CC BY
73
05.20.01 УДК 631.363
ПРОБЛЕМЫ ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ КОНСЕРВАНТОВ
© 2016
Кучин Николай Николаевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Технический сервис» Жужин Максим Сергеевич, аспирант Смирнов Александр Николаевич, кандидат педагогических наук, доцент Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия)
Аннотация. В современных условиях развития животноводства важное значение имеет качество заготавливаемых кормов. Особое место среди них занимают концентрированные корма, которые оказывают определяющее влияние на продуктивность скота и птицы. В России значительная доля внутреннего потребления зерна приходится на корм животным. Тем не менее она остается низкой в сравнении со странами ЕС, США и Канады -странами с развитым животноводством. За последние годы отношение к фуражному зерну значительно поменялось. Оно стало более доступным, но в то же время и наиболее дорогостоящим видом корма. Увеличение тарифов на топливо и электроэнергию повлияло на затраты, связанные с производством кормов, в т.ч. и зернофуража. Особенно они возрастали при неблагоприятных погодных условиях в период уборки урожая.
С начала 2000-х годов альтернативой сухому фуражному зерну стал выступать способ консервирования зерна повышенной влажности в герметичных условиях с применением химических или биологических консервантов. Данный способ сохранения зернофуража не требовал дополнительных затрат на очистку и сушку и, следовательно, был более экономичным. Консерванты в этом случае использовались для обеспечения наилучшей сохранности за счёт целенаправленного замедления жизненных функций зерновой массы. Особое значение при этом следует уделять точности дозирования и обеспечению равномерности распыления, так как повышенный расход консерванта приведет к удорожанию данной технологии, а его недостаток не обеспечит требуемого качества сохранения зерна. Однако применяемые в качестве консерванта органические кислоты имеют достаточно высокую стоимость и экологически опасны, а использование более дешёвых препаратов, например, порошкообразной серы, сдерживается из-за отсутствия устройств для их внесения. Решением проблемы может стать разработанное нами дозирующее устройство, предназначенное для дозированной подачи порошкообразного консерванта в закладываемые на хранение корма.
Ключевые слова: кормопроизводство, молочное скотоводство, фуражное зерно, плющение зерна, химические и биологические препараты, концентрированные корма, порошкообразный консервант, технология консервирование, устройство для дозирования консерванта.
PROBLEMS FEEDING OF BULK PRESERVATIVES
© 2016
Kuchin Nikolay Nikolaevich, doctor of agricultural sciences, professor of "Technical Services" Zhuzhin Maxim Sergeyevich, graduate student Smirnov Alexander Nikolaevich, the candidate of pedagogical Sciences, associate Professor
Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino (Russia)
Abstract. In modern conditions is the quality of forage livestock development essential. Notable among them are concentrated feed, which have a determining influence on the productivity of livestock and poultry. In Russia, a significant proportion of domestic grain consumption is for animal feed. However, it remains low in comparison with EU countries, USA and Canada - countries with well-developed animal husbandry. In recent years, related to the feed grain is much changed. It has become more affordable, but at the same time the most expensive type of feed. The increase in fuel and electricity tariff affect the costs associated with the production of feed, including and grain fodder. They are especially increased during adverse weather conditions during the harvest.
Since the beginning of the 2000 s, an alternative to dry cornmeal began to speak method of preserving grain moisture in sealed conditions with the use of chemical or biological preservatives. This method does not require grain forage preservation additional costs for cleaning and drying and thus be more economical. Preservatives used in this case to ensure the best possible safety due to deliberate slowing down vital functions of the grain mass. Of particular importance in this respect should be paid to the accuracy of dosing and ensuring the uniformity of spraying as increased consumption of
60
preservative would increase the cost of this technology, and the lack of it will not provide the required quality of preservation of grain. However, used as a preservative organic acids are relatively high cost and environmental hazards and the use of cheaper drugs, such as powdered sulfur, it is hampered by the lack of devices to make them. The solution can be developed contact dispensing device for dispensing powdered preservative to be put on the feed storage.
