CC BY
20
УДК 636.085.55:001.891
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КОМБИКОРМОВ
Н.П. Мишуров, кандидат технических наук С.А. Давыдова, кандидат технических наук ФГБНУ «Росинформагротех» E-mail: davidova-sa@mail.ru А.А. Давыдов, магистрант
ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет» E-mail: davidov_spb@mail.ru
Аннотация. Рассмотрены состояние и перспективы развития производства комбикормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных как одного из направлений реализации подпрограммы «Развитие производства кормов и кормовых добавок для животных» в рамках Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы. Выявлен высокий уровень зависимости отечественных предприятий отрасли от импорта важных составляющих производства комбикормов: по витаминам - 100%; премиксам - 85; ферментам и ферментным комплексам - 70; аминокислотам - 80; кормовым антибиотикам - 95; адсорбентам и нейтрализаторам микротоксинов - 80-85; белковым кормам животного происхождения - около 30; микроэлементам - 90% и др. Проведен анализ отечественных научных исследований в области разработки новых технологий производства комбикормов и их составляющих. Определена тенденция к снижению технологической зависимости от иностранных поставщиков отраслевых решений при строительстве новых заводов и реконструкции кормоцехов в составе агро-холдингов и животноводческих комплексов. Представлены передовые конструкторские решения современных отечественных машиностроительных предприятий в области производства комбикормового оборудования. Ускоренное развитие производства комбикормов и использование отечественных научных разработок в области создания новых кормов, биологических препаратов для животноводства является одним из факторов повышения эффективности производства продукции животноводства и наиболее полного обеспечения населения страны высококачественной продукцией.
Ключевые слова: животноводство, комбикорма, кормовые добавки, научные разработки, технологии.
Введение. Основными факторами, обеспечивающими повышение эффективности производства продукции животноводства на предприятии любой формы собственности, являются: стабильность и рост производительности сельскохозяйственных животных и птицы; снижение материально-денежных затрат в расчете на одну голову. Кормление является ключевым из всех факторов внешней среды, влияющих на уровень продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы. В соответствии с дорожной картой разработки в 2018-2019 гг. подпрограмм Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 гг. (далее - ФНТП) в I квартале 2019 г. разрабатывается подпрограмма «Развитие производства кормов и кормовых добавок для животных» и отбор проектов. Основными
задачами подпрограммы являются: создание не менее 20 кормовых добавок отечественного производства; локализация в России производства не менее 10 кормовых добавок ведущих международных компаний (ОиРо^;, Кетт, Коудайс МКорма и др.) [1].
Основными направлениями формирования комплексных планов научных исследований как обязательного элемента подпрограмм ФНТП являются формирование научных основ и проведение прикладных исследований по разработке сбалансированных комбикормов и кормовых добавок, способствующих повысить эффективность использования кормов, увеличить продуктивность и улучшить здоровье животных. Однако для достижения данных результатов необходимо устранить проблемы, мешающие развитию производства комбикормов для сельскохо-
зяйственных животных и птицы: рынок комбикормов и кормовых добавок сформировался без соответствующего развития отечественной производственной и технологической базы и новых продуктов, созданных на основе научных достижений российских ученых; зависимость отечественных предприятий отрасли от импорта важных составляющих: по витаминам - 100%; премиксам - 85; ферментам и ферментным комплексам - 70; аминокислотам - 80; кормовым антибиотикам - 95; адсорбентам и нейтрализаторам микротоксинов - 80-85; белковым кормам животного происхождения - около 30%; микроэлементам - 90% и др. [2].
Таким образом, целью исследований является анализ перспективных технологий повышения качества комбикормов для сельскохозяйственных животных.
Материалы и методы исследования. Объектом исследования являлись новые отечественные технологии и конструкторские решения, разработанные научными, образовательными и производственными организациями. Основой исследования послужили информационные материалы российских научных, образовательных организаций и промышленных компаний, нормативно-правовая база. В процессе исследования использовались такие методы, как информационный анализ и синтез, экспертиза, информационно-аналитический мониторинг.
