CC BY
21
УДК 637.1.023
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА НА ПАСТБИЩАХ
Владимир Александрович Шилин, к. техн. наук, профессор Ольга Александровна Герасимова, к. техн. наук, ст. преподаватель
ФГБОУ ВО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки
Описан опыт по совершенствованию технологической линии первичной обработки молока, с целью повышения его качества. Предложено оборудование для термизации и охлаждения молока. Представлены результаты производственных испытаний. Разработанная технологическая линия обеспечивает снижение затрат энергии на 27%, при этом удельные энергозатраты составили 3,27 МДж/кг, по исходной технологии 5,19 МДж/кг. После первичного охлаждения естественным холодом температура молока составила 14...14,1 °С, а в процессе тепловой обработки количество вредных микроорганизмов снизилось до 190 тыс./мл.
Ключевые слова: животное, молоко, пастбищный комплекс технология, первичная обработка, качество, термизация, охлаждение.
Введение
В настоящее время в связи с введением санкций становится все более актуальным вопрос об импор-тозамещении. Одновременно с этим молочная отрасль АПК РФ, и Псковской области в частности, переживает трудный период, связанный с сокращением поголовья, переориентацией на новые формы собственности и отсутствием материальных средств.
В сложившейся ситуации при введении Технического регламента на молоко и молочную продукцию [1] увеличения производства высококачественного молока в летний период можно добиться использованием земельных угодий, отведенных под пастбища. Ведь имея в
Псковской области 234,4 тыс.га пастбищ, используется только 70,32 тыс.га. При этом наукой доказано, что при надое свыше 3500 кг молока животных можно содержать только на пастбищном корме [2].
Обобщение опытов, проведенных в пяти странах ЕС на 208 стадах, показало, что при пастбищном содержании среднесуточный удой коров был на 10.. .19 % выше, чем при стойловом содержании, и составил 21.28 кг молока на 1 голову. По данным Института экономики фермерских хозяйств Германии, себестоимость пастбищного корма на 40 % была ниже, чем силоса, приготовленного из трав, и в 2 раза меньше себестоимости сена [3].
Опыт работы предприятий региона также показывает [3], что отсутствие выпаса и выгула приводит к повышению затрат на производство молока, к сокращению продуктивного долголетия животных (до 2,5...2,7 лет), к уменьшению выхода телят на 100 коров (до 75.77 голов).
Проведенный в хозяйствах Псковской области анализ позволяет сделать следующий вывод, что при содержании животных на пастбище, т.е постоянном нахождении коров в естественных условиях, улучшается качество молока по содержанию белка и витаминов, а также уменьшается яловость дойного поголовья.
Важным фактором для развития скотоводства является то, что Псковская область имеет значительные конкурентные преимущества в виде благоприятных климатических условий для произрастания луговых растений и наличия больших площадей, пригодных для пастбищного содержания крупного рогатого скота, которые необходимо эффективно использовать.
Цель исследования - повышение качества и количества молока-сырья, производимого на пастбищных комплексах, за счёт снижения бактериальной обсемененности путём совершенствования средств механизации линии доения и первичной обработки молока, а также оптимизации ее параметров и режимов работы для достижения высших мировых стандартов по состоянию продукции.
Задачи исследования:
- подтвердить при практическом внедрении режимы работы линии первичной обработки молока, апробировать разработанные для неё конструктивно-технологические параметры;
- сравнить полученные данные работы линии первичной обработки молока с фактическими показателями, получаемыми в хозяйствах, и выявить наилучший вариант.
Объекты и методы
Одной из важнейших задач производства молока в летний период на пастбищных комплексах является увеличение надоев, но наиболее важным является сохранение качества молока.
Методологическую основу исследований составили системный и структурный анализ, методы математической статистики и сравнительного эксперимента. Аналитическое описание технологических процессов выполнялось с использованием законов и методов классической механики и математического анализа. Производственные испытания проводились с использованием частных методик, обработка экспериментальных исследований осуществлялась на ПЭВМ с использованием программ Statgraphics Plus, КОМПАС 3D LT V12, Excel.
Результаты и их обсуждение
С целью сохранения вкусовых и питательных свойств молока нами была разработана поточно-технологическая линия (ПТЛ) первичной обработки молока для усло-
вий пастбищ, приведенная на рисунке 1.
