CC BY
46
УДК 631.363:636.085
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛНОРАЦИОННЫХ ЛЕГКОУСВОЯЕМЫХ КОРМОВ ДЛЯ МОЛОДНЯКА КРС
Н.Г. Бакач, кандидат технических наук, заместитель директора
В.И. Передня, доктор технических наук, главный научный сотрудник
А.А. Кувшинов, младший научный сотрудник
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
E-mail: [email protected]
А.А. Романович, кандидат технических наук
УО «БГАТУ»
E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье приведена существующая технология кормления телят молочного периода, применяемая в Беларуси, которая требует большого расхода цельного молока. Имеющиеся попытки производить собственные заменители цельного молока не нашли пока широкого распространения из-за большого расхода сухого молока и отсутствия в Беларуси производства гидрогенизированного жира с добавками витаминов и микроэлементов. Поскольку в настоящее время достаточно подробно изучен состав коровьего молока, который зависит от кормовых компонентов, то РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» совместно с РУП «НПЦ НАН Беларуси по животноводству» разработали технологию получения и скармливания легкоусвояемых жидких кормов на базе местных зернобобовых культур. В основу технологии производства легкоусвояемых жидких кормов положена идея влаготепловой обработки зерновых компонентов с использованием энергии кавитации. Разработана специальная гидродинамическая установка, позволяющая получать прямо из зернофуража гомогенную массу, которая не расслаивается на фракции, хорошо поедается и легко усваивается животными. Влаготепловая обработка зернофуража посредством кавитации позволяет за кратковременный срок и при небольшой температуре (75-85вС) получить легкоусвояемый корм с сохранением незаменимых аминокислот и витаминов. Ключевые слова: заменитель цельного молока, легкоусвояемый корм, зернофураж, гидродинамическая установка, гомогенная масса.
Молоко, производимое на молочнотоварных фермах, может быть конкурентоспособным на мировом рынке только тогда, когда будет иметь высокое качество, относительно низкую стоимость и годовой удой от одной коровы не менее 6500 л.
Согласно зоотехническим исследованиям, потенциал молочной продуктивности коровы закладывается уже на этапе выращивания телят и зависит более чем на 60% от условий выращивания и кормления.
Основным кормом телят молочного периода в хозяйствах Беларуси является цельное молоко. В настоящее время, при дефиците молока, на выпойку одного теленка расходуют 250-400 л цельного молока, а с учетом вторичных молочных продуктов (обрат, сыворотка и т.д.) в переводе на сухое веще-
ство телятам скармливают в нашей стране около 12-16% валового производства молочных продуктов [1]. В развитых странах с учетом вторичных молочных продуктов скармливают не более 6-8%, заменив остальное количество заменителем.
В абсолютном большинстве хозяйств страны закупают заменители цельного молока (ЗЦМ) иностранного производства. В последние годы в Беларуси начинают осваивать выпуск местных заменителей молока. Основой всех выпускаемых ЗЦМ является обезжиренное сухое молоко (СОМ), которое обогащается различными добавками с целью повышения его питательности. Так, заменитель, производимый на АО «Экмол» (ССК-2), содержит в своем составе 48% сухого молока и около 17% гидрогенизированного жи-
Journal of VNIIMZH №2(26)-2017
65
ра с добавками витаминов и микроэлементов [1]. Однако указанный заменитель не нашел широкого распространения из-за недостатка необходимого количества сухого обезжиренного молока и гидрогенизированных жиров. Состав коровьего молока в настоящее время изучен достаточно подробно, основные компоненты его представлены в таблице 1.
Подробно изучено количество макро- и микроэлементов, а также витаминов [2].
Известно, что состав молока коров зависит от кормовых компонентов, основу которых составляют зерновые культуры.
В зернах злаковых и бобовых культур содержится большое количество белков, жиров, углеводов, но перевариваемость их без углубленной переработки невысока. Белки в зерне и бобах откладываются в значительных количествах в специализированных субклеточных формах - алейроновых зернах, окруженных единой мембраной и содержащих кристаллические белковые тела [3].