Результаты исследования. Анализ рынка комбикормов показывает, что крупные агро-компании ведут активное строительство собственных комбикормовых заводов [3]. При строительстве новых заводов, а также реконструкции кормоцехов в составе агрохолдин-гов и животноводческих комплексов в большинстве случаев устанавливается импортное оборудование. По данным Союза комби-кормщиков, в 2017-2018 гг. доля установленного импортного оборудования составила 66% [4]. Наряду с рядом комбикормовых проектов в 2019 г. продолжится строительство крупных заводов по глубокой переработке зерна, что также значимо для комбикормовой отрасли, поскольку содержание фуражного зерна в составе комбикормов в
Российской Федерации остается высоким и достигает почти 70% [3]. В странах Евросоюза на долю зернового сырья приходится 4550% от общего объема продукта, так как основными составляющими комбикорма являются зернобобовые, жмыхи и шроты, побочные продукты пищевой и перерабатывающей промышленности. В 2017 г. в Российской Федерации на кормовые цели было использовано 45,3 млн т зерна [5]. В 2018 г. доля содержания фуражного зерна в производстве комбикормов составила 68% и (по оценкам специалистов) к 2025 г. снизится лишь до 48% [4].
Поскольку главным структурным компонентом комбикормов остается фуражное зерно, необходимо повышать качество комбикормов путем увеличения питательной ценности фуражного зерна. Основной частью сухого вещества фуражного зерна являются безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) (60-72%), наибольшую долю которых составляет крахмал, один из главных источников энергии для организма животных. Однако молекулы зерен крахмала связаны между собой настолько прочно, что проникновение в их расположение молекул другого рода происходит с большим трудом. Плохая переваримость крахмала в его обычном состоянии приводит к значительному расходу физиологической энергии животного [6].
Для повышения питательной ценности комбикормов в целом и его структурных компонентов применяют специальные способы обработки, наиболее распространенной из которых является тепловая. При изменении температуры и влажности в зерне развиваются сложные процессы физико-химической и биохимической природы (набухание биополимеров зерна при их обводнении, активизация ферментной системы и т.п.), в результате которых происходит преобразование биохимических свойств зерна в соответствии с параметрами его обработки. Благодаря этому изменяется и питательная ценность зерна [6]. Анализ технологий тепловой обработки комбикормов (таблица 1) показал, что наиболее перспективными в настоящее время являются: гранулирование, экструди-
рование, экспандирование, способствующие повышению питательной ценности исходных компонентов комбикормов, их обеззараживанию, что в конечном итоге значительно повышает качество комбикормов.
В мировой практике производства комбикормов наибольшее распространение получил процесс гранулирования, который частично обеспечивает превращение питательных веществ в более доступные для организма животного формы, снижает бактериальную обсемененность корма, значительно сокращает потери комбикорма при транспортировании, хранении, раздаче животным и др.
В результате появления пресс-гранулято-ров высокой производительности (рис. 1, таблица 2) постепенно практически все предприятия отрасли перешли на выпуск гранулированных комбикормов.
Таблица 1. Результаты обработки фуражного зерна по различным технологиям [6]
Технология Вид жи- Рост при- Снижение за-
обработки вотных весов, % трат кормов, %
Двойное гра- Телята 5,0-6,0 6,0-7,3
нулирование
Экструдиро- Поросята- 18,6 9,7
вание отъемыши
Экспандиро- Поросята 2,8-8,8 2,5-5,3
вание Цыплята 4,7-6,2 3,5-4,9
При этом значительно сократились потери корма, поскольку гранулы лучше транспортируются, отсутствует расслоение компонентов, сократились потери при кормораз-
даче, такой корм лучше поедается птицей и животными [7]. Преимуществом гранулирования является то, что данный процесс применим для обработки различного вида сырья.