Keywords: forage production, cornmeal, rolled corn, powdered preservative, a device for dispensing a preservative.
В настоящий момент в сельскохозяйственной деятельности наметились ряд положительных тенденций, несмотря на то, что с 1990 по 2008 гг. общая посевная площадь в России снизилась с 117,7 млн до 76,4 млн га, а размер пашни, состоящей на учёте у сельскохозяйственных предприятий, составляет 115,4 млн га. Россия показывает устойчивое увеличение площадей под посевы и объёмы производства зерна [1, с. 33; 2, с. 20].
В то же время потенциал России в производстве зерна реализован далеко не полностью. На сегодняшний день доля России в мировом производстве зерна составляет около 5 % при 9 % мировых посевов, в то время как ресурс России по посевным площадям оценивается не менее чем в 14 %.
Россия находится в числе лидеров по посевным площадям ярового ячменя в мире. Наибольшие посевные площади ярового ячменя находятся в Центральном, Приволжском, Сибирском, Южном и Уральском федеральных округах [3, с. 2]. Лидерами по производству ячменя являются Центральный и Приволжский федеральные округа. Валовые сборы в них в 2013 году составили 5,1 млн тонн и 3,6 млн тонн соответственно. Суммарные посевные площади ячменя в России в 2013 году составили 9,0 млн га или выросли по отношению к 2012 году на 2,2 % [4].
Основными аспектами, находящимися в основе организации крепкой и устойчивой кормовой базы, считаются:
- темпы развития, опережающие развитие животноводства;
- эффективность использования земельных угодий;
- равномерное и бесперебойное обеспечение животных полноценными кормами в течение всего года [5, с. 20].
Успешное развитие молочного скотоводства невозможно представить без прочной и высокоразвитой кормовой базы, поскольку продуктивность коров на 50-55 % зависит от использования в рационе различных по энергетической, протеиновой, в т. ч. аминокислотной, углеводной, минеральной и витаминной питательности кормов, которые являлись бы основой обеспечения сбалансированного кормления. Организация такого кормления позволяет добиться повышения продуктивности коров на 5-10 % без увеличения поголовья скота и дополнительных затрат на расширение кормовой базы.
В центральной части России при производстве кормов применяются концентрированные корма, в основном зернофураж (ячмень, овёс, кукуруза, пшеница, горох), так как они отличаются наибольшей концентрацией энергии в 1 кг корма. Основным недостатком таких кормов является то, что только половина из них (50-60 %) имеет кондиционное качество, а злаковые зерновые дефицитны по белку. Это приводит к увеличению затрат на их производство, так как считается, что недостаток 1 % протеина влечет за собой перерасход 2 % корма. В связи с этим затраты на производство, хранение и применение корма в молочном скотоводстве составляют более 50 % всех расходов, связанных с производством молока.
Для увеличения эффективности молочного скотоводства в его распоряжении должны находиться дешёвые и высококачественные корма, в том числе и наиболее ценные из них - концентрированные. В связи с этим необходимо совершенствовать технологии заготовки и хранения концентрированных кормов с целью снижения затрат и повышения качества заготовляемого зернофуража.
Анализ имеющихся литературных данных [6, с. 59] позволяет сделать вывод, что в современных условиях наибольшей популярностью пользуется способ консервирования плющеного сырого фуражного зерна различными химическими или биологическими консервантами. Применение данного способа позволяет отказаться от таких дорогостоящих операций по подготовке к хранению зерновой массы, как очистка и сушка [7, с. 55; 8, с. 15].
Основными этапами технологии консервирования зерна повышенной влажности являются:
- обмолот в стадии восковой спелости при влажности зерна 25-35 %;
- транспортировка зернового вороха к месту его дальнейшего хранения или к плющильной машине имеющимися транспортными единицами;
- плющение зерна с использованием плющильных машин марок «Мигека» (Финляндия), ПВЗ-10 (Беларусь), также в настоящее время активизируются отечественные производители, такие как ООО «Промтех», компания «Техноград», компания «Био Микс» и др. [9, с. 123];
- внесение консерванта химического или биологического насосом-дозатором для повышения его сохранности за счет целенаправленного замедления
жизненных функций зерновой массы [10, с. 90; 11, с. 154; 12, с. 9].
