Производство молока на ферме модульного типа с экологически чистой технологией Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

в

естник АПК

Ставрополья

УДК 612.392.841.(470.630)

№ 2(6), 2012

Агроинженерия

45

Краснов И. Н., Капустин И. В., Мирошникова В. В., Краснова А. Ю.

Krasnov I. N., Kapustin I. V., Miroshnikova V. V., Krasnova A. Yu.

ПРОИЗВОДСТВО МОЛОКА НА ФЕРМЕ МОДУЛЬНОГО ТИПА С ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ

MILK PRODUCTION AT THE FARM OF MODULAR TYPE OF ECOLOGICALLY CLEAN TECHNOLOGY

Рассмотрен вопрос получения высококачественной продукции при минимальных трудовых и энергетических затратах. Изучены перспективные направления разработки и внедрения молочных ферм модульного типа с глубокой переработкой отходов производства и минимальным отрицательным воздействием на экологию.

Ключевые слова: производство молока, модульная ферма, экологически чистая технология.

The problem of obtaining of high-quality products with minimum labor and energy inputs is considered. Perspective directions of development and implementation of dairy farms of modular type with deep processing of production waste and minimal negative impact on the environment are explored.

Keywords: milk production, modular farm, non-polluting technology.

Краснов Иван Николаевич -

доктор технических наук, профессор ЗОТ Азово-Черноморская агроинженерная академия Тел. 8-928-137-98-08 E-mail: stgau@stgau.ru

Капустин Иван Васильевич -

кандидат технических наук, профессор кафедры

технологического оборудования животноводческих

и перерабатывающих предприятий

Ставропольский государственный

аграрный университет

Тел. 8-918-747-22-08

E-mail: stgau@stgau.ru

Мирошникова Валентина Васильевна -

аспирант

Азово-Черноморская агроинженерная академия Тел. 8-928-137-98-08 E-mail: stgau@stgau.ru

Краснова Александра Юрьевна -

кандидат технических наук, доцент Азово-Черноморская агроинженерная академия Тел. 8-928-137-98-08 E-mail: stgau@stgau.ru

Krasnov Ivan Nikolaevich -

Doctor in Technical sciences, Professor Azоv-Black Sea Аgroengineering Аcademy Тel. 8-928-137-98-08 E-mail: stgau@stgau.ru

Kapustin Ivan Vasilyevich -

PhD in Technical science, Professor of Department

of Technological Equipment of Livestock

and Processing Plants

Stavropol State

Agrarian University

Tel. 8-918-747-22-08

E-mail: stgau@stgau.ru

Miroshnikova Valentina Vasilyevna-

Ph.D. Student

Azоv-Black Sea Аgroengineering Аcademy Тel. 8-928-137-98-08 E-mail: stgau@stgau.ru

Krasnova Alexandra Yurievna -

Ph. D. in Technical Sciences, Docent Azоv-Black Sea Agroengineering Academy Тel. 8-928-137-98-08 E-mail: stgau@stgau.ru

Анализ состояния производства основных видов животноводческой продукции в России показал, что в последние годы, благодаря приоритетному национальному проекту «Развитие АПК» и разработанной на его основе программе «Развитие сельского хозяйства и регулирование сбыта сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2013 гг.», достигнута положительная динамика в АПК ведущих субъектов РФ.

Основное поголовье животных сейчас сместилось в личные подсобные хозяйства жителей сел и пригородов. Наблюдается и рост продуктивности животных, надои на одну корову за последние 10 лет увеличились почти на 40 %. Сохранив эти темпы, к 2015 г продуктивность

коров может превысить 5000 л, чего не было в истории Союза и России, в том числе новейшей. Отметим также, что в условиях сложившейся конъюнктуры рынка производство молока является стабильно рентабельным.

