добавки к корму 8.
Вычисляют с помощью аппаратно-программного комплекса КОРАЛЛ [4] или аналогичного аппаратно-программного комплекса оптимальный состав рациона корма с входящей в него мукой из червей и производят вручную или автоматически задание расхода кормовой добавки посредством задатчика расхода кормовой добавки 12. Электроприводы подачи тары и упаковки экономичного корма для животных и птицы производят упаковку экономичного корма в тару для перевозки по территории птицефабрики к отдельно стоящим цехам и птичникам. Последняя операция по существу не входит в перечень технологических действий, относясь более к работе технических средств, однако ее следует упомянуть для представления о целостности технологического процесса (совокупности действий) приготовления экономичного корма для птицы, находящейся в птичниках на значительном удалении от кормоцеха птицефабрики.
Рис. 2. Структурно-функциональная схема устройства по способу экономичного приготовления корма для животных и птицы: 11 - источник питания, 12 - задатчик расхода кормовой добавки, 13 - датчик расхода кормовой добавки, 14 - элемент сравнения,
15 - логический элемент «ИЛИ», 16 - релейный элемент, 17 - программный таймер, 18 - электропривод скребков пометного компоста с дождевыми червями, 19 - нагреватель пометного компоста с дождевыми червями, 20 - электропривод вибрационного стола пометного компоста с дождевыми червями, 21 - электропривод транспортера дождевых червей, 22 - нагреватель сушильной камеры для дождевых червей, 23 - электропривод мельницы дождевых червей, 24 - излучательный элемент облучателя для обеззараживания кормовой добавки и корма, 25 - электропривод транспортера кормовой добавки, 26 - электропривод смесителя кормовой добавки с кормом, 27 - электроприводы подачи тары и упаковки
экономичного корма для птицы
Устройство (рис. 2) работает следующим образом. В задатчик расхода кормовой добавки 12 от Системы Поддержки Принятия Решений (СППР) [4], информирующей Лицо Принимающее Решения (ЛИР) по выбору варианта корма для животных и птицы, аппаратно-программного комплекса КОРАЛЛ или от аналогичного аппаратно-программного комплекса поступает воздействие или сигнал экономически оптимального для данных условий с кормовыми ресурсами на птицефабрике расхода муки из червей (кормовой добавки), входящей в состав экономически оптимального рациона корма. Измеряют расход кормовой добавки на ленте транспортера кормовой добавки посредством датчика расхода кормовой добавки 13 на основе промежуточного измерительного тензометрического ленточного транспортера [5]. Сравнивают заданный и измеренный расходы в элементе сравнения 14. В случае недостаточного для
приготовления корма с экономически оптимальным составом компонентов расхода кормовой добавки на ленте транспортера кормовой добавки логический элемент «ИЛИ» 15 включает релейный элемент 16. Как и в стационарном технологическом режиме периодического включения исполнительных элементов (потребителей) устройства от программного таймера 17, релейный элемент 16 подает электропитание от источника питания 11 к потребителям устройства.
Электропривод скребков пометного компоста с дождевыми червями 18 обеспечивает сгребание части пометного компоста с выросшими дождевыми червями на поверхность вибрационного стола. Нагреватель пометного компоста с дождевыми червями 19 постепенно нагревает компостную массу до температуры порядка +40°С для того, чтобы черви выползли на поверхность компоста [6]. Расположенный под наклоном к горизонтальной поверхности вибрационный стол с частью компоста с выросшими червями трясет часть компоста с червями посредством электропривода вибрационного стола пометного компоста с дождевыми червями 20. Это заставляет их падать на пришедшую в движение посредством электропривода транспортера дождевых червей 21 ленту транспортера дождевых червей.
Нагреватель сушильной камеры для дождевых червей 22 обеспечивает быструю сушку и предварительное обеззараживание червей в потоке воздуха температурой порядка (+450...+500)°С, а мельница дождевых червей посредством электропривода мельницы дождевых червей 23 превращает их в муку из червей. Эта мука из червей находится в непосредственной близости от излуча-тельного элемента облучателя для обеззараживания кормовой добавки и корма 24 и дополнительно обеззараживается СВЧ излучением, излучениями более высокочастотных диапазонов или ускоренными электронами и становится полностью обеззараженной полноценной кормовой добавкой. Указанные излучения в нормативных для облучения комбикормов дозах не влияют на кормовые свойства кормовой добавки и корма. Подобная радиационная обработка обеспечивает отсутствие в кормовой добавке вредных веществ, которые могут появляться при традиционной химической обработке в газовой, аэрозольной, жидкостной и порошкообразной дезинфицирующей среде, которая к тому же требует специально построенного помещения для обеззараживания. Электропривод транспортера кормовой добавки 25 позволяет переместить ее в смеситель кормовой добавки с остальной частью корма посредством электропривода смесителя кормовой добавки с кормом 26. Электроприводы подачи тары и упаковки экономичного корма для животных и птицы 27 обеспечивают подачи тару и упаковку экономичного корма для животных и птицы для удобного перемещения его по территории птицефабрики.
