CC BY
15
Научная статья УДК. 631.51
Разработка технологии приготовления комбикорма с применением современной компьютерной техники
Игорь Евгеньевич Припоров, Евгений Владимирович Гаврилов
Кубанский государственный аграрный университет
Аннотация. В последнее время в комбикормовой промышленности непрерывно повышаются требования к совершенствованию технологии приготовления белковых комбикормов. Совершенствование технологии должно идти по пути применения компьютерных устройств, а также использования отходов сахарного производства, в том числе свекловичного жома в сыром виде. Это позволяет обеспечить получение комбикорма, насыщенного клетчаткой, повысить вкусовые и питательные качества коровьего молока, увеличить его надои за счёт большого содержания целлюлозы (45 %) и пектиновых веществ (50 %). В Кубанском ГАУ разработана система для приготовления комбикорма, насыщенного сырым свекловичным жомом, которая позволяет устранить недостатки, присущие другим линиям. В представленной системе для приготовления комбикорма впервые применена компьютерная техника, с помощью которой контролируется технологический процесс, а также получение белкового корма (подсолнечный жмых) вместе с отходами сахарного производства, что позволит обеспечить получение комбикорма, насыщенного клетчаткой в виде свекловичного жома в сыром виде, а также расширить ассортимент выпускаемых комбикормов с использованием свекловичного жома. Данная система позволяет повысить среднесуточной удой на 10 - 15 %, а привес - на 5 - 8 %.
Ключевые слова: система для приготовления комбикорма, мультимедийные устройства, свекловичный жом, подсолнечный жмых, экструдер, измельчитель.
Для цитирования: Припоров И.Е., Гаврилов Е.В. Разработка технологии приготовления комбикорма с применением современной компьютерной техники // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 4 (90). С. 142 - 145.
Original article
Development of compound feed preparation technology using modern computer technology
Igor E. Priporov, Evgeny V. Gavrilov
Kuban State Agrarian University
Abstract. Recently, in the feed industry, the requirements for improving the technology of preparing protein compound feeds have been constantly increasing. The improvement of technology should go along the path of using computer devices, as well as the use of sugar production waste, including raw beet pulp. This allows you to ensure the receipt of compound feed, saturated with fiber, to increase the taste and nutritional qualities of cow's milk, to increase its milk yield due to the high content of cellulose (45 %) and pectin substances (50 %). The Kuban State Agrarian University has developed a system for the preparation of compound feed saturated with raw beet pulp, which eliminates the disadvantages inherent in other lines. In the presented system, for the preparation of compound feed, for the first time, computer technology was used, with the help of which the technological process is controlled, as well as the production of protein feed (sunflower cake) together with waste of sugar production, which will ensure the receipt of compound feed saturated with fiber in the form of beet pulp in raw form, and also to expand the range of produced compound feeds using beet pulp. This system allows increasing the average daily milk yield by 10 - 15 %, and the gain by 5 - 8 %.
Keywords: system for compound feed preparation, multimedia devices, beet pulp, sunflower cake, extruder, shredder.
For citation: Priporov I.E., Gavrilov E.V. Development of compound feed preparation technology using modern computer technology. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 90(4): 142 - 145. (In Russ.).
В сфере продовольственной и биологической безопасности человечеству необходимо сельское хозяйство нового типа. Вопросам перехода к «интеллектуальному» сельскому хозяйству уделяют внимание ведущие международные организации [1]. Расширяются работы по цифровизации животноводства, обобщается и используется накопленный опыт в научно-исследовательских организациях РФ и за рубежом в области цифровизации, автоматизации животноводства. Современный этап развития техники характеризуется широким распространением цифровых систем, интеллектуальных датчиков, систем обработки [2].
В комбикормовой промышленности повышаются требования к совершенствованию технологии приготовления белковых комбикормов. По мнению ряда авторов, совершенствование технологии должно идти по пути применения компьютерных устройств, а также использования отходов сахарного производства, что позволит обеспечить получение комбикормов, насыщенных клетчаткой в виде свекловичного жома (в сыром виде), а также расширить их ассортимент [3 - 5].