Технологическая схема этого процесса приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Технологическая схема производства влажного консервированного плющеного зерна: 1 - обмолот зерновой массы;
2 - транспортировка вороха; 3 - плющение зерна;
4 - внесение консерванта; 5 - закладка на хранение;
6 - укрытие зерна в хранилище
Основным требованием к технологической операции «внесение консерванта» является точность дозирования и обеспечение равномерности распыления препарата, так как при внесении консерванта меньше требуемой дозы не будет обеспечен необходимый консервирующий эффект, при его передозировке происходит значительное удорожание технологического процесса, а неравномерная обработка может стать причиной порчи зерна [13, с. 14; 14, с. 53; 15, с. 23].
Проведенные исследования технологического процесса позволяют сделать вывод, что для внесения химических консервантов, таких как пропионовая, уксусная, муравьиная и другие кислоты, и препаратов из различных смесей этих кислот и антикоррозийных добавок, таких как Лупрозил, AIV 2 Плюс, AIV 3 Плюс, AIV 2000 Plus и других, или биологических препаратов Биотроф-600, Биосил НН, ProMyr NT 610, Промилк, BioCool, СИЛОФЕРМ и другие используют различные устройства отечественного и зарубежного производства, обеспечивающие внесения консерванта в зерно. Они имеют ограниченное применение, так как пригодны только для внесения жидких форм препаратов. К таковым относятся, например, вертикальные погружные насосы-дозаторы HP-5, HP-20 произ-
водства фирмы «Kemira» (Финляндия), НВУ-3, НДК-12 (Россия), ОВК-400 (600) (Республика Беларусь) и др. [16].
Также при работе с кислотами и устройствами для их внесения возникает опасность для обслуживающего персонала в связи с давлением, под которым находится консервант, из-за повышенной загазованности воздуха парами консерванта в рабочей зоне. Особенно это сказывается при работе в помещении. Также консервант пожароопасен, а ёмкость для его хранения должна обладать коррозионной стойкостью
[17].
Опыт стран ЕС, где основную часть кормов заготавливают с применением различных консервирующих препаратов, показывает о желательности перехода на применение сухих биологических консервантов, многие из которых соответствуют высшим европейским стандартам качества. Их преимущества: устойчивость и стабильность при хранении, простота применения, способность консервировать различное по силосуемости растительное сырье, сочетание взаимодополняющих культур молочнокислых бактерий (не менее 4) и углеводов для стартового развития бактерий [18, с. 205].
Для внесения сухого гранулированного консерванта используют насосы-дозаторы Silamat Spezial 10, Silamat Spezial 60 производства фирмы «Schaumann GmbH» (Германия) [19]. Недостатком указанных устройств дозированной подачи консерванта является то, что они применяются только для внесения либо жидкого, либо гранулированного консерванта и не предназначены для внесения его порошкообразной формы, например, серы, которая является наиболее дешёвым, доступным и эффективным средством, используемого для консервирования плющеного зерна повышенной влажности [20, с. 75]. Стоимость обработки определённого объёма зерна этим препаратом значительно ниже, чем обработка химическими и даже биологическим препаратами.
Таблица 1 - Стоимость обработки зерна химическими препаратами
Консервант Расход Цена с НДС 18 % Стоимость обработки 1 тонны массы
Лупрозил 3-10 кг/т 138,6 руб/литр 831,6 руб.
AIV 2 ПЛЮС 4,0-6кг/1т 94,5 руб/кг 472,5руб.
AIV 3 ПЛЮС 4,0-6кг/1т 85,6 руб/кг 428 руб.
AIV 2000 Plus 3-4 кг/т 52 руб/кг 182 руб.
«Промилк» 100гр/75 т 1875,00 руб/шт 25,00 руб.
Порошкообразная сера 1кг/т 17,50 руб/кг 17,50 руб.