б
Рис. 1. Пресс-грануляторы: а - Т-800 (МК «Технэкс», г. Екатеринбург); б - ОГМ (ООО «АЛБ Групп», г. Нижний Новгород)
Таблица 2. Технические характеристики пресс-грануляторов
Модель Диаметр матрицы, мм Активная ширина матрицы, мм Масса, кг Габаритные размеры, мм
МК «Технэкс» (г. Екатеринбург)
Т-940 935 250 17 010 4320х3010х2180
Т-800.265 800 265 10 100 3710х2760х1995
Т-800.220 800 220 9 850 3710х2760х1995
Т-660 660 178,228 6 650 2515х2774х2035
Т-520 520 138,178 3 350 2352х2120х1886
Т-420 420 138 2 100 1808х1700х1300
Т-304 304 80 1 080 1421х1659х1056
ООО «АЛБ Групп» (г. Нижний Новгород)
Модель Производительность, кг/ч Мощность, кВт Масса, кг Габаритные размеры, мм
ОГМ-1,5М-75 500-700 75 2100 2100х1100х1900
ОГМ-1,5М-90 1000-3000 90 2145 2300х1100х2200
ОГМ-1,5М-110 1500-4000 110 2170
ОГМ-1,5М-132 3500-7000 132 2350
а
Например, для повышения питательной и биологической ценности комбикорма в ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» была разработана линия с вводом суспензии сине-зеленых микроводорослей (в частности, Chlorella и Spirulina) в производстве комбикормов для различных видов животных [8].
На разработанной поточной технологической линии применяется сухое и влажное гранулирование. Для апробирования предложенных технологических и технических решений были проведены производственные испытания в ОАО «Воронежский экспериментальный комбикормовый завод» на линии гранулирования, которая была реконструирована, дополнена необходимым оборудованием, позволяющим внедрить новый технологический процесс и произвести опытные партии комбикормов с использованием суспензии микроводоросли Spirulina platensis. Использование суспензии сине-зеленых микроводорослей в производстве комбикормов определяется их уникальным составом и свойствами (высокое содержание аминокислот, витаминов, ферментов и др.). Параметры процесса: температура культивирования в биореакторе - 30-35°C; концентрация готовой суспензии - 30-35 г/л; расход газовоздушной смеси в биореакторе - 3-5 м3/ч; концентрация углекислоты в газовой фазе - 2,0%; энергоемкость процесса - 16,32 кВт ч/т; влажность гранул после пресс-гра-нулятора - 17-19% [8]. С целью увеличения концентрации полезных веществ используется центрифугирование полученной после фо-тобиореакторов суспензии и ее двухстадий-ный ввод в комбикорм (в смеситель и пресс-гранулятор).
В результате комбикорм отличался не только повышенной питательной и биологической ценностью, но и сниженной кроши-мостью гранул, соответственно, уменьшением количества мелкой фракции в готовой продукции и лучшими потребительскими свойствами [8]. Другим распространенным и эффективным способом тепловой обработки компонентов комбикормов является экстру-дирование, главная задача которого - глубо-
кая клейстеризация крахмала, при этом происходит декструкция макромолекул крахмала с образованием различных декстринов и сахаров; в результате существенно повышается усвояемость комбикормов, причем ассимиляция питательных веществ происходит с меньшими энергетическими затратами [9]. Экструдирование дает возможность обработки любых органических материалов с получением из них оригинального продукта; повышает питательную ценность экструдата по сравнению с питательной ценностью исходных продуктов; создает возможность использования в рецептах производимых кормов побочных продуктов пищевых производств и производственных отходов. При такой обработке продукта полученный экструдат оказывается экологически чистым (все микробы уничтожаются практически полностью) [9].
