CC BY
5
И.Е. Плаксин - теоретические предпосылки, создание черновика рукописи. the manuscript.
Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов Conflict of interests The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи к публикации All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.
Статья поступила в редакцию: 23.11.2023 Received: 23.11.2023
Одобрена после рецензирования: 06.12.2023 Approved after reviewing: 06.12.2023
Принята к публикации: 26.12.2023 Accepted for publication: 26.12.2023
Научная статья УДК 636.5.033:66.012.3
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МЯСА ПТИЦЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДУЛЯХ
1 2 «-» Нозим Исмоилович Джабборов , Дмитрий Александрович Сошнев Алексей
Валериевич Трифанов3
12 3 „
' Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
н soshnevdima@mail.ru
Аннотация. Разработка и совершенствование методов и средств повышения эффективности производства мяса птицы на мелкотоварных предприятиях является актуальной задачей. Анализ литературы показал, что отсутствуют исследования по энергетическому анализу процессов и в целом технологии производства мяса птицы в технологических модулях. Применяемые методики энергетического анализа технологий в животноводстве и птицеводстве и изложенный в них математический аппарат в точности не описывают процессы, характерные для особенностей использования технологических модулей. Целью исследований являлась разработка математических моделей для определения составляющих структуры энергетических затрат и энергетический анализ технологии производства мяса птицы на мелкотоварных предприятиях с использованием технологических модулей. При проведении исследований применялись методы
математического моделирования процессов, расчетно-эмпирические методы определения энергетических затрат технологии производства мяса птицы в технологических модулях, анализ и обобщение экспериментальных данных. По результатам исследований разработаны аналитические и эмпирические математические модели для определения энергоемкости процесса производства мяса птицы в технологических модулях и её составляющих, выраженных расходом электроэнергии, корма, воды, затратами живого труда и т.д., что составляет новизну исследований. Основная суть моделей заключается в определении составляющих структуры энергетических затрат в реальном технологическом процессе выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях. Важность данных моделей состоит в том, что они наглядно показывают затраты энергии, приходящиеся на технологию выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях, и являются основой для осуществления оптимизации энергетических ресурсов, идущих на производство мяса птицы, а также выбора рациональной технологии его производства. Установлено, что при использовании одного технологического модуля затраты электроэнергии составляют 15,195 МДж/кг полученной продукции, затраты энергии, содержащейся в кормах - 36,115 МДж/кг, энергии, выраженной расходом воды - 0,001 МДж/кг. При этом энергоемкость технологического модуля и энергетические затраты живого труда соответственно составляют 3,51 и 0,62-1,85 МДж/кг полученной продукции. Общая энергоемкость технологии производства мяса птицы в одном технологическом модуле составляет 59,52 МДж на 1 кг продукции. Установлено, что увеличение количества модулей от 1 до 3 обеспечивает повышение производительности за 1 час функционирования модуля в 3 раза. При этом удельная энергоемкость технологии уменьшается на 2,1 % на каждый кг произведенной продукции.
Ключевые слова: энергетический анализ, цыплята-бройлеры, выращивание,
технология, технологический модуль, сельское хозяйство, птицеводство
Для цитирования: Джабборов Н.И., Сошнев Д.А., Трифанов А.В. Результаты энергетического анализа технологии производства мяса птицы в технологических модулях // АгроЭкоИнженерия. 2023. № 4(117). С. 95-113 https://doi.org/
Research article
Universal Decimal Code 636.5.033:66.012.3
RESULTS OF ENERGY ANALYSIS OF POULTRY MEAT PRODUCTION TECHNOLOGY IN
TECHNOLOGICAL MODULES
1 2 3
Nozim I. Dzhabborov , Dmitry A. Soshnev Alexey V. Trifanov
123*
' ' Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) -branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Saint Petersburg, Russia.
H soshnevdima@mail.ru
Abstract. A current urgent task is to develop and improve the methods, machines and equipment designed to enhance the efficiency of poultry meat production at small-scale farms. The literature review revealed no studies available on energy analysis of separate processes, and the technology in general, associated with poultry meat production in technological modules. The applied methods of energy analysis of livestock and poultry farming technologies and included
96
mathematical apparatus do not describe the processes that characterize specific features of the use of technological modules. The research purpose was to develop mathematical models for determining the energy input components and the energy analysis of poultry meat production technology at small-scale farms with the use of technological modules. The research made use of the methods of mathematical modeling of processes, calculation and empirical methods of determining the energy inputs of poultry meat production technology in technological modules, analysis and generalization of experimental data. According research results, the analytical and empirical mathematical models were developed to determine the energy intensity of poultry meat production in technological modules and its components, expressed by the consumption of electricity, feed, water, live labor inputs, etc. that may be considered the research novelty. The main essence of the models is to determine the components of the structure of energy inputs in the real technological process of growing broiler chickens in technological modules. The importance of these models lies in the fact that they clearly show the energy inputs attributable to the technology of growing broiler chickens in technological modules and are the basis for optimization of energy resources used in the production of poultry meat, as well as the choice of rational technology of its production. It was established that when using one technological module, the electricity input was 15.195 MJ/kg, the feed energy input - 36.115 MJ/kg, the energy expressed by water consumption -0.001 MJ/kg. At the same time, the energy intensity of the technological module and energy inputs of live labor, respectively, were 3.51 and 0.62-1.85 MJ/kg of the obtained products. The total energy intensity of poultry meat production technology in one technological module was 59.52 MJ per 1 kg of product. It was established that the increase in the number of modules from 1 to 3 provided an increase in productivity per 1 hour of module operation by 3 times. At the same time specific energy intensity of technology decreased by 2.1 % per each kg of obtained product.