К настоящему времени разработано большое количество планировочных решений ферм для содержания крупного рогатого скота на 10; 20; 50; 200 и более голов коров и ремонтного поголовья для малых хозяйств на уровне проектных разработок, экспериментальных схем, проектно-технологических решений на базе обобщения опыта эксплуатации действующих животноводческих объектов. Однако большая часть этих проектов не внедрена в производство. Принятые в них системы содержания животных, механизации и автоматизации про-

46

Ежеквартальный

научно-практический

журнал

в

еегник АПК

Ставрополья

изводственных процессов не обеспечивают высокой продуктивности коров и снижения затрат на производство молока. Нет в них и решений по утилизации навоза.

Все это свидетельствует о целесообразности дальнейшего совершенствования технологических решений производства молока на малых фермах и разработки новых проектных решений по ним.

По разработанному авторами (в соответствии с заданием МСХ РФ) проекту модульной фермы на 100 коров [1; 2] предусмотрен замкнутый технологический цикл и низкозатратная экологически чистая технология производства молока.

Молочная ферма представляет собой замкнутую систему по производству молока и удобрений, состоящую из следующих модулей: административного 1, кормоприготовительного 2, доильно-молочного 3, основного 4, производственного 5 (по производству концентрированных органических удобрений - КОУ) (рис. 1).

Рисунок 1 - Генеральный план модульной фермы на 100 коров

Каждый из модулей представляет отдельно стоящее здание либо отдельный «архитектурный» блок прямоугольный в плане, что позволяет варьировать расположением модулей друг относительно друга, сокращать или увеличивать мощность фермы. Все модули одноэтажные.

В проекте принята поточно-цеховая система производства молока.

Планировка основного производственного помещения представлена на рисунке 2.

Кормление животных осуществляется полнорационными кормосмесями. Приготовление комбикорма осуществляется с помощью измельчающего агрегата «Доза КК-1». Доставка и раздача его производится мобильным раздатчиком-смесителем ИСРК-12Г.

Уборка навоза из секций дойных, сухостойных коров и молодняка осуществляется скреперной установкой ТСГ-250, из секций для телят в профилактории и молодняка - скребковым транспортером ТСН-160.

Коров в зависимости от физиологического состояния формируют в технологические группы и размещают в цехах [3]: цех производства молока - 75 гол. дойных коров (305 дней); цех сухостоя - коров сухостойных 13 голов (продолжительность содержания 50 дней) и нетели за 2 месяца до отела - 12 голов; цех отела рассчитан на 12-14 голов глубокостельных и новотельных коров (продолжительность содержания 10 дней до отела и 15-20 дней после отела). Новорожденные телята помещаются в индивидуальные клетки до 5-7-дневного возраста (6 клеток), затем до 20-дневного возраста переводятся в групповые клетки по 5-6 голов (3 клетки), расположенные в цехе отела (профилактории).

На выгульных площадках поение животных осуществляется из групповых поилок, которые устанавливаются по разделительной линии (одна на два загона) с тупиковой схемой подвода воды.

В отделениях и секциях с привязным содержанием коров и беспривязным содержанием телят и молодняка устанавливаются индивидуальные поилки: для коров клапанные чашечного типа (из расчета одна на две головы), для телят сосковые шариковые поилки (из расчета одна поилка на 8-12 голов). В профилактории также дополнительно размещаются индивидуальные сосковые поилки.

Обоснована также технология приготовления и раздачи кормов животным. Критерием оптимизации при этом выступает показатель качества выполнения технологического процесса Кк.

Моделирование процесса конверсии кормов в продукцию животноводства осуществлялось при условии, в котором кормосмесь с равномерностью смешивания &см компонентов рациона распределяется животным с отклонениями массы компонентов и их основных питательных веществ - протеина, клетчатки, жира и безазо-тистых экстрактивных веществ по нормальному закону распределения.