Зерна злаковых культур наряду с белками содержат много крахмала, усвоение которого у животных происходит медленно. Как показывают исследования, усвояемость питательного потенциала крахмала в природной форме не превышает 20-25% в зависимости от вида культур. Повышение температуры в зерне приводит к разрыву природных связей крахмала на клеточном уровне и переводе его в более простые соединения (декстрины и сахара), особенно при наличии воды, т.е. происходит желатинизация крахмала.
В состав рапса входят не только полезные вещества, белки и жиры, но и токсичные, такие, как глюкозинолаты и их производные. Глюкозинолаты являются сложными органическими соединениями, включающими глюкозу и аглюкон. Под воздействием фермента микрозиназы глюкозинолаты гидроли-зируются с образованием циклических со-
единений - нитрилов, отрицательно влияющих на функцию щитовидной железы, печени и пищеварительного тракта животных. Из многочисленных исследований известно, что при воздействии температуры глюкозино-латный гидролиз не происходит и инактиви-руются микрозиназы [4].
В мировой практике известно множество методов и технологий обработки зернового сырья с целью повышения его переваримости и усвояемости. Однако для телят молочного периода, у которых еще не сформировался рубец и желудочно-кишечный тракт, возможно использовать только влаготепло-вой способ обработки зерна, который способствует улучшению вкусовых качеств, повышению питательной ценности углеводного и протеинового комплекса, снижению затрат энергии молодого организма на переваривание и усвоение питательных веществ поедаемого корма. Воздействие теплоты и влаги на зернобобовую смесь вызывает в ней биохимические процессы, в результате которых происходит ферментативное расщепление, декстринизация, желатинизация крахмала и другие процессы. В процессе обработки крахмал зернобобовых гидролизиру-ется до мальтозы, дающей после присоединения воды две молекулы глюкозы. Кроме того, в качестве промежуточного продукта образуются полисахариды с разной молекулярной массой - декстрины. В зависимости от степени гидролиза их молекулярная масса понижается, и они все больше приближаются к сахарам.
Исходя из выше изложенного, РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» совместно с РУП «НПЦ НАН Беларуси по животноводству» разработали технологию приготовления жидких легкоусвояемых кормов на базе местных зерновых культур, таких, как узколистный люпин, рапс, горох, овес, льносемя в сочетании с другими обогатительными добавками и витаминно-минеральным комплексом для скармливания телятам старше 30-дневного возраста.
В основу технологии приготовления жидких легкоусвояемых кормов положена идея влаготепловой обработки зернофуража на
Таблица 1. Состав свежего коровьего молока
Показатели Содержание, %
Жир 32
Протеин 26
Минералы 6
Лактоза 38
специальной гидродинамической установке, которая позволяет прямо из зерновых компонентов получить однородную гомогенную мелкодисперсную массу.
Разработанная установка влаготепловой обработки кормовых компонентов с использованием гидродинамической установки, функционирующая на основе теории кавитации, позволяет решить ряд проблем в сложном процессе совершенствования технологии кормления телят.
Кавитация (от латинского слова cavitas -пустота) - это образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитацион-ных пузырьков или каверн). Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения, которое в реальной жидкости приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. Если понижение давления происходит вследствие больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости, то кавитация называется гидродинамической, а если вследствие прохождения акустических волн - акустической.
Поскольку в реальной жидкости всегда присутствуют мельчайшие пузырьки газа или пара, то, двигаясь с потоком и попадая в область давления, они теряют устойчивость и приобретают способность к неограниченному росту - это и есть гидродинамическая кавитация. После перехода в зону повышенного давления и исчерпывания кинетической энергии расширяющейся жидкости рост пузырька прекращается, и он начинает сокращаться. Если пузырек содержит достаточный объем газа, то по достижении им минимального радиуса он восстанавливается и совершает несколько циклов затухающих колебаний, а если газа недостаточно, то пузырек захлопывается в первом периоде жизни. Если подобное явление происходит вблизи обтекаемого тела, например, в трубе с местным сужением ее диаметра, то создается довольно четко ограниченная «кавитационная зона», заполненная движущимися пузырьками. Сокращение кавитационного пузырька про-
исходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом, своего рода гидродинамическим ударом.