Keywords: energy analysis, broiler chicken, rearing, technology, technological module, agriculture, poultry farming
For citation: Dzhabborov N.I., Soshnev D.A., Trifanov A.V., Results of energy analysis of poultry meat production technology in technological modules. AgroEcoEngineering. 2023; 4(117): 95-113 (In Russ.) https://doi.org/
Введение. Возросшая потребность в мясе птицы способствует поиску и разработке различных эффективных способов выращивания цыплят-бройлеров. В связи с этим, разработка методов и средств повышения эффективности производства мяса птицы на различных сельскохозяйственных предприятиях
является актуальной задачей. Одним из наиболее надежных методов оценки эффективности технологий производства продукции является их энергетическая оценка, которая не зависит от политики ценообразования. Для лучшего понимания вопросов, рассмотренных в данной работе, достаточно знакомства с
опубликованными результатами
исследований относительно оценки эффективности различных способов выращивания цыплят-бройлеров.
Авторами работы [1] были проведены исследования по определению показателей продуктивности цыплят-бройлеров, выращенных на различном клеточном оборудовании. Установлено, что выращивание птицы на оборудовании «Hartmann» обеспечивает увеличение производства мяса птицы на 28,1 кг с 1 м . Среднесуточный прирост живой массы повышается на 1,3 %.
Полученные авторами [2] результаты исследований показали, что
использование новой технологии «Патио» для выращивания цыплят-бройлеров дает достаточно высокий экономический эффект. Так, за период исследований, живая масса птицы в 40-дневном возрасте достигла в среднем по предприятию по закрытым партиям 2013 года 2220 г, сохранность поголовья составила 92,25%, среднесуточный прирост за период выращивания - 54,8 г, затраты корма на 1 кг прироста - 1,82 кг, себестоимость 1 кг прироста - 33,50 руб. Система «Патио» состоит из 2 рядов многоярусных батарей, установленных параллельно друг другу в одном птичнике (зале). Каждая батарея состоит из 4-6 ярусов шириной 234 см и высотой 75 см.
Выращивание цыплят-бройлеров при напольном и клеточном содержании показал, что при клеточном содержании живая масса в конце периода выращивания была выше на 8,9 и 8,3 % по сравнению с аналогичными группами цыплят при напольном содержании [3]. При этом, между затратами корма на 1 кг прироста при напольном и клеточном способах содержания существенной разницы не наблюдалось (2,25-2,40 кг).
Проведены исследования процесса выращивания цыплят-бройлеров в домашних условиях [4]. В данной работе описаны особенности правильного содержания цыплят- бройлеров для получения максимальной продуктивности в домашних условиях.
Исследовано влияние разной плотности посадки цыплят-бройлеров в клеточных батареях на выход в живой и убойной массе [5]. Установлено, что с повышением плотности посадки птицы от 23,1 до 31,0 гол/м2 наблюдаются четкие тенденции увеличения выхода цыплят-бройлеров, а также выхода мяса в живой и убойной массе в расчете на 1 м2 площади клеток.
В статье [6] приведены результаты сравнительной оценки систем содержания цыплят-бройлеров на их рост и развитие. Авторами разработаны рекомендации производителям мяса цыплят-бройлеров относительно выбора системы содержания.
В работе [7] приведены результаты исследования, характеризующие мясную продуктивность цыплят-бройлеров кросса Хаббард, выращенных по разным технологиям в рамках технологии использования традиционной клеточной системы выращивания цыплят-бройлеров, а также более современных разработанных технологий.
На основании проведенных исследований авторами [8]
проанализирован комплекс
технологических приемов
энергосберегающего производства мяса бройлеров, предусматривающий
раздельное по полу и дифференцированное по продолжительности выращивание в клетках и на подстилке порционных, средних и крупных мясных цыплят с использованием оптимальных
технологических параметров, применения современного технологического
оборудования, энергосберегающих систем освещения.
Исследованы показатели
эффективности клеточного выращивания бройлеров при разной плотности посадки [9]. Установлено, что освещение посадок 38,5 лк/м площади напольной клетки следует применять лишь при выращивании бройлеров с живой массой до 1,3 кг. Плотность посадки 28,5-32,0 гол/м целесообразна при выращивании бройлеров до средней живой массы около 1,6 кг, выращивание до более высоких показателей живой массы приводит к снижению скорости роста, значительному увеличению расхода корма на 1 кг прироста. Наименьшая величина
плотности посадки - 22,0 гол/м . Она позволяет выращивать более крупных мясных цыплят со средней живой массой 1,8 кг.