При этом количество животных фермы разделено на Ыр разрядов (в данном случае Ыр =15), в каждом из которых количество N животных определяется исходя из условия нормального распределения количества питательных веществ в порции формулой

N, = N “ Ф * (п? ),

(1)

где N1: - поголовье фермы;

г

Ф* (пр) - нормальная функция распреде-

ления;

пр - поточное значение разряда пр = 1...

N).

5

1. Помещение для коров (75 гол).

2. Денники (3 шт).

3. Профилакторий для телят от 1 до 20 дней (б гол).

4. Секции для содержания телят от 20 дней до 6 мес (30 гол).

5. Секции для содержания молодняка от 6 до 12 мес (7 гол).

6. Секции содерж. молодняка и откорма (12 до 18 мес, 15 гол).

7. Послеродовое отделение привязн. содерж. Коров (12 гол).

8. Цех сухостойных коров (13 гол).

9. Цех новотельных и глубоко стельных коров (12 гол).

10. Пункт искусственного осеменения.

11. Лаборатория и моечная пункта искусств, осеменения.

12. Слесарная.

13. Участокзооветобработки автоуправления стадом

14. Служебное помещение с ветаптекой.

15. Вентиляционная. 16. Доильный зал.

17. Кор моп ри гот овит ельная.

18. Выгульно-кормовые площадки для коров.

19. Выгульно-кормовые площадки для молодняка.

20. Навес для техники. 21. Предцоильная площадка.

22. Электрощитовая.

23. Помещение для хранения текущего запаса концкормов.

24. Вакуумнасосная. 25. Молочное отделение.

26. Помещение для хранения моющих и дез средств.

27. Моечная. 28. Инвентарная.

29. Вентиляционная камера. 30. Котельная.

31. Помещение для обслуживающего персонала.

32. Кабинет бригадира.

33. Душевая. 34. Тамбур. 35. Гардероб. 36. Туалет.

37. Пункт приема, первичной обработки и хранения молока.

38. Молочная лаборатория.

А-А Ш!

л

ч

и

и

ю

го

*а>

го

о

Рисунок 2 - План коровника

ь

А)

Ъ

0 С

1 ф Ї §

§___

48

Др Ставрополья

научно-практическии журнал

Концентрация Кпв питательных веществ (протеина, клетчатки и БЭВ) в порции рациона определяется отношением /-ого вещества к сумме четырех - протеина, клетчатки, жира и БЭВ

сПВ п

Кпв„ = _ ^ , (2)

п‘ сПВ

где сПВп - количество /-ого сырого питатель-

*■*1

ного вещества в порции рацина; сПВ2 - сумма сырых питательных.

Она определяет уровень их перевари-

мости

У.

сПВп

УсПВп. ~ А + ВКсПщ + СКсКщ + ОКсБЭВщ, (3)

где А, В, С, О - постоянные члены уравнения, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 - Постоянные члены уравнения (3) уровня питательности

Питательное вещество Значение постоянных членов

А В С О

Протеин 4,695 1,158 0,420 0,558

Клетчатка 12,911 0,755 0,561 0,562

Жир 11,011 0,223 0,911 0,440

БЭВ 24,158 0,548 0,128 0,793

Тогда количество /-ого переваримого питательного вещества пПВп в порции /-ого разряда будет '

(4)

пПВ п. — °пв пу ПВп ^

а переваримая энергия порции /-ого разряда будет определена по формуле

ПЕп = 0,0242 пПп + 0,0185 пКп

Л^ л: л:

+ 0,0315 пЖп + 0,0170 пБЕРп

л: л: •

(5)

При известной переваримой энергии порции корма определяется энергия органики Еорг

Еорг,. = ВЕЩ - ПЕП

(6)

где ВЕП - валовая энергия порции корма /-го разряда.

Тогда количество произведенного молока Мол через сутки будет

Мол =Х Г 1 1

м,

(0,0194 Кое + 0,42)

477 + 0,4Ст

, (7)

где ОЕм - обменная энергия молокообразо-

вания.