Технологические особенности процесса экструдирования определяются в первую очередь непосредственно конструкцией самих экструдеров. В процессе работы современных отечественных кормовых экструде-ров (рис. 2, табл. 3) отрицательный эффект термообработки сведен до минимума: процесс сухой экструзии занимает менее 30 с, при этом сырье стерилизуется и обеззараживается (болезнетворные микроорганизмы, грибки, плесень полностью уничтожаются); увеличивается в объеме, повышается усвояемость корма; гомогенизируется (процессы измельчения и перемешивания сырья в стволе экструдера продолжаются, продукт становится полностью однородным); стабилизируется (нейтрализуется действие ферментов, вызывающих прогоркание продукта, таких, как липаза и липоксигеназа, инактивируются антипитательные вещества, токсины); снижается влажность и повышается питательная ценность сырья [10]. Другим видом тепловой обработки исходного сырья для производства комбикормов является экспандирование. Обработка комбикорма в экспандере, по сравнению с другими методами, проводится при более высокой влажности до 26%. Оптимальный режим при приготовлении комбикормов: рабочая температура в пределах 105-110°С, давление - 8 МПа (максимально) [5].
Г""3
б
Рис. 2. Экструдеры: а - кормовой экструдер ЭТР (ООО «Стимул», г. Киров), б - экструдер серии ПЭ (АО «Жаско», г. Волгоград)
Таблица 3. Технические характеристики
По сравнению с экструдированием процесс экспандирования менее энергоемкий (удельные затраты энергии при экструдиро-вании составляют 100-150 кВт-ч/т).
В отличие от экструдера обработка корма в экспандере при повышенной его влажности протекает в менее жестких условиях, что позволяет сохранять на требуемом уровне как содержание аминокислот, так и их биологическую активность. Разработка экспандеров с учетом последних достижений науки и техники обеспечила их высокую технологическую надежность, легкость в управлении и обслуживании. Практически все выпускаемые экспандеры оснащены автоматической системой управления технологическим процессом, которая осуществляет сбор информации о работе основных узлов установки и в автоматическом режиме поддерживает протекание процесса в оптимальном режиме. Экспандер (рис. 3, табл. 4) можно интегрировать в любую технологическую цепочку.
Часто экспандеры применяют перед процессом грануляции, при этом работа грану-лятора облегчается, затрачивается меньше электроэнергии, увеличивается срок службы запчастей, повышается производительность пресс-грануляторов и качество гранул.
Рис. 3. Экспандер серии МВП, МК «Технэкс» Таблица 4. Технические характеристики
экструдеров
Наименование Производительность, кг/ч Мощность, кВт/ч
Экструдеры ЭТР (ООО «Стимул», г. Киров)
Марка КО
ЭТР-100/11 До 100 12,65
ЭТР-200/18 До 200 20,15
ЭТР-500/30 До 350 31,65
ЭТР-700/45 До 500 46,55
ЭТР-700/55 До 600 56,65
ЭТР 700/55-Турбо До 800 78
Марка КФСО
ЭТР-200/18 До 150 20,5
ЭТР-500/30 До 300 32
ЭТР-700/45 До 400 47
ЭТР-700/55 До 500 57
ЭТР 700/55-Турбо До 700 78
Экструдеры серии ПЭ (АО «Жаско», г. Волгоград)
1100, 1100У, 1100 С 1200-1500 113,37
900, 900У, 900С 900-1300 92,6
750, 750У, 750С 650-850 78
370У 350-450 38,1
300У 270-350 31,1
180 150-200 18,62
110 80-130 11,12
экспандеров, МК «Технэкс» (г. Екатеринбург)
Модель Производитель-ность, т/ч Мощность главного привода, кВт Диаметр винта, мм Габаритные размеры, мм
МВП -150 до 5 75 150 2805x810x1670
МВП -200 5-10 110/132 200 2806x1810x1590
МВП -300 10-30 160/200/250/315 300 3160x2490x2170
Анализ отечественных достижений кормопроизводства в области технологий и технического оснащения тепловой обработки комбикормов показал наличие современных перспективных конструкций экструдеров и экспандеров для обработки сои, люпина и других источников растительного белка, которые позволяют повышать эффективность кормления. Например, применение люпина в кормлении многообразно - от использования зеленой массы непосредственно в пищу животным до производства концентрированных кормов. Перспективным является способ использования люпина в составе готовых концентратов, который исследуется во Всероссийском научно-исследовательском институте люпина с 2009 г. Учеными создан и запатентован энергосахаропротеиновый концентрат (ЭСПК), в состав которого входят зерно люпина, маслосемена рапса и озимая тритикале в разном процентном отношении (основу - от 60 до 75% - составляет люпин). Данная смесь подвергается экструдированию, что способствует снижению алкалоидности. Концентрат эффективен как при кормлении малопродуктивного, так и высокопродуктивного молочного стада взрослых животных и молодняка. У молочного стада отмечено повышение содержания белка и жира в молоке, существенных изменений в биохимических показателях крови не выявлено.