Материал и методы. Недостатком известных линий является отсутствие возможности получить корм, насыщенный сырым свекловичным жомом,
улучшающим вкусовые и питательные качества коровьего молока и увеличивающим его надои за счёт большого содержания целлюлозы (45 %) и пектиновых веществ (50 %).
В Кубанском ГАУ им. И.Т. Трубилина на кафедре «Тракторы, автомобили и техническая механика» предложена система с применением компьютерной техники для приготовления комбикорма (рис. 1), насыщенного сырым свекловичным жомом, по патенту РФ № 2693741, которая позволяет устранить недостатки, присущие другим линиям. Она включает машину 1 вторичной очистки вороха семян подсолнечника, под которой установлен бункер 2 для хранения продукта переработки масличных культур, расположенный над экструдером 3, соединённым с кондиционером 4, под которым расположен измельчитель 5 подсолнечного жмыха. Бункер 6 для обогащения подсолнечного жмыха питательными микроэлементами имеет выходное отверстие, которое установлено над входным отверстием смесителя 7. Под диспергатором 8 расположен бункер 9 для хранения и выдачи готового комбикорма. Система имеет дополнительные производственный бункер 10 для отходов сахарного производства в виде сырого свекловичного жома, пресс 11 и измельчитель 12 для него. При этом дополнительный производственный бункер 10 соединён с дополнительным прессом 11 и расположен над входным отверстием дополнительного измельчителя 12 свекловичного сырого жома, который соединён с входным отверстием диспергатора 8, сообщённого с дополнительным прессом 11. Причём под выходными отверстиями смесителя 7 и диспергатора 8 и на выходе дополнительного измельчителя 12 свекловичного
сырого жома установлены мультимедийные устройства 13, 14, 15, соединённые с персональным компьютером 16.
В технологии приготовления кормов энергоёмким процессом является измельчение, на которое приходится до 70 % электроэнергии от общего количества её потребления [6 - 9].
В технологии комбикормового производства процесс измельчения зависит от перерабатываемого материала, от вида животного, для которого предназначен комбикорм [10 - 12], и от того, в каком виде он будет скармливаться - в рассыпном или гранулированном [13].
Для измельчения применяются дробилки молоткового типа (ДКМ-5, КДУ-2 и др.), у которых большая доля пылевидной фракции - до 30 %, что не соответствует зоотехническим нормам, металлоёмкость и сложность конструкции, а также большие энергозатраты на процесс измельчения, недостаточная равномерность измельчения зерна.
Наряду с дробилками молоткового типа существуют дезинтеграторы, которые имеют меньшую степень энергозатрат на измельчение, более выровненный гранулометрический состав, неравномерное нагружение рабочих органов, сложную конструкцию, низкую ремонтопригодность и т.д. [14 - 16].
Для измельчения белковых кормов были разработаны измельчители (рис. 2) с ножевыми блоками, которые имеют разную конструкцию (патенты РФ № 2693260, 2648392).
Измельчитель белкового корма по патенту РФ 2648392 (рис. 2 а, б) имеет загрузочный бункер 1, заслонку 3, корпус 2, раму 9, электродвигатель 10, ротор 6 с дисками 7 и 8, ножевые блоки 4 с ножами 5 в виде плоских геометрических фигур,
Рис. 1 - Система для приготовления комбикорма по патенту РФ № 2693741
образованные окружностями. Измельчитель имеет чётное количество установленных параллельно в шахматном порядке ножевых блоков с ножами, поверхность режущих кромок которых выполнена в виде криволинейного треугольника Арбелоса Архимеда с пилообразными зубьями по периметру всей поверхности режущей кромки. Высота этих зубьев не менее толщины обрабатываемого материала. При этом угол наклона зубьев составляет не более 30°, а зубья ножей последующих ножевых блоков направлены в противоположную сторону от ножей предыдущих ножевых блоков и под тем же углом, а также ножи установлены с возможностью регулирования расстояния между ними в зависимости от размеров обрабатываемого материала. Ножи подбирают под различный корм как в гранулированном (рис. 3 а), так и в рассыпном виде (рис. 3 б) [7].