Разностью между количеством произведенного молока при использовании нового и базового процесса определяется дополнительная

продукция ДП(ТФ), которая получается за счет использования новых технологических процессов.

Кормоцех (рис. 3) предлагаемой модульной фермы включает линии переработки: силоса и сенажа; корнеклубнеплодов; концкормов; ввода микро- и макродобавок; сбора, смешивания и выдачи готовой кормосмеси.

На малых фермах для приготовления (доиз-мельчения и смешивания) компонентов (зеленая масса, силос, сенаж, рассыпанное и прессованное сено, солома, комбикорма, корнеплоды, кормовые добавки) использован измельчитель-смеситель-раздатчик кормов ИСРК-12 «Хозяин» с электронной системой взвешивания кормовой смеси, который обеспечивает возможность программирования 50 рецептов из 30 компонентов, смешивания смеси и ее раздачи животным.

В модульном коровнике используется приточно-вытяжная система вентиляции, с учетом зоотехнических требований запроектированы локальные (обособленные) и рассредоточенные системы вентиляции. Общеобменная приточно-вытяжная вентиляция с подогревом воздуха запроектирована в помещениях для содержания коров и зоне размещения молодняка. Она включает в себя вентиляционные каналы с естественным побуждением воздуха, каналы с побудителем воздуха (осевой вентилятор - ВО-400-02), а также приточную линию с подогревом воздуха в холодный период года (зонт диаметром 500 мм; вентилятор канальный ВКП-50-30-4; нагреватель канальный НК-400-24; воздуховод с переменным диаметром по длине и дефлектор ДПИ-Р). В зоне размещения молодняка дополнительно запроектирована установка инфракрасных ламп ИКЗ-250.

На модульной ферме предусматривается доение коров основных секций их содержания и послеродовой секции. Целесообразен выбор для них однотипных доильных аппаратов типа АДУ-1.

Для исключения затрат времени на производство машинного додоя коров отключение, снятие и вывод подвесной части аппарата из-под вымени коровы необходимо оснастить доильную установку манипуляторами доения.

Все это предопределяет выбор доильной установки для модульной фермы в пользу отечественной доильной установки со станками типа «тандем», оснащенными серийным манипулятором доения марки МД-Ф-1.

В послеродовой секции необходимо предусмотреть использование фрагмента линейной доильной установки марки УДВ-Ф-10 Сумского НПО со сбором молока в доильные ведра.

В секциях для нетелей устанавливается фрагмент доильного агрегата с вакуумпрово-дом, к которому подключают доильные аппараты при холостой их работе и средства массажа вымени.

1

в

естник АПК

Ставрополья

№ 2(6), 2012

49

Рисунок 3 - Схема кормоцеха модульной фермы:

1 - агрегат «Доза»; 2 - кран-балка; 3 - ограждения; 4 - измельчитель-смеситель-раздатчик кормов

При использовании пластинчатых вакуумных насосов рекомендуется комплектовать их устройствами, исключающими выброс отработанного масла в атмосферу. В Ставропольском ГАУ разработана конструкция маслоуловителя, обеспечивающего очистку выхлопного воздуха от масла в пределах 95-97 % (рис. 4).

Для тепловой обработки молока предложена пастеризационная установка с гидродинамическим нагревателем.

Предложен технологический процесс переработки навоза в суперудобрения, обладающие тремя уникальными свойствами: повышают плодородие почв, урожайность сельскохозяйственных культур и позволяют получить экологически

чистую продукцию. Данный процесс осуществляется в отдельном модуле (рис. 5).

Основными компонентами при их производстве являются твердый навоз (до 97 %), а-добавка (до 3 %) и отходы растениеводства.

Общая сметная стоимость строительства объектов модульной фермы на 100 коров, рассчитанная ООО финансово-строительной компанией «Гарант» (проектным институтом, г. Ставрополь), составляет около 53 млн руб., из них животноводческий объект - 42600 тыс. руб.