Организация промышленной переработки сои, которая содержит 35-45% белка и 1320% растительного жира, является наиболее быстрым и эффективным способом восполнения нехватки белковых компонентов в кормах. Соевый белок включает в себя весь набор незаменимых аминокислот, в том числе лизин, и практически аналогичен белку животного происхождения. Однако в необработанном виде соя не используется в комбикормах, поскольку содержит антипитательные вещества, которые тормозят пищеварительные процессы в организме животного и оказывают на него токсическое воздействие. В сырых соевых бобах присутствуют ингибитор трипсина, липоксидаза, гемагглю-тинины и аллергены. Все они являются белковыми соединениями, которые в процессе
влаготепловой обработки подвергаются денатурации, и их активность снижается до безопасного уровня. В сравнении с другими видами влаготепловой обработки экструди-рование - наиболее перспективный способ.
В рамках программы по замещению импортного технологического оборудования специалисты АО «ЖАСКО» разработали и внедрили линии экструдирования полножирной сои ЛЭПС-25 и ЛЭПС-35. В настоящее время это - единственное законченное технологическое решение по производству полножирной экструдированной сои, которое представлено на рынке отечественного оборудования для производства комбикормов. В основу работы ЛЭПС положена технология экструдирования с предварительным пропа-риванием исходного сырья. Доказано, что экструдирование 1 кг сои дает дополнительную обменную энергию, равную 100 г растительного масла, и высокодоступный белок. В среднем в полножирной экструдированной сое переваримого протеина 40%, жира -17%, сырой клетчатки - 7% [10].
Выводы. В современных условиях экстру-дирование является одной из перспективных технологий с возможностью широкого применения на практике для производства высокоэффективного корма из зерновых культур (пшеница, ячмень, кукуруза и др.), бобовых и масличных культур (соя, люпин, горох и др.), различных зерносмесей, в т. ч. из смеси зерновых культур и соломы (камыш тростник южный), отходов переработки мяса, птицы и рыбы в смеси с растительным наполнителем, из влажного залежалого зерна. Также современные машиностроительные компании уделяют особое внимание разработкам и совершенствованию технических средств процесса экспандирования как одного из наиболее эффективных способов обработки комбикормов для повышения их питательной ценности, сохранения свойств продукта при транспортировке, увеличения срока хранения, обеспечения гигиеничности кормов и улучшения пищеварения у животных (наиболее актуально для поросят). Российские производственные, научные и образовательные организации, которые занимаются раз-
работкой новых технологий и технических средств гранулирования комбикормов, ведут активную работу по совершенствованию своей продукции. При этом основные усилия исследователей направлены на повышение надежности оборудования, снижение энергоемкости, износа рабочих органов, уровня шума и трудоемкости обслуживания, обеспечение эффективного обеззараживания кормов, совершенствование управления технологическим процессом гранулирования. Реализация основных направлений исследовательских и конструкторских работ осуществляется путем разработки как новых технологических приемов выполнения процесса гранулирования, так и за счет совершенствования конструкции пресс-грануляторов. Таким образом, ускоренное развитие производства комбикормов и использование отечественных научных разработок в области создания новых технологий и технических средств производства кормов для сельскохозяйственных животных и птицы является одним из факторов повышения эффективности производства продукции животноводства и наиболее полного обеспечения населения страны высококачественной продукцией.