Целью нашей работы являлась разработка устройства дозирования для внесения в сырое фуражное зерно порошкообразного консерванта, например, серы, которая представляет собой аморфный жёлтый порошок, содержащий не менее 99,5 % серы, не более 0,2 % влаги и 0,05 % золы и не растворимый в воде (А. С. 1099937). Вносится он в дозе 1 кг/т. Такой препарат оказывает стимулирующее влияние на образование кислот брожения при различной степени уплотнения консервируемого зерна, благодаря чему оно подкисляется до оптимальных пределов, обеспечивающих надёжное сохранение корма в течение длительного периода хранения.
Для обеспечения надёжного и полного внесения порошкообразного консерванта, не требующего предварительного растворения в воде, на кафедре «Технический сервис» ГБОУ ВО НГИЭУ разработано устройство дозированной подачи порошкообразного препарата для консервирования кормов.
Рисунок 2 - Общий вид плющильной машины
Устройство дозированной подачи порошкообразного консерванта установлено непосредственно на плющильной машине (рис. 2). Плющильная машина состоит из станины 1, карданного вала 2, цилиндрических вальцов с гладкой, рифленой или микрошероховатой поверхностью 3, загрузочного бункера 4, упаковочного выхода для закладки зерна в рукав 5, подставки под ёмкость для консерванта 6 и закреплённого на ней дозатора порошкообразного консерванта 7.
Дозирующее устройство (рис. 3) содержит ёмкость (2) для консерванта с загрузочным отверстием (3), источник постоянного давления и систему трубопроводов (4).
Система (4) содержит трубопровод (5), снабженный регулятором давления с влагоотделителем (6) и пневматическим фитингом (7); включает воздухопровод (8), снабженный регулятором давления (9) и устройством рассеивания воздуха (10); включает трубопровод (11) для доставки консерванта, снабженный эжектором (12); включает выходные каналы
(13), которые встроены в корпус устройства кормопроизводства. Ёмкость (2) имеет сужающуюся донную часть (14), в которой расположен эжектор (12), а под ним - устройство рассеивания воздуха (10). В качестве примера выбрана ёмкость, у которой угол сужения донной части составляет 36 градусов, высота донной части составляет 25 см при общей высоте емкости для консерванта 55 см.
Данная конструкция не требует создания в ёмкости (2) зоны повышенного давления, поэтому загрузочное отверстие (3) выполнено таким образом, что его размеры совпадают с поперечными размерами верхней части емкости для консерванта (2) сверху. Ёмкость (2) снабжена крышкой (15). При таком исполнении емкости (2) обеспечивается оперативный доступ для очистки внутренних частей емкости в случае забивания консервантом и возможна установка фильтра (16) грубой очистки консерванта от примесей в верхней части емкости (2), что повышает эффективность и бесперебойность рабочего процесса.
Рисунок 3 - Устройство дозированной подачи порошкообразного консерванта для устройства кормопроизводства
Устройство дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования кормов (рис. 3) работает следующим образом.
От источника сжатого воздуха (компрессора трактора или другого внешнего источника) воздух по трубопроводу (5) проходит через регулятор давления с влагоотделителем (6) и поступает в пневматический фитинг (7), где происходит разделение воздушного потока на две части, одна из которых направляется по воздухопроводу (8), а другая - по трубопроводу (11). Поступающий по воздухопроводу (8) воздух проходит через регулятор давления (9) и через устройство рассеивания воздуха (10) попадает в ёмкость (2). Выходящие из устройства рассеивания воздуха (10) воздушные потоки направлены в сторону дна ёмкости. При этом донная часть (14) ёмкости (2) выполнена сужающейся, что в совокупности обеспечивает за-
вихрения воздушных потоков, организующих интенсивное и равномерное перемешивание консерванта с воздухом в донной части (14). К тому же выполнение донной части (14) сужающейся позволяет исключить образование областей зависания консерванта в ёмкости (2). Далее взвесь консерванта из ёмкости (2) засасывается эжектором (12) и по трубопроводу (11) направляется к выходным каналам (13), через которые попадает на плющеное зерно. Эжектор (12) расположен в донной части (14) над устройством рассеивания воздуха (10), что обеспечивает большой захват консерванта.