Другая конструкция измельчителя по патенту RU 2693260 (рис. 2 в, г, д) имеет загрузочный бункер 1, корпус 2, заслонку 3, комплект съёмных ножевых блоков 4 с ножами 5, ротор 6 с дисками 7 и 8, опирающийся на раму 9, электродвигатель 10. Ножевой блок 4 выполнен в виде коленчатого вала 11, на шейках 12 которого в шахматном порядке установлены ножи; его режущая часть имеет серповидную форму и с внешней, и внутренней стороны, лезвия заточены под углом не более 40° с обеих сторон. При этом шейки коленчатых валов ножевых блоков, входящие в комплект, имеют разные размеры диаметра - от 3 до 6 см и длины - 2 - 4 см для обеспечения возможности обработки материала с различными физико-механическими свойствами.
Результаты исследования. С целью подтверждения эффективности предложенной системы для приготовления белкового комбикорма были проведены эксперименты. Опыты проводили на коровах чёрно-пёстрой породы, распределённых по принципу аналогов на две группы по 100 гол. в каждой. Одной группе коров давали белковый корм (подсолнечный жмых), другой -белковый корм со свекловичным сырым жомом.
В результате проведённых исследований было установлено, что у коров, получавших корм, приготовленный из свекловичного сырого жома с подсолнечным жмыхом, среднесуточной удой увеличился на 10 - 15 %, а привес - на 5 - 8 %.
Для обоснования выбора размеров диаметра и длины шеек коленчатых валов для съёмных ножевых блоков, входящих в комплект измельчителя по патенту RU № 2693260, были проведены эксперименты по измельчению подсолнечного жмыха с использованием коленчатых валов в количестве 3 шт. с разными размерами шеек. Диаметр шеек в первом коленчатом вале был равен 3 см, длина - 2 см, во втором коленчатом вале - соответственно 4,5 см и 3 см, в третьем коленчатом вале - 6 см и 4 см соответственно.
В результате проведённых экспериментов было установлено, что при измельчении крупных кусков жмыха, которые могут представлять собой поломанные пластины неопределённой формы, обломки (рис. 4) весом 200 - 300 г, эффективно использовать ножевой блок с третьим коленчатым валом шейки (диаметр 6 см и длина - 4 см). Для дальнейшего измельчения жмыха среднего размера при кормлении сельскохозяйственных животных подходит второй коленчатый вал. Для кормления птиц необходим жмых мелкого измельчения (рис. 3 б) и подходит первый коленчатый вал с шейками, имеющими диаметр 3 см и длину 2 см.
10
гЧ
2
ШППГ л
а
30°
вид Б
в
Г
I I
,1
В
Рис. 2 - Измельчители белкового корма по патенту № 2648392:
а - общий вид; б - ножи в виде криволинейного треугольника Арбелоса Архимеда с пилообразными зубьями; по патенту 2693260: в - ножи имеют серповидную форму; г -нож - вид Б; д - сечение В - В
а б
Рис. 3 - Измельчённый подсолнечный жмых:
а - гранулированный; б - рассыпной
б
а
д
г
Рис. 4 - Пластины подсолнечного жмыха
Выводы. Разработанные измельчители белкового корма расширют их функциональные возможности, снижают энергоёмкость процесса и повышают качество измельчения корма, устраняют недостатки серийных измельчителей [17].
В представленной системе для приготовления комбикорма впервые применена компьютерная техника, контролирующая технологический процесс, а также получение белкового корма (подсолнечный жмых) вместе с отходами сахарного производства. Это позволяет получить комбикорма, насыщенные клетчаткой в виде свекловичного жома в сыром виде, расширить их ассортимент. Данная система приводит к повышению среднесуточного удоя на 10 - 15 %, а привеса - на 5 - 8 %.