На рис. 3 представлена структурная схема весоизмерительной системы с ленточным транспортером консольного типа при поступлении дозируемого материала со стороны силоизмерительного датчика, математическая модель которой выражается формулой
0(1) = (^УЛ) + (1/1) | [0(1) - 0(1 - т)]Л(1),
(1)
где Б(1) - текущее значение усилия, создаваемого потоком сыпучего материала; 0(1), 0(1 - т) - мгновенные значения производительности на выходе транспортера в момент времени 1 и (1 - т) соответственно; т - время пребывания материала на ленте транспортера; 1 - текущее время.
Рис. 3. Структурная схема весоизмерителя непрерывного действия
Весоизмеритель состоит из весоизмерительного транспортера 1, преобразователя силы 2, дифференциатора 3, интеграторов 4 и 9, сумматоров 5 и 6, инвертора 7, элемента задержки 8, преобразователя 10 сигнала напряжения в частотный сигнал и счетчика импульсов 11.
Электрический сигнал Б(1) от преобразователя силы 2, пропорциональный массе проходящего через весовой транспортер 1 материала поступает на вход дифференциатора 3. В результате на выходе сумматора получается сигнал 0(1) по формуле (1), представляющий собой расчетное значение мгновенной производительности на выходе весового транспортера 1. С выхода сумматора 5 сигнал мгновенной производительности 0(1) подается на вход интегратора 9, где производится интегрирование этого сигнала по времени
0(1) = } ,
(2)
представляющего собой суммарную массу материала, прошедшего через весовой транспортер. Показание счетчика импульсов 11 соответствует суммарной массе материала (в данном случае сыпучего корма или его компонента) в цифровом виде.
Опытные образцы системы успешно работали в птичниках в составе оборудования 2Б-3 для клеточного и РКН-2-00 для напольного содержания птицы в
0
0
«Бронницкой» и «Никулинской» птицефабриках, а также в кормоцехе племенного хозяйства «Птичное», в результате чего был получен экономический эффект, за счет экономии кормов примерно от 4 до 8,5%.
Таким образом, обеспечивается автоматизированное управление приготовлением экономичного корма для животных и птицы при существенном снижении себестоимости корма, а применение излучений вместо нагрева при дополнительном обеззараживании кормовой добавки и корма существенно снижает энергопотребление при приготовлении экономичного корма для животных и птицы.
Литература:
1. Морозов, Н.М. Организационно-экономические и технологические основы автоматизации и информатизации животноводства. - М.: Росинформагротех, 2011.
2. Перспектива создания безотходного птицеводства и свиноводства с собственным производством кормов и энергии / Дубровин А.В. и др. // Сб. науч. тр. / ГНУ ВНИИМЖ. - 2009. -Т.20, ч.1. - С.206-217.
3. Пат. 2423826 РФ. Комплекс безотходного птицеводства и свиноводства с собственным производством кормов и энергии / А.В. Дубровин, И.И. Свентицкий, А.В. Голубев // БИ. -2011. - №20.
4. Лукьянов, Б.В. КОРАЛЛ. Кормление птицы. Комплексная оптимизация и анализ кормо-смесей, комбикормов, премиксов. Руководство пользователя / Б.В.Лукьянов, П.Б.Лукьянов. -М., 1996-2010.
5. А.с. 1506287 СССР. Способ взвешивания потока сыпучего материала и устройство для его осуществления / Г.А. Харатян, А.А. Папоян, Р.М. Славин // БИ. 1989. №33.
6. Купцова, Н.Ю. Сравнительная оценка популяций дождевых компостных червей, культивируемых в России: Дис. канд. с.-х. наук / Н.Ю.Купцова. - Брянск, 2008.
Дубровин Александр Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией
Харатян Гамлет Аршалуисович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства
Тел. (8499)171-19-20 E-mail: viech@dol.ru
Гусев Валентин Александрович, кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт птицеводства Тел. 6-11-36
E-mail: valentin2012@yandex.ru
Голубев Артем Васильевич, главный технолог
ОАО «Бройлер Рязани»
In this article the autors say about automatisation technologies in poultry houses. Manufacturing is carried out in the automated mode by tehnical and economic criterion.
Keywords: efficacy of production, automation of technological processes, technical and economic parameter.