Предлагаемая ПТЛ доения и первичной обработки молока предполагает с учетом экологических особенностей: подготовительные операции и доение коров на доильной установке УДС-3Б с увеличенным диаметром молокопровода и доильных шлангов; очистку молока в проточной фильтрующей системе, включающей в том числе и очистку от бактериальной обсемененности воздействием ультразвука; термиза-цию молока с температурой 63 °С и выдерживанием 30 с; первичное охлаждение в установке с применением естественного холода до 14...14,1°С; доохлаждение и кратковременное хранение в мобильном резервуаре температурой 4...6°С в течение 4.5 часов; транспортировку молока в культурную зону со скоростью 10.12 км/ч с одновременным охлаждением.
Система получения высококачественного молока в условиях пастбищ функционирует следующим образом. Вакуум создается водо-кольцевым вакуумным насосом 5 с электродвигателем 3, работающим от генератора 2 дизельной станции 1. Работа насоса происходит в автоматическом режиме с помощью преобразователя частоты 4. Коровы заходят в станки доильной установки 7. Производится подмыв и массаж вымени, одевание доильных стака-
нов, от которых молоко поступает в молокопровод 8. Далее оно молочным насосом 11 прокачивается через фильтр 12 бактериальной очистки и направляется в резервуар для терми-зации молока 13 с рекуператором 10. Обработанное термизатором молоко поступает в установку охлаждения естественным холодом 15, охлаждается и собирается в резервуаре непосредственного охлаждения 16.
Нагрев теплоносителя осуществляется от гелиоустановки 14 в солнечную погоду, а при недостаточности солнечной энергии подключается электронагреватель 17.
Разработанная линия предполагает транспортировку молока по молокопроводу диаметром 52 мм с целью снижения затрат энергии на преодоление сопротивления движению и образование молочных пробок; очистку молока от механических и бактериальных примесей фильтром; повышение сортности молока термизатором [4] на 52..55%; охлаждение молока естественным холодом до 14°С [5] непосредственное доохлаждение до 4°С и хранение в мобильном резервуаре.
Производственные исследования проводили в летний период в реальных условиях на пастбищных комплексах СПК «Родина» и СПК «Красное Знамя», ООО «СПК-колхоз Маевский» Новосокольнического района, ОАО «Племзавод Уд-райское» (рис. 2).
Рис. 1 - Технологическая линия доения и первичной обработки молока
Рис. 2- Установка для термизации молока на пастбищном комплексе ООО «СПК-колхоз Маевский» Новосокольнического района Псковской области
В проводимых производственных исследованиях предварительно использовались ранее обоснованные оптимальные конструктивно -
режимные параметры разработанной установки для термизации молока на пастбищных комплексах [8]. Также измерялась температура молока до и после тепловой обработки, контролировалась температура нагрева теплоносителя, затем определялись суммарные затраты тепловой энергии на процесс термизации молока.
При исследованиях установки для термизации молока с рекуператором в составе технологической линии по первичной обработке молока на пастбищных комплексах были получены следующие результаты.
В процессе тепловой обработки наблюдалось значительное снижение количества вредных микроорганизмов (табл. 1)
Табл. 1 - Результаты апробации разработанного оборудования для первичной обработки молока
В результате производственной апробации подтвердилась работоспособность установки для терми-зации молока, отказы и поломки отсутствовали.
Следующей после термизации наиважнейшей задачей получения высококачественного молока является его быстрое охлаждение. Для проведения этого процесса нами была разработана установка для охлаждения молока естественным холодом [7]. Программой производственных испытаний было предусмотрено определить технологические показатели процесса охлаждения молока в процессе доения, а также оборотной воды, используемой для охлаждения. Установка для охлаждения молока естественным холодом прошла производственную проверку на пастбищном комплексе ЗАО «Великолукское» Великолукского района.
Установка состоит из змееви-кового теплообменника и системы воздушно-капельного охлаждения оборотной воды. Змеевиковый теплообменник был выполнен из трубы нержавеющей стали диаметром 32 мм и помещен в аккумулятор холода с оборотной водой. Аккумулятор холода имел теплоизоляционный слой. Теплообменник посредством патрубков соединялся с молокопрово-дом доильной установки. Промывка осуществлялась совместно со всем доильным оборудованием.