На данное устройство отправлены заявки и получены регистрационные номера на изобретение (№ 2016105197) и полезную модель (№ 2016105267) из института патентной экспертизы.
Выводы: Применение порошкообразной серы для консервирования сырого плющеного зерна является перспективным направлением совершенствования технологии анаэробного хранения сырого фуражного зерна с позиции снижения экологического риска и повышения её экономической эффективности. Для её внесения разработано устройство, способное равномерно распределить консервант по массе зерна.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ахмадулина Т. В. Россия на мировом рынке зерна // Современные тенденции в экономике и управлении : новый взгляд. № 1-1. 2010. С. 32-35.
2. Цвырко А. А. Современное состояние и проблемы формирования эффективного рынка зерна // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences № 1. том 1. 2012. С. 19-23
3. Тихонов Н. И. Авдеев А. А. Современное состояние производства ячменя // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 1 (37) / 2015. С. 1-5
4. Российский рынок ячменя в 1990-2013 гг. Экспертно-аналитический центр агробизнеса [Электронный ресурс] URL: http://ab-centre.ru/ articles/rossiyskiy-rynok-yachmenya-v-1990-2013 -gg (дата обращения 20.01.2016г.).
5. Векленко Е. В., Прусов Н. С., Дородных Д. И., Пути укрепления кормовой базы молочного скотоводства // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии № 6. 2013. C. 20-23.
6. Тяпугин Е. Л., Углин В. К., Никифоров В. Е. Заготовка и хранение свежеубранного фуражного зерна без консерванта // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 1. С. 59-60.
7. Алексеев С. А. Развитие кормовой базы молочного скотоводства // Экономика сельского хозяйства России. 2013. № 7-8. С. 49-57.
8. Савиных П. А., Казаков В. А. Энергосберегающие технологии приготовления зерновых кормов и машины для их осуществления // Владимирский земледелец. 2010. № 4. С. 15-17.
9. Рылякин Е. Г. Обзор технических средств приготовления плющеного зерна, представленных на российском рынке сельхозтехники // Инженерный вестник Дона. 2013. Т. 26. № 3 (26). С. 123.
10. Победнов Ю. А., Мамаев А. А. Эффективность применения бактерий вида bacillus subtilis при силосовании и сенажировании трав // Ветеринарная патология. 2005. № 1. С. 90-96.
11. Рогожина Т. В., Рогожин В. В. Технологии консервирования зеленой массы растворами органических соединений // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (114). С. 153-159.
12. Попов В. Д. Технология консервирования фуражного зерна // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2005. № 2. С. 9-10.
13. Отрошко С. А., Ахламов Ю. Д., Шевцов А.
B. Современные способы внесения консервантов // Техника и оборудование для села. 2011. № 3.
C.14-15.
14. Перекопский А. Н., Зыков А. В. Технологический контроль процессов консервирования плющеного зерна // Молочнохозяйственный вестник. 2012. № 4 (8). С. 52-57.
15. Дринча В., Цыдендоржиев Б. Технология химического консервирования кормового зерна // Техника и оборудование для села. 2009. № 8. С.22-25.
16. Насос-дозатор НВУ-3. [Электронный ресурс] URL: https://docviewer.yandex.ru описание и руководство по эксплуатации. Санкт-Петербург. 2007. 8 с. (дата обращения 17.05.2016 г.).
17. Правила безопасного механизированного применения биологических и химических консервантов кормов в кормопроизводстве АПК Российской Федерации : [инструктивно-методическое издание] / [А. Ю. Измайлов [и др.]. Москва : Росинформагротех, 2009. 34 с.
18. Павловский В. К., Гракун В. В., Бурдыко В. М., Бурдук П. И., Привалов Ф. И., Васько П. П., Аб-раскова С. В., Самосюк В. Г., Чеботарев В. П., Ла-боцкий И. М., Вахонин Н. К., Мееровский А. С., Би-рюкович А. Л. // Технологии и техническое обеспечение заготовки кормов из трав и силосных культур / Мелиорация. 2010. № 2 (64). С. 192-215.