В работах [10, 11] приведены результаты опытно-производственной проверки работы технологического модуля для выращивания бройлеров. В ходе проведения анализа выявили, что существующие проектные решения, предназначенные для мелкотоварных птицеводческих предприятий, обладают рядом недостатков - это отсутствие новых наукоемких и ресурсосберегающих технологий. В своих работах авторы дали оценку новой технологии выращивания цыплят-бройлеров в технологическом модуле и получили основные экспериментальные данные, которые дают возможность построить математические модели по основным параметрам (кормление, поение, расход
электроэнергии, выход помета и т.д.) технологического процесса выращивания цыплят-бройлеров в технологическом модуле. Наряду с полученными экспериментальными данными, была рассчитана экономическая эффективность данной технологии и проведена оценка качества готовой продукции.
В последние десятилетия из-за нестабильности национальных валют многих стран мира возникло затруднение в достоверной оценке эффективности различных технологий и технических средств производства продукции в растениеводстве и животноводстве.
Анализ литературы [12-17] показывает, что не проведены исследования по определению
энергоемкости процессов и в целом технологии производства мяса птицы в технологических модулях. При этом, не разработаны математические модели для определения энергоемкости процессов,
входящих в технологию производства мяса птицы, с учётом особенностей выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях. Сущность энергетического анализа производства мяса птицы в технологических модулях сводится к оценке затрат на его производство и количества заключенной в него энергии, выраженных в сопоставимых единицах. При этом принимают во внимание энергосодержание кормов, электроэнергии, воды, технологического модуля, живого труда, основной и побочной продукции, производительность труда и других показателей в МДж или ккал/кг.
Построение структуры энергозатрат на технологию наиболее наглядно показывает затраты энергии на технологию выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях. Структура энергозатрат является основой для осуществления оптимизации энергетических ресурсов, идущих на производство мяса птицы, а также выбора рациональной технологии его
производства. Энергетический анализ позволяет оценивать применяемые в настоящее время в производстве перспективные технологии с точки зрения энергетической эффективности.
Целью исследований являлась разработка математических моделей для определения составляющих структуры энергетических затрат и энергетический анализ технологии производства мяса птицы на мелкотоварных предприятиях с использованием технологических модулей.
Материалы и методы. Объект исследований - технология выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях.
Предмет исследований -математические модели для определения энергетических затрат, закономерности
изменения энерго-экономических
показателей, структура энергетических затрат на технологию.
Эксплуатационно-технологическая оценка функционирования
технологического модуля проводилась в соответствии с нормой времени25 на выполнение ветеринарных работ на животноводческих фермах, комплексах и птицефабриках.
На рисунке 1 представлен общий вид технологического модуля для выращивания цыплят-бройлеров.
Рис. 1. Технологический модуль для выращивания цыплят-бройлеров Fig. 1. Technological module for broiler chickens rearing
В процессе исследований для определения основных показателей эффективности функционирования
технологического модуля были проведены
25 Нормы обслуживания птицы и оплата труда рабочих. URL: https://bibliotekar.ru/5-spravochnik-pticevoda/25.htm (дата обращения 20.12.2023 г.)
хронометражные наблюдения26 за технологическими операциями,
входящими в технологию выращивания цыплят-бройлеров.
При проведении хронометражных наблюдений регистрировались следующие показатели:
- количество израсходованной электрической энергии за сутки и за производственный цикл;
- объем произведенной продукции за производственный цикл;
- количество израсходованного корма за сутки и за производственный цикл;
- время на кормление и поение цыплят-бройлеров;
- время на очистку поддонов и санитарные работы;
- время на мониторинг и управление процессами;
- затраты времени на отдых и личные надобности основного и вспомогательного персонала.
Обработка опытных данных производилась по методике, изложенной в работе [18].
Результаты. Технология
выращивания цыплят-бройлеров вне зависимости от способа их содержания, представляет собой сложную систему. Математическое моделирование позволяет более глубоко изучить технологию, прогнозировать наиболее энергоемкие процессы и разработать технико-технологические решения по снижению удельной энергоемкости производимой продукции.
26 ГОСТ 24055-88, ГОСТ 24056-88, ГОСТ 24057-88, ГОСТ 24058-88, ГОСТ 24059-88. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. М.: Государственный Комитет СССР по стандартам, 1988. 48 с.
На основании сказанного далее приводим разработанные нами
математические модели, которые являются результатом формализации процесса изменения удельной энергоемкости производства мяса птицы с необходимой степенью приближения к
действительности.
Перейдем к изложению результатов моделирования процессов исследуемой технологии производства мяса птицы в технологических модулях.
Энергосодержание полученной продукции (мясо птицы) Эпр (МДж) в технологическом модуле в единицу времени определяется из выражения:
Эпр
(X • п
пр пр ' ьц
(1)
где Q°р — масса продукции за 1 цикл, кг;
полученной
а,
р
энергосодержание полученной продукции (мясо птицы), МДж/кг;
пц — количество циклов в год.
Общие производство
затраты энергии на родукции в
технологическом модуле Этех (МДж) определяются из выражения:
_ г-\тм
Этех Эмп
У
р
(2)
где Эм удельная энергоемкость процесса производства мясо птицы в технологическом модуле, МДж/кг;
QnP = пц • Q0р — масса полученной продукции за 1 год, кг.
Время Т р (ч) на производство родукции в течение года можно вычислить из выражения:
Т = п ■ т
ьр ц ьц?