Литература:
1. URL: http://government.ru/news/34707/
2. Морозов В.С. Федеральная научно-технологическая программа развития с. х. на 2017-2025 г. М., 2019.
3. Давыдова С.А. Государственная поддержка развития производства комбикормов и кормовых добавок для с.-х. животных // Теория и практика современной аграрной науки. Новосибирск, 2019. С. 484.
4. Афанасьев В.А. Современные тенденции развития комбикормовой промышленности // Зерно-Комбикор-ма-Ветеринария-2019. М., 2019.
5. Комбикормовая промышленность: этапы большого пути // Комбикорма. 2018. № 10. С. 4-16.
6. Мишуров Н.П. Перспективные технологии тепловой обработки комбикормов. М., 2006. 82 с.
7. URL: http://www.technex.ru/ru/catalog/pelleting
8. Шевцов А. Производство комбикорма с сине-зелеными микроводорослями // Комбикорма. 2018. № 12.
9. Федоренко В.Ф. Инновационные технологии производства кормов для мясного скотоводства. М., 2018.
10. URL: http://jasko.ru
Literatura:
1. URL: http://government.ru/news/34707/
2. Morozov V.S. Federal'naya nauchno-tekhnologiches-kaya programma razvitiya s. h. na 2017-2025 g. M., 2019.
3. Davydova S.A. Gosudarstvennaya podderzhka razviti-ya proizvodstva kombikormov i kormovyh dobavok dlya s.-h. zhivotnyh // Teoriya i praktika sovremennoj agrarnoj nauki. Novosibirsk, 2019. S. 484.
4. Afanas'ev V.A. Sovremennye tendencii razvitiya kom-bikormovoj promyshlennosti // Zerno-Kombikorma-Vete-rinariya-2019. M., 2019.
5. Kombikormovaya promyshlennost': etapy bol'shogo puti // Kombikorma. 2018. № 10. S. 4-16.
6. Mishurov N.P. Perspektivnye tekhnologii teplovoj ob-rabotki kombikormov. M., 2006. 82 s.
7. URL: http://www.technex.ru/ru/catalog/pelleting
8. SHevcov A. Proizvodstvo kombikorma s sine-zeleny-mi mikrovodoroslyami // Kombikorma. 2018. № 12.
9. Fedorenko V.F. Innovacionnye tekhnologii proizvod-stva kormov dlya myasnogo skotovodstva. M., 2018.
10. URL: http://jasko.ru
A PROMISING TECHNOLOGIES OF COMPOUND FEED'S QUALITY IMPROVING N.P. Mishurov, candidate of technical sciences S.A. Davydova, candidate of technical sciences FGBNY "Rosinformagrotech" A.A. Davydov, magistrant FGBOY VO "Astrakhan state university"
Abstract. The state and development's prospects of combined feed and feed additives for farm animals production as one of the subprogram "Development of feed and feed additives production for animals" directions' implementation within the Federal scientific-and-technical program of agriculture development for 2017-2025 are considered. High level of domestic branch enterprises' dependence from import components of combined feed producing is revealed: on vitamins- in100%; premixes-85; enzymes and enzyme complexes-70; amino acids-80; fodder antibiotics-95; adsorbents and neutralizers of microtoxins-80-85; protein feed of animal origin-about 30; microelements-90%, etc. The analysis of domestic research for combined feeds and their components production new technologies' development is conducted. The technological dependence on industry solutions' foreign suppliers at new plants' construction and the agricultural holdings and livestock complexes' feed shops' reconstruction decreasing tendency is determined. Advanced design solutions of modern domestic machine-building enterprises at the combined feed production equipment's field are presented. The accelerated development of combined feed production and domestic scie n-tific developments at new livestock feeds, biological preparations' field creating is one of animal production's efficiency increasing factors and the most complete of high-quality products provision to the population of the country. Keywords: livestock, combined feed, feed additives, scientific developments, technologies.