Литература
1. Truflyak E.V., Kreymer A.S., Kurchenko N.Y. Precision farming: yesterday, today, tomorrow // British Journal of Innovation in Science and Technology. 2017; 2(4): 15 - 26.
2. Новиков Н.Н. Разработка средств автоматизации для цифровых технологий в животноводстве // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. № 1 (33). С. 153 - 159.
3. Василенко В.Н. Научное обеспечение процессов производства полнорационных коэкструдированных и экспандированных комбикормов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Воронеж, 2010. 44 с.
4. Ре^Сш^ K. Means for increased feed efficlincy in large for increased feed efficiency in large scale cattle production // Souiet-Swedish Symposium on problems in large scale cattle and pig husbandry. Ainarp, sept. 12 - 14, 1973. - Agricultural college, Sweden Department of Animal Husbandry Rapport. 1975; 31.
5. Бурмага А.В. Повышение эффективности функционирования производственных процессов приготовления и раздачи смесей в системе механизированного кормления крупного рогатого скота: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Благовещенск: Дальневосточный ГАУ, 2014. 39 с.
6. Федоренко И.Я., Садов В.В. Ресурсосберегающие технологии и оборудование в животноводстве. СПб.: Издательство «Лань», 2012. С. 34 - 64.
7. Припоров И.Е. Универсальная линия для приготовления подсолнечного жмыха для сельскохозяйственных животных // Наука и инновации: векторы развития. Барнаул, 2018. С. 61 - 63.
8. Брагинец Н.В., Вертий А.А. Повышение эффективности технологического процесса измельчения грубых и стебельных кормов // Научные труды Южного филиала национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Крымский агротехнологический университет». 2013. № 153. С. 96 - 99.
9. Денисов В.А. Повышение эффективности процесса измельчения зерновых компонентов комбикормов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 1992. С. 3.
10. Лошкомойников И.А. Резервы увеличения производства высокопротеиновых кормов и рациональное их использование при кормлении крупного рогатого скота и птицы [Электронный ресурс]: дис. ... д-ра с.-х. наук. Омск, 2009. 437 с. URL: http://www.lib.ua-ru.net/ diss/cont/454439.html.
11. Flachowsky G. Efficient feed use in beef cattle feeding // Tierzucht. 1986; 12: 533 - 536.
12. Садов В.В. Обоснование структуры и состава технологических линий для производства комбикормов в сельскохозяйственных предприятиях: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Барнаул: АлтГАУ, 2017. 40с.
13. Бугаев А.А., Соловьева Е.В., Кононенко С.И. Процесс измельчения в комбикормовом производстве // Известия вузов. Пищевая технология. 2002. № 4. С. 34 - 35.
14. Сабиев У.К., Пушкарев А.С. Сравнительный анализ устройств для измельчения зерновых материалов // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2016. № 1 (21). С. 221 -226.
15. Zhang M. Design and evaluation of a corn silage-making system with shredding // The Pennsylvania state university.2003.
16. Berens D. Zerkleinerung machinen // Chemical engineering & technology. 1965; 37 (7): 151 - 153.
17. Иванов Ю.А. Направления научных исследований по созданию инновационной техники с интеллектуальными системами для животноводства // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства, 2014. № 3 (15). С. 4 - 16.
Игорь Евгеньевич Припоров, кандидат технических наук, доцент. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, i.priporov@yandex.ru
Евгений Владимирович Гаврилов, соискатель. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, evgeniy-15052000@inbox.ru
Igor E. Priporov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinina St., Krasnodar, 350044, Russia, i.priporov@yandex.ru
Evgeny V. Gavrilov, research worker. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinina St.,
Krasnodar, 350044, Russia, evgeniy-15052000@inbox.ru
-♦-