(3)
где ц количество циклов; ц время (продолжительность)
одного цикла, ч.
Удельную энергоемкость процесса роизводства мясо тицы (МДж/кг) в технологическом модуле можно определить по формуле:
Эмп Сну
>-лэн , ^корм .^в .
Э Э Э
(>-\м°д I г^трЛ /
\Этех ' Эж ) I
/грч
(4)
где Сзну — поправочный
коэффициент, учитывающий неучтенные затраты энергии на технологию (Сну = 1,0 5);
Э™ — затраты электрической энергии на производство единицы продукции (мяса птицы) в технологическом модуле, МДж/кг;
корм
Эб — затраты энергии на кормление цыплят-бройлеров на единицу полученной продукции, МДж/кг;
Эте — энергоемкость
технологического модуля, МДж/ч.;
Этжр энергетические затраты живого труда, МДж/ч.;
1рч — производительность
технологического модуля, кг/ч.
Затраты электрической энергии Э™ (МДж/кг) на производство единицы продукции (мяса птицы) в
технологическом модуле определить по формуле:
можно
общ
^эн — т/эн I Ээ J
Ээл Кэл •
где Э°бщ — общий расход электрической энергии за время на производство ((Пр полученной продукции в единицу времени, кВтч.;
КЛ — переводной коэффициент, учитывающий КПД сетей, = 3 , 6 [ 1 2 ] .
г Спр
(5)
Затраты энергии на кормление цыплят-бройлеров Экборм (МДж/кг) на
единицу полученной определяются по формуле:
продукции
корм Эб
_ . Мкорм
г, р
(б)
где ек — энергосодержание корма, МДж/кг;
В технологии выращивания цыплят-бройлеров используются разные виды
кормов. Тогда выражение (б) примет несколько другой вид:
корм Эб
Z i=i \ек- Мкорм] /
/Q:
г, р
(7)
где п — количество видов кормов. Например, при кормлении цыплят-бройлеров тремя марками корма Purina:
«Стартер», «Гроуэр» и «Финишер», выражение (б) можно записать так:
\ес . M +ег -Мг +еф • M l /
г-корм _ \ек Мкорм ~ ек Мкорм ~ ек Мкорм\ /
Эб
г, р
(8)
где еск — энергосодержание корма Purina - «Стартер», МДж/кг;
Мкорм — масса корма Purina -«Стартер», кг;
еК — энергосодержание корма Purina - «Гроуэр», МДж/кг;
Мгкорм — масса корма Purina -«Гроуэр», кг;
„Ф
ек — энергосодержание корма Purina - «Финишер», МДж/кг;
М%орм — масса корма Purina -«Финишер», кг;
Мкорм — общий годовой расход кормов, кг/год.
Энергозатраты, учитывающие
расход воды Эб (МДж/кг) определяются из выражения:
где ав — энергосодержание воды ( ав = О, О О 2 МДж/кг), МДж/кг;
rg — С ав ' Qe) J г, —
/ Qn¡> ( )
Qв — общий годовой расход воды,
Энергоемкость технологического модуля (МДж/ч) можно определить из
выражения:
мод
Этех VТ с) •
(а„
где срок эксплуатации
технологического модуля, который прослужит не менее 20 лет. С учётом эксплуатации технологического модуля в экстремальных климатических условий СЗ региона РФ примем Тс = 1 0 лет;
тм энергетический эквивалент технологического модуля, МДж/м2;
м
100
(а'/т),
(10)
м полезная площадь
технологического модуля, м2;
амортизационные отчисления технологического модуля, %;
з годовая загрузка
технологического модуля ( з ), ч.
Энергетические затраты живого труда Этжр (МДж/ч) можно определить из выражения:
Этжр ч ж,
(11)
где ч
соответственно число
основных работников;
а,
соответственно
энергетические эквиваленты затрат живого труда, МДж/ч.
Производительность технологического модуля ч (кг/ч) определяется из соотношения:
грч = д"рI
(12)
Полученная энергия от побочной продукции Эуд (МДж) в виде
органического удобрения можно определить по формуле:
Эуд пц
мттм ■ ■ ы ■ 1 о - 2 + мттм ■ ^ 5 ■ л* с5 ) ■ 1 о -2 +
+«к^/юсМ 0 - 2
(13)
з
Мтт — выход помёта за 1 цикл, кг;
энергосодержание азотных удобрений, МДж/кг;
содержание азота в птичьем
помёте, %;
аР2О 5 — энергосодержание
фосфорных удобрений, МДж/кг;
/Р2 О5 — содержание фосфора в птичьем помёте, %;
аК2 с — энергосодержание калиевых удобрений, МДж/кг;
/к2о — содержание калия в птичьем помёте, %.
С использованием разработанных математических моделей (1) - (13) и полученных данных в процессе проведения хронометражных наблюдений была составлена структура энергетических затрат на технологию производства мяса птицы в зависимости от количества технологических модулей (табл. 1).