К ней необходимо прибавить инвестиции в приобретение телок.

В таблице 2 даны результаты расчета прибыли от реализации продукции фермы.

Ежеквартальный 50 научно-практческий

журнал

Рисунок 4 - Вакуумная установка с маслоуловителем

Таблица 2 - Расчетная прибыль от реализации продукции модульной фермы

Наиме- нование Полная себестоимость, тыс. руб. Денежная выручка, тыс. руб. Прибыль от реализации, тыс. руб.

Животно- водческий объект 9942,71 13973,65 4030,94

КОУ 2379,98 5985,00 3605,02

ИТОГО 12322,70 19958,65 7635,96

Уровень рентабельности продаж молока и молочной продукции составит 29 %, а КОУ - более 60 %, срок окупаемости фермы - около пяти лет. Материалы разработок по ферме и техни-

Литература

1. Глобин А. Н., Кравченко И. А., Краснов И. Н., Краснова А. Ю., Назаров И. В., Поцелуев А. А., Сыроватка В. И., Толсто-ухова Т. Н., Удовкин А. И., Филин В. М., Черноволов В. А., Щербина В. И. Машины для переработки сельскохозяйственной продукции / под ред И. Н. Краснова. Т. 6. Кн. 1.

2. Липкович Э. И., Бондаренко А. М., Краснов И. Н., Семенихин А. М., Удовкин А. И., Сафиуллина Е. Б., Дробот И. А., Глобин А. Н., Поцелуев А. А., Мирошнико-ва В. В., Краснова А. Ю. Модульная ферма с низкозатратной экологически чистой технологией производства молока : монография. Зерноград : ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. 192 с.

3. Трухачев В. И., Капустин И. В., Ангиле-ев О. Г., Гребенник В. И. Технологии и

Рисунок 5 - Схема модуля по производству КОУ:

I - участок накопления исходного продукта; II - участок расположения оборудования для производства КОУ; III - участок накопления и хранения готовой продукции; 1 - бункер-приемник компонентов (БГК, V = 3,5 м3); 2 - измельчитель компонентов компоста (ДМ-10, N = 37 кВт); 3 - бункер-улавливатель измельченной массы (БГК, V = 3,5 м3); 4 - биореакторы Б1 и Б2 (СП-4000, N = 45 кВт); 5 - промежуточный бункер (БГК^=3,5м3); 6 - сепаратор; 7 - бункер-накопитель готовой продукции (БГК, V = 3,5 м3); 8 - фасовочный аппарат (ФАП-15У); 9 - ленточно-скребковые конвейеры (КЛС-1, L = 4 м)

ческая документация на нее носят законченный характер и могут быть реализованы в сельхоз-производстве на базе отечественного оборудования.

References

1. Globin A. N., Kravchenko I. A., Krasnov I. N., Krasnova A. Yu, Nazarov I. V., Potseluev A. A., Syrovatka V. I., Tolstoukhova T. N., Udovkin A. I., Filin V. M., Chernovolov V. A., Shcherbina V. I. Machinery for processing of agricultural products / edited by I.N. Krasnov. V. 6. Book 1.

2. Lipkovich E. I., Bondarenko A. M., Krasnov I. N., Semenikhin A. M., Udovkin A., Safiulli-na E. B., Drobot I. A., Globin A.N., Potseluev A. A., Miroshnikov V. V., Krasnova A. Yu. Modular farm with low-cost environmentally friendly technology of milk production : a monograph. Zernograd : FSEI HPE ACHGAA, 2010. P. 192.

3. Trukhachev V. I., Kapustin I. V., Angileev O. G., Grebennik V. I. Technology and engineering tools in animal agriculture. Stavropol : AGRUS, 2005. 304 p.

технические средства в животноводстве. Ставрополь : АГРУС, 2005. 304 с.