Как показали исследования, использование кавитации позволяет получать однородную (гомогенную) массу, которая не расслаивается на фракции на протяжении длительного периода времени. Более того, одновременное нагревание и перемешивание ингредиентов, содержащих в своем составе большое количество жиров, жироподобных веществ, жировые шарики которых в диаметре превышают шесть и более микрон, позволяет достичь мелкодисперсного однородного состава влажной смеси.
В этом случае процесс протекает на уровне нанотехнологии. Этому способствует процесс кавитации, а продукты, полученные при обработке белково-жирового сырья растительного происхождения на гидродинамической установке, дают возможность после смешивания их с водой получать высокопитательные влажные кормосмеси или заменители цельного молока, необходимые при выращивании телят.
Ценность такого оборудования заключается еще и в том, что в одном агрегате происходит измельчение или доизмельчение зернофуража, его тепловая обработка и смешивание с водой до образования пасты необходимой влажности или растительного молока.
По степени гомогенности такая паста, или растительное молоко, практически не расслаивается на фракции и сохраняет однородный состав в течение длительного времени. Использование гидродинамической установки для умеренной влаготепловой обработки сухой кормовой смеси при температуре 75-80°С, по сравнению с экструдировани-ем, значительно снижает разрушение незаменимых аминокислот и витаминов (особенно К, С, В1, В3). Кроме того, обработка зерна и добавленных ингредиентов происходит в закрытом пространстве в водной среде с минимальным доступом кислорода, что предупреждает окисление жиров и, как следствие, жирорастворимых витаминов (А, Д и Е) (таблица 2).
Лоигпа! оГ VNIIMZH №2(26)-2017
67
Таблица 2. Содержание витаминов
в необработанном и обработанном зернофураже, %
Показатели Температура нагрева, °С
20 70 80 90
Витамин А 100 95 92 90
Витамин B1 100 98 95 91
Витамин В2 100 98 96 93
Витамин В 5 100 94 91 89
С технологической точки зрения, при разбавлении полученной массы водой достигается полное растворение витаминно-мине-ральных добавок и получается корм с содержанием необходимого количества сухого вещества. Благодаря кавитации и температуре происходят и некоторые качественные изменения в составе питательных веществ (таблицы 3 и 4).
К ним можно отнести такие, как стерилизация полученного материала, инактивация ингибиторов, глюкозинолатов, алкалоидов, микрозиназы и патогенной микрофлоры, снижение антипитательных веществ. Также происходит желатинизация крахмала с расщеплением части его до моносахаров, что достигается при достаточном количестве горячей воды [4, 5]. Содержание питательных веществ в зернофураже и пасте представлено в таблице 3.
Как видно из таблицы 3, содержание питательных веществ в зерносмеси и после обработки в агрегате влаготепловой обработки, в основном, осталось почти неизменным, за исключением сахара и клетчатки.
Вероятно, в результате воздействия температуры, влаги и времени на клетчатку и белки зерна произошел распад части белка на более простые составляющие. Уровень
протеина в полученной пасте почти остался на прежнем уровне, но как показали исследования, изменился его состав (таблица 4).
Таблица 4. Содержание аминокислот в зерносмеси _и полученной сухой пасте _
Показатели Масса, г/кг %
Зерносмесь Паста
Лизин 14,8 20,8 140,5
Гистидин 9,2 12,4 134,7
Аргинин 25,1 32,2 128,3
Треонин 10,0 13,8 138,0
Алании 8,3 10,6 127,7
Валин 10,5 14,8 140,9
Метионин 9,6 14,3 148,9
Изолейцин 9,9 13,6 137,3
Лейцин 16,9 21,3 126,0
Фенилаланин 12,1 16,8 138,8
Кроме минеральных и органических веществ, в зерносмеси и пасте было определено и содержание отдельных витаминов. Витаминный состав при приготовлении заменителей цельного молока подвержен наиболее широким колебаниям, поэтому сохранность витаминов в заменителе цельного молока является одним из факторов, обеспечивающих полноценность данного продукта.
Заключение. Использование влаготепло-вой обработки зернофуража позволяет получать мелкодисперсную однородную массу, которая вполне может быть использована при кормлении телят старше 20-дневного возраста вместо заменителя цельного молока.