Таблица 1. Структура энергетических затрат на технологию производства мяса птицы Table 1. Structure of energy inputs for poultry meat production technology
Статьи затрат Количество технологических модулей (поголовья)
энергии 1 (348) 2 (696) 3 (1044)
МДж/кг % МДж/кг % МДж/кг %
Затраты
электрической
энергии на 15,195 25,5 15,195 25,9 15,195 26,0
производство единицы
продукции Э™
Затраты энергии,
содержащееся в 36,115 60,6 36,115 61,6 36,115 62,0
г^КОПМ кормах Эб
Энергозатраты,
выраженные расходом 0,01 0,02 0,01 0,02 0,01 0,02
воды Эвб
Энергоемкость
технологического 3,517 5,91 3,516 6,0 3,518 6,0
гумод модуля Этех
Энергетические
затраты живого труда 1,85 3,11 0,925 1,5 0,617 1,0
г^тр
Неучтенные затраты энергии ЭННучт 2,98 5 2,93 5 2,91 5
Удельная
энергоемкость процесса Э™ 59,52 100 58,55 100 58,23 100
На рисунке 2 представлена графическая интерпретация соотношений прямых и косвенных энергетических затрат в процентах от совокупных затрат
энергии на технологию производства мяса птицы в зависимости от количества технологических модулей.
Рис. 2. Доля прямых и косвенных энергетических затрат (в %) от совокупных затрат энергии на технологию производства мяса птицы в зависимости от количества
технологических модулей Fig. 2. Share of direct and indirect energy inputs (in %) of total energy inputs for poultry meat production technology depending on the number of technological modules
Графическая зависимость
энергоемкости технологии производства
мяса птицы в технологических модулях от их количества показана на рисунке 3.
Рис. 3. Зависимость энергоемкости технологии производства мяса птицы в технологических
модулях от их количества
Fig. 3. Dependence between the energy intensity of poultry meat production technology in technological modules and their number
Выявлена закономерность
изменения энергоемкости технологии производства мяса птицы в
технологических модулях, которая описывается следующими эмпирическими зависимостями:
- от количества технологических модулей:
ЭТМ = 0,3 2 5 • п2 - 1,945 ■ п + 61,14. (14)
- от поголовья цыплят-бройлеров:
ЭТМ = 0,00000268 • п2 - 0,00559 ■ пб + 61,140. (15)
На рисунке 4 представлена зависимость удельных энергозатрат живого труда при производстве мяса
птицы в технологических модулях от количества модулей.
Рис. 4. Зависимость удельных энергозатрат живого труда при производстве мяса птицы в технологических модулях от количества модулей Fig. 4. Dependence between the specific energy consumption of live labor in poultry meat production in technological modules and their number
Выявлена закономерность
изменения удельных энергозатрат живого труда технологии производства мяса
птицы в технологических модулях, которая описывается следующими эмпирическими зависимостями:
- от количества технологических модулей:
ЗЖ = о, 3 0 8 5 • п2 — 1,8505 ■ п + 3,392 (16)
- от поголовья цыплят-бройлеров:
ЗЖН = о,000002 54 • п2 — 0,00 53 ■ пб + 3,392 (17)
На рисунке 5 показана зависимость модуля при производстве мяса птицы от
производительности, приходящейся на 1 количества модулей.
час функционирования технологического
0.55
0.05 -1-1-
1 2 i 11 Количество технологических модулей
Рис. 5. Зависимость производительности технологического модуля при производстве
мяса птицы от количества модулей Fig. 5. Dependence between the productivity of technological module in poultry meat production on
the number of modules
Выявлена закономерность
изменения производительности,
приходящейся на 1 час функционирования технологического модуля при
производстве мяса птицы, которая описывается следующими эмпирическими зависимостями:
- от количества технологических модулей:
1рч = -0,000 5 • п2 + 0,682 5 ■ п - 0, 0 0 1. (18)
- от поголовья цыплят-бройлеров:
1рч = 0,00 196 ■ пб - 0,0 0 1. (19)
Эмпирические зависимости (14),
(16), (18) достоверны при количестве модулей от 1 до 3.
Эмпирические зависимости (15),
(17), (19) достоверны в пределах изменения поголовья цыплят-бройлеров от 348 до 1044 голов.
Обсуждение. Анализ структуры энергетических затрат на технологию производства мяса птицы показывает, что наиболее энергоемким является процесс кормления цыплят-бройлеров, что составляет 60,6-62,0 % от совокупных затрат энергии, в зависимости от количества технологических модулей и поголовья бройлеров. Основной причиной
этого является сравнительно значительное количество энергии, содержащейся в кормах. По ранжированному ряду на втором месте по энергоемкости находятся затраты электрической энергии на производство продукции - 25,5-26,0 % от совокупных энергетических затрат. На третьем месте по ранжированному ряду находится энергосодержание
технологического модуля - 5,91-6,0 % от совокупных затрат энергии. Таким образом, структура энергетических затрат на технологию производства мяса птицы позволяет заключить, что обеспечение энергосбережения возможно при эффективном использовании кормов,
электроэнергии и оптимальном
проектировании технологического модуля и других составляющих энергозатрат.
Для осуществления закона перехода количественных изменений (вовлечение больших энергозатрат на
производственный процесс) в
качественные (извлечение большего количества производимой продукции -мяса птицы) требуется совершенствовать технологию выращивания цыплят-бройлеров. Для этого, в первую очередь, необходимо обеспечить повышение коэффициента полезного действия используемых кормов, и далее других видов энергетических затрат на технологию.