19. Siliermittel [Электронный ресурс] URL: http://www.schaumann.de/2505.html?productid=2513#ju mpto (дата обращения 27.04.2016 г.)
20. Косолапова Е. В. Анализ технологических приёмов заготовки и хранения консервированного плющеного зерна // Вестник НГИЭИ 2014. № 4 (35) C.71-77
REFERENCES
1. Ahmadulina T. Russia in the global grain market // Modern trends in economy and management: a new view of number 1-1 / 2010, pp. 32-35
2. Tsvyrko A. Current status and problems of formation of an effective grain market // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences № 1 / volume 1/2012 pp. 19-23 Tikhonov.
3. N. Avdeev A. Current status of barley // News Nizhnevolzhsky agrouniversitetskogo complex: science and higher professional education № 1 (37) / 2015 sec. 15.
4. The Russian market of barley in the 1990-2013 biennium. Expert-Analytical Center of Agribusiness [electronic resource] URL: http://ab-centre.ru/articles/rossiyskiy-rynok-yachmenya-v-1990-2013-gg (reference date 20.01.2016g.).
5. Veklenko E. V., Prusov N. S., Dorodnykh DI, Ways to strengthen the fodder of dairy cattle // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy number 6/2013 C.20-23.
6. Tyapugin E. L, Uglin V. K., Nikiforov V. E. Harvesting and storage of freshly harvested feed grains without preservative // Advances in science and agribusiness technology. 2011. № 1. P. 59-60.
7. Alekseev SA The development of dairy cattle fodder // Economics of Agriculture of Russia. 2013. № 78. S. 49-57.
8. P. Savinykh, Kazakov VA Energy-saving technologies and the preparation of grain feed machine for their implementation // Vladimir farmer. 2010. № 4. S. 15-17.
9. Rylyakin EG Overview of technical means of preparation of rolled grains in the Russian market of agri-
cultural engineering // Vestnik Don. 2013. T. 26. number 3 (26). S. 123.
10. The winning YA, Mamaev AA Efficiency of the type bacillus subtilis bacteria in silage and grass se-nazhirovanii // Veterinary Pathology. 2005. № 1. S.90-96
11. Rogozhina TV, Rogozhin VV preserving green technology solutions weight organic compounds // Herald of Altai State Agrarian University. 2014. 4 number (114). pp 153-159
12. Popov VD technology preservation of fodder grain // Mechanization and electrification of agriculture. 2005. №2. With 9-10.
13. Otroshko SA, Ahlam YD, AV Shevtsov Modern ways of making preservatives // Machinery and equipment for the village. 2011. № 3. S. 14-15.
14. Perekopsky AN, AV Zykov Technological process control canning flattened grain // Dairy Farming Gazette. 2012. № 4 (8). S. 52-57.
15. Drincha V. Tsydendorzhiev B. Tech chemical preservation of feed grain // Machinery and equipment for the village. 2009. № 8. S. 22-25.
16. The metering pump DDP-3. [Electronic resource] URL: https://docviewer.yandex.ru description and operating instructions. - St. Petersburg. 2007. 8. (Reference date of 17.05.2016)
17. Rules secure the mechanized use of biological and chemical preservatives in fodder production forages Russia AIC: [instructive-methodical edition] / [A. Yuri Izmailov [et al.]. Moscow : Rosinformagroteh, 2009. 34 p.
18. Pavlovsky VK Grakun VV Burdyko VM Bur-dukov PI, Privalov FI, Vasko PP, Abraskova SV Samo-syuk VG, VP Chebotarev, Labotsky IM, Vakhonin NK Meerovskaya AS, AL Biryukovich // Technology and technical support of the forage grasses and silage crops / Reclamation. 2010. №2 (64). Pp 192-215.
19. Schaumann-Siliermittel [electronic resource] URL: http://www.schaumann.de /2505.html?productid= 2513#jumpto (reference date of 27.04.2016)
20. Kosolapov EV Analysis of the technological methods of preparation and storage of canned flattened grain // Herald NGIEI 2014 №4 (35) C. 71-77.