Применение влаготепловой обработки зернофуража не уменьшает количество питательных веществ в полученном продукте, количество сахара и свободных аминокислот даже несколько увеличивается, а клетчатки уменьшается. Для сохранения количества витаминов целесообразно температурный режим приготовления зернофуража ограничить величиной не более 75°С.
Литература:
1. Заменитель цельного молока из местных источников питательных веществ / Галушко В.М. и др. // Сб. тр. / Ин-т жив-ва НАН Беларуси. Т. 41. Жодино, 2006.
2. Заменители молока эффективное решение. М., 2009.
3. Лазарев Ю., Кузмин И. Легкопереваримые углеводы в кормлении коров // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2006. №10.
Таблица 3. Содержание питательных веществ
Показатели Масса, г/кг %
Зерносмесь до обработки Паста
Органическое вещество 969 968,6 99,9
Азот 43,6 42,2 96,7
Протеин 272 266 97,7
Сахар 49,2 75,1 152,6
Клетчатка 121,7 58,8 48,3
Жир 131,6 131,7 100
БЭВ 319,9 363,4 113,6
ЗОЛ 31,0 31,4 101,3
4. Технология приготовления заменителя цельного молока на основе зерновых компонентов / Азаренко В.В. и др. // Вестник НАН. 2008 . №2.
5. Экологические аспекты технологии приготовления заменителей цельного молока / Передня В.И. и др. // Journal of research and applications in agricultural engineering. T. 3. Poznan, 2006.
Literatura:
1. Zamenitel' cel'nogo moloka iz mestnyh istochnikov pi-tatel'nyh veshchestv / Galushko V.M. i dr. // Sb. tr. / In-t zhiv-va NAN Belarusi. T. 41. ZHodino, 2006.
2. Zameniteli moloka ehffektivnoe reshenie. M., 2009.
3. Lazarev YU., Kuzmin I. Legkoperevarimye uglevody v kormlenii korov // Kormlenie sel'skohozyajstvennyh zhi-votnyh i kormoproizvodstvo. 2006. №10.
4. Tekhnologiya prigotovleniya zamenitelya cel'nogo moloka na osnove zernovyh komponentov / Azarenko V.V. i dr. // Vestnik NAN. 2008 . №2.
5. EHkologicheskie aspekty tekhnologii prigotovleniya zamenitelej cel'nogo moloka / Perednya V.I. i dr. // Journal of research and applications in agricultural engineering. T. 3. Poznan, 2006.
THE ADVANCED TECHNOLOGY AND EQUIPMENT FOR YOUNG CATTLE'S FULL RATION AND EASILY DIGESTIBLE FEED PREPARATION N.G. Bakach, candidate of technical sciences, deputy director V.I. Perednya, doctor of technical sciences, main research worker A.A. Kuvshiniv, junior research worker RYP "NPZ NAN of Belarus on agriculture mechanization" A.A. Romanovich, candidate of technical sciences YO "BGATY"
Abstract. The article gives the calves of milk period years feeding current technology used in Belarus, that requires a large consumption of whole milk. Existing attempts of own whole milk's substitutes producing doesn't find yet wide spread due to powdered milk large consumption and the lack of production in Belarus of hydrogenated fat with vitamins and minerals supplements. Because of at present sufficiently is studied in detail the composition of cow's milk, that depends on feed components, the RYP "NPZ NAN of Belarus on mechanization of agriculture", together with the RYP " NPZ NAN of Belarus on livestock" had developed a technology of producing and feeding of easily digestible liquid feed on local legumes based. On the easily digestible liquid feed productivity technology base is the idea of moisture heat treatment of cereals components processing with energy of cavitation using. It is developed a special hydrodynamic unit allowing to get just out of the grain forage homogeneous mass that does not separate into factions, well eaten and easily digested by animals. Grain forage moisture heat processing by cavitation allows for a short period of time and at a low temperature (75-85 °C) to obtain easily digestible food with the amino acids and vitamins preservation.
Keywords: substitute of whole milk, easily digestible food, grain forage, hydrodynamic unit, homogeneous mass.
Journal of VNIIMZH №2(26)-2017
69