В целом, энергетический анализ и составление структуры энергозатрат позволяет сравнивать технологии выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях в зависимости от их количества с точки зрения расхода энергетических ресурсов, выявить главные резервы экономии энергии в процессе производства мяса птицы. Обоснование структуры энергетических затрат в дальнейшем даст возможность определить энергетическую эффективность
технологии выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях с учётом основной и побочной продукции и разработать технико-технологические решения, обеспечивающие повышение качества и снижение себестоимости производства мяса птицы.
Выводы. Разработаны
аналитические математические модели, описывающие процессы изменения энергоемкости процесса производства мяса птицы в технологических модулях и её составляющих, выраженных расходом электроэнергии, корма, воды, затратами живого труда и т.д.
На основе полученных опытных данных с использованием разработанных математических моделей была составлена структура энергозатрат на технологию выращивания цыплят-бройлеров в технологических модулях, которая является основой для осуществления оптимизации энергетических ресурсов, идущих на производство мяса птицы, а также выбора рациональной технологии его производства.
Установлено, что при
использовании одного технологического модуля затраты электроэнергии составляют 15,195 МДж/кг, затраты энергии, содержащейся в кормах - 36,115 МДж/кг, выраженные расходом воды -0,001 МДж/кг. При этом энергоемкость технологического модуля и
энергетические затраты живого труда соответственно составляют 3,51 и 0,62-1,85 МДж/кг полученной продукции. Установлено, что общая энергоемкость производства 1 кг мяса птицы в технологических модулях колеблется в пределах 58,23-59,52 МДж (13908-14216 ккал). Установлено, что увеличение количества модулей от 1 до 3 обеспечивает повышение производительности за 1 час функционирования модуля в 3 раза. При этом удельная энергоемкость технологии уменьшается на 2,1 % на каждый кг произведенной продукции.
Расчётно-эмпирическим методом для конкретных условий
функционирования технологических
модулей получены эмпирические зависимости, описывающие
закономерность изменения энергоемкости технологии производства мяса птицы, удельных энергозатрат живого труда и производительности от количества технологических модулей. Полученные эмпирические зависимости в дальнейшем могут быть использованы при
обосновании рациональных режимов модулей.
функционирования технологических
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Шацких Е.В., Волынкин В.В., Попков Н.В. Продуктивные показатели цыплят-бройлеров, выращенных на различном клеточном оборудовании // Аграрный вестник Урала. 2016. № 10 (152). С. 72-77. URL: https://agvu.urgau.ru/images/Agricultural_Journal/2016/10/14.pdf
2. Ноздрин А.Е., Гудыменко В.И. Выращивание цыплят-бройлеров по новой технологии // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. № 5. С. 60-62. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22499668
3. Гамко Л.Н., Рыбаков Н.П., Груздова Н.В. Выращивание цыплят-бройлеров при напольном и клеточном содержании // Агроконсультант. 2016. № 1 (2016). С. 18-21. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30763087
4. Реутова М.С., Кондратенко Л.Н. Выращивание цыплят бройлеров в домашних условиях // Математическое моделирование и информационные технологии при исследовании явлений и процессов в различных сферах деятельности. Сб. материалов II Межд. науч.-практ. конф. студентов, магистрантов и аспирантов / Отв. за выпуск Н.В. Третьякова. Краснодар: Новация. 2022. С. 267-272.
5. Астраханцев А.А. Выращивание цыплят-бройлеров при разной величине плотности посадки в клеточных батареях // Актуальные проблемы и перспективы развития ветеринарной и зоотехнической наук. Материалы Всеросс. науч.-практ. конф. с международным участием. Чебоксары: Чувашская ГСХА. 2019. С. 187-192.
6. Ларионов К.А. Сравнение систем содержания цыплят-бройлеров и их влияние на рост и развитие птицы // Научные труды студентов Ижевской ГСХА. 2022. № 1 (14). С. 934937. URL: http://nts-izhgsha.ru/assets/nauchtrudstud_1-2022.pdf
7. Гудыменко В.И., Ноздрин А.Е. Прогрессивная система выращивания цыплят-бройлеров. Белгород: Политерра. 2015. С. 128-131.
8. Лыскин В.С., Семенченко С.В., Нефедова В.Н. Ресурсосберегающие технологии выращивания цыплят бройлеров // Актуальные направления инновационного развития животноводства и современные технологии производства продуктов питания. Матер. Междунар. науч.-практ. конф. Пос. Персиановский: Донской ГАУ. 2020. С. 64-67.
9. Семенченко С.В., Засемчук И.В. Эффективность клеточного выращивания бройлеров при разной плотности посадки // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89). С. 315-318. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46363758
10. Сошнев Д. А., Трифанов А. В., Соколов А. М., Плаксин И. Е. Эффективность выращивания бройлеров в технологическом модуле // Journal of Agriculture and Environment. 2022. № 4(24). https://doi.Org/10.23649/jae.2022.4.24.06.
11. Сошнев Д. А., Трифанов А. В., Базыкин В. И., Плаксин И. Е. Результаты опытно-производственной проверки работы технологического модуля для выращивания бройлеров // АгроЭкоИнженерия. 2022. № 3(112). С. 121-129. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-3112-121-129
12. Методика энергетического анализа технологических процессов в
сельскохозяйственном производстве. М.: ВИМ, ЦНИИМЭСХ, ВИЭСХ. 1995. 96 с.
13. Шпаков А.С., Прологова Т.В., Воловик В.Т. Агроэнергетический анализ в специализированных животноводческих хозяйствах. М.: ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса».
2021. 96 с. URL: https://new.ras.ru/work/publishing/authors/shpakov-a-s/
14. Базаров Е.И., Широков Ю.А. Агрозооэнергетика. М.: Агропромиздат. 1987 156 с. URL: https://www.studmed.ru/bazarov-ei-shirokov-yua-agrozooenergetika_723221c5d0b.html
15. Мишуров Н.П. Биоэнергетическая оценка и основные направления снижения энергоемкости производства молока.М.: Росинформагротех. 2010. 152 с.
16. Горбатовский А.В., Горбатовская О.Н., Тимошенко М.В. Биоэнергетическая эффективность объемно-планировочных и технологических решений в молочном скотоводстве: оценка вариантов, перспективные модели // Аграрная экономика. 2022. №(3). С. 74-82. https://doi.org/10.29235/1818-9806-2022-03-74-82
17. Ленкова Т.Н., Егорова Т.А. К вопросу нормирования обменной энергии в комбикормах для птицы // Птицеводство. 2022. №11. С. 44-48. https://doi.org/10.33845/0033-3239-2022-71-11-44-48
18. Валге А.М., Джабборов Н.И., Эвиев В.А. Основы статистической обработки экспериментальных данных при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства с примерами на STATGRAPHICS и EXCEL (под ред. А.М. Валге). Санкт-Петербург: ИАЭП; Элиста: КалмГУ. 2015. 140 с.
REFERENCES
1. Shatskikh E.V., Volinkin V.V., Popkov N.V. Productivity indicators of broilers reared using different cage equipment. Agrarnyi vestnik Urala = Agrarian Bulletin of the Urals. 2016; (152): 72-77. (In Russ.) URL: https://agvu.urgau.ru/images/Agricultural_Journal/2016/10/14.pdf
2. Nozdrin A.E., Gudymenko V.I. Growing broiler chickens using new technology. Vestnik Kurskoi gosudarstvennoi sel'skokhozyaistvennoi akademii = Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. 2014;5: 60-62 (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22499668
3. Gamko L.N., Rybakov N.P., Gruzdova N.V. Efficiency of chickens-broilers rearing under floor and cage indoor treatment. Agrokonsul''tant = Agroconsultant. 2016;1(2016): 18-21 (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30763087
4. Reutova M.S., Kondratenko L.N. Growing broiler chickens at home. In: Mathematical modeling and information technology in the study of phenomena and processes in various spheres of activity. Proc. II Int. Sci. Prac. Conf. of students, undergraduates and graduate students / N.V. Tretyakova (ed.). Krasnodar: Novatsiya Publ. 2022: 267-272. (In Russ.)
5. Astrakhantsev A.A. Growing broiler chickens at different planting density in cage batteries. In: Actual problems and prospects of development of veterinary and zootechnical sciences. Proc. All-Russia Sci. Prac. Conf. with international participation. Cheboksary: Chuvash State Agricultural Academy. 2019: 187-192 (In Russ.)
6. Larionov K.A. Comparison of broiler chicken housing systems and their influence on growth and development of poultry // Scientific Works of Students of Izhevsk State Agricultural Academy. 2022; 1 (14): 934-937 (In Russ.) URL: http://nts-izhgsha.ru/assets/nauchtrudstud_1-
2022.pdf
7. Gudymenko V.I., Nozdrin A.E. Progressive system of growing broiler chickens. Belgorod: Politerra. 2015. С. 128-131. (In Russ.)
8. Lyskin V.S., Semenchenko S.V., Nefedova V.N. Resource-saving technologies for growing broiler chickens // In the collection: Actual directions of innovative development of animal husbandry and modern technologies of food production. Materials of the international scientific-practical conference. Proc. Int. Sci. Prac. Conf. Persianovsky Settl.: Don State Agrarian University. 2020: 64-67 (In Russ.)
9. Semenchenko S.V., Zasemchuk I.V. Efficiency of broiler cage rearing at different stocking densities // Izvestiya Orenburgskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 3 (89): 315-318 (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46363758
10. Soshnev D. A., Trifanov A. V., Sokolov A. M., Plaksin I. E. Efficiency of broiler farming in a process module. Journal of Agriculture and Environment. 2022; 4(24): (In Russ.) https://doi.org/10.23649/jae.2022A24.06.
11. Soshnev D. A., Trifanov A. V., Bazykin V. I., Plaksin I. E. Results of experimental and production check of the operation of the technological module for growing broilers. AgroEkoInzheneriya = AgroEcoEngineering. 2022; 3(112): 121-129. (In Russ.) https://doi .org/10.24412/2713-2641-2022-3112-121-129
12. Methodology of energy analysis of technological processes in agricultural production. Moscow: VIM, TSNIIMEXH, VIESH. 1995. 96 p. (In Russ.)
13. Shpakov A.S., Prologova T.V., Volovik V.T. Agroenergetic analysis in specialized livestock farms. Moscow: V.R. Williams VIC. 2021. 96 p. (In Russ.) URL: https://new.ras.ru/work/publishing/authors/shpakov-a-s/
14. Bazarov E.I., Shirokov Y.A. Agrozooenergetics. Moscow: Agropromizdat. 1987 156 p. URL: https://www.studmed.ru/bazarov-ei-shirokov-yua-agrozooenergetika_723221c5d0b.html
15. Mishurov N.P. Bioenergetic assessment and main directions of energy intensity reduction in milk production. Moscow: Rosinformagroteh. 2010. 152 p.
16 Gorbatovsky A.V., Gorbatovskaya O.N., Timoshenko M.V. Bioenergetic efficiency of volume-planning and technological solutions in dairy cattle breeding: evaluation of variants, perspective models. Agrarnaya ekonomika = Agrarian Economics. 2022;(3):74-82. (In Russ.) https://doi.org/10.29235/1818-9806-2022-03-74-82
17. Lenkova, T.N., Egorova T.A. On the determination and correction of dietary levels of metabolizable energy for poultry. Ptitsevodstvo = Poultry Farming. 2022;11: 44-48 (In Russ.) https://doi .org/ 10.33845/0033 -3239-2022-71-11 -44-48
18. Valge A.M., Dzhabborov N.I., Eviev V.A. Fundamentals of statistical processing of experimental data for research in mechanisation of agricultural production with examples in STATGRAPHICS and EXCEL. Saint Petersburg: IEEP. Elista: Kalmyk Univ. Publ. 2015: 140. (In Russ.)
Об авторах About the authors
Нозим Исмоилович Джабборов д-р техн. наук, профессор; ведущий научный сотрудник, Отдел агроэкологии в растениеводстве, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д. 3, п. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634, Россия. nozimjon-59@mail.ru ОЯСГО: https://orcid.org/0000-0001-8910-2625 Nozim I. Dzhabborov, DSc (Engineering), professor, leading researcher, Department of Agroecology in Plant Production, Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIM; 3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634, Russia nozimjon-59@mail.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8910-2625
Дмитрий Александрович Сошнев, ведущий инженер, Отдел агроэкологии в животноводстве, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д. 3, п. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634, Россия. soshnevdima@mail.ru ОЯСГО: https://orcid.org/0000-0001-7891-8397 Dmitry A. Soshnev, leading engineer, Department of Agroecology in Livestock Production, Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIM; 3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634, Russia. soshnevdima@mail.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7891-8397
Алексей Валериевич Трифанов, канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, Отдел агроэкологии в животноводстве, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д. 3, п. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634, Россия trifanovav@mail.ru, ОЯСГО: https://orcid.org/0000-0002-3503-6148 Alexey V. Trifanov, Cand. Sc. (Engineering), Assistant Professor, leading researcher, Department of Agroecology in Livestock Production, Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIM; 3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634, Russia trifanovav@mail.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3503-6148
Заявленный вклад авторов Н.И. Джабборов- научное руководство, формулирование концепции решения, моделирования процесса Д.А. Сошнев - анализ литературных источников, моделирование процесса, расчёт и анализ показателей А.В. Трифанов - постановка задачи, формулировка выводов Authors'contribution N.I. Dzhabborov - scientific guidance, solution concept formulation, process modeling D.A. Soshnev - literature analysis, process modeling, calculation and analysis of indicators A.V. Trifanov - problem statement, formulation of conclusions
Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов Conflict of interests The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи к публикации All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.
Статья поступила в редакцию: 22.11.2023 Received: 22.11.2023
Одобрена после рецензирования: 19.12.2023 Approved after reviewing: 19.12.2023
Принята к публикации: 26.12.2023 Accepted for publication: 26.12.2023
Аналитическая статья УДК 636.4; 502.13
СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ КЛИМАТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГАЗОВ НА
СВИНОФЕРМАХ
Валентин Игоревич Базыкинн
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
нуа1епйп-Ьа2укт@таП .ги
Аннотация. По данным ФАО на животноводство приходится 14,5% антропогенных выбросов климатически активных (парниковых) газов. Отрасль свиноводства является вторым по величине источником выбросов этих газов в секторе животноводства. Цель исследования - изучение факторов, влияющих на уровень выбросов двуокиси углерода (С02), метана (СН4), закиси азота (N20) и аммиака (КН3) животными и навозом в животноводческих помещениях и рассмотрение возможных технико-технологических решений для снижения этого уровня при содержании свиней. Были проанализированы существующие технологические решения и приемы в рассматриваемой области для определения перспективных направлений работ и применен метод поисковых исследований. Выполнен обзор литературных источников, отражающих результаты исследований выбросов парниковых газов на свинофермах. Объем эмиссии газов из свиного навоза имеет тенденцию к росту пропорционально увеличению сроков его накопления в ваннах системы удаления навоза из животноводческих помещений. Уровни эмиссии С02, СН4, К20 и КН3, могут изменяться под воздействием нескольких факторов, таких как технология и условия содержания животных, система удаления навоза и состав рациона. Рационально использование разделения навоза на твердую и жидкую фракции, что позволяет снизить