Технологический процесс осуществлялся следующим образом. Под действием разряжения, создаваемого вакуумным насосом, молоко из вымени коровы через доильные аппараты поступает в молокопровод, а затем в установку для охлаждения молока естественным холодом и направляется в емкость для доохлаж-дения и хранения молока. При про-
Технология
без теп- с установ-
Показатель ловой кой для
обработ- термиза-
ки ции
Затраты тепловой энергии на процесс, МДж - 1,02 до 1,28 МДж
Количество
вредных микроорганизмов, тыс./мл. 500.550 180.190
хождении молока через теплообменник оно охлаждается, т.к. последний находился в аккумуляторе холода с артезианской водой. В верхней части аккумулятора расположена система воздушно-капельного охлаждения воды, в состав которой входят: распылитель, соединенный трубопроводом с аккумулятором холода и центробежный трехпозиционный вентилятор. Сама система выполнена в форме градирни, поэтому распыляемая форсункой вода охлаждается в процессе распыления и направляется в аккумулятор естественного холода. Для интенсификации процесса охлаждения воды и служит вентилятор. Также в нижней части конуса по кругу в три ряда сделаны отверстия для поступления воздуха, с возможностью регулирования жалюзями. В результате воздушно-капельного теплообмена вода в аккумуляторе естественного холода поддерживается на уровне 10,2.. .10,4 °С. Для чего использовались следующие рациональные конструктивные параметры камеры: диаметр отверстий распылителя 1,1.1,2 мм; скорость воздушного потока 0,56.0,58 м/с; давление в системе распыления воды 0,126.0,129 МПа при производительности 1,2 м3/ч.
Предлагаемый технологический процесс сравнивали с технологическим процессом, основанным на использовании холодильных машин, когда охлаждение молока производится предварительно в пластинчатых теплообменниках АДМ.13.000. Сравнение производили на основе замера энергетических показателей.
Для характеристики процесса определяли такие показатели, как производительность, потребляемая мощность и температура.
Производительность охладителя определяли путем замера количества охлажденного молока в единицу времени. Общую потребную мощность измеряли анализатором качества электроэнергии ЦМО 96 S. Замеры температурных параметров производили с помощью микропроцессорного двухканального измерителя 2ТРМО с термометрами сопротивления.
Результаты апробации установки для охлаждения молока естественным холодом приведены в табл. 2.
Табл. 2 - Результаты апробации установки для охлаждения молока естественным холодом
Технология
с установ-
Показатель применяемого оборудования базовая с резервуаром РПО- 1,6 кой для охлаждения молока естественным холодом
Производительность при охлаждении в потоке, м3/ч - 0,8
Рабочая поверхность теплообмена, м2 3,2 2,4
Продолжительность охлаждения до 14 °С, ч 2.2,5 0,3...0,5
Температура воды в аккумуляторе холода, °С - 10,2____10,4
Расход охлаждающей воды, м3/ч - 2.2,5
Производственные исследования (рис. 3) установили, что в разработанной установке охлаждение молока происходит наиболее эффективно и с наименьшими затратами энергии.
Установка для первичного охлаждения полок а
Рис. 3 - Технологический процесс первичного охлаждения и доохлаждения молока на пастбищном комплексе ООО «СПК-колхоз Маевский»
На оригинальные виды оборудования составлены проекты исходных технических требований с перспективой их введения в «Систему машин для комплексной механизации для пастбищного животноводства до 2020 г».
Экспертные комиссии базовых хозяйств, в которых проводили производственные исследования средств механизации, признали конструкции установок перспективными и пришли к выводу о целесообразности их дальнейшего применения в технологических процессах производства молока на пастбищных комплексах.
Выводы
1. Одним из способов обеспечения качества молока и повышения продуктивности КРС в летний период является организация пастбищного содержания.
2. Географические и климатические факторы Северо-Западного региона в полной мере соответствуют этой возможности.
3. Выполненные исследования позволили произвести и апробировать ряд установок для условий пастбищ, наиболее перспективными из которых являются: усовершенствованная доильная установка, термиза-тор молока, установка для охлаждения молока с использованием естественного холода.
4. В целом это позволило создать более совершенную ПТЛ, прошедшую производственную проверку.
Список литературы
1. Технический регламент на молоко и молочную продукцию [Электронный ресурс]: от 12.06.2008 N 88-ФЗ (ред. от 22.07.2010) // СПС КонсультантПлюс, по договору. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
2. Обоснование эффективных технологий производства молока в летний период на фермах в зональном разрезе: метод. рекомендации. - М.: ЦНТИПР Госагропрома РСФСР, 1988. - 48 с.
3. Зотов А.А Инновационный путь развития в молочном животноводстве Северо-Запада / А.А. Зотов, В.В. Кремин // Ярославский агровестник. - 2013. - №7.
4. Резервуар для термизации молока в условиях пастбищ: патент на изобретение № 2536968 Рос. Федерация: А23С3/02 / В.А. Шилин, О.А. Герасимова; заявитель и патентообладатель Великолукская гос. с.-х. академия. - № 2012119777/10; заявл. 14.05.2012; опубл. 27.12.2014.
5. Установка для первичного охлаждения молока: патент № 2446679 Рос. Федерация: А23С3/02 / Герасимова О.А., Лобачев А.В.; заявитель и патентообладатель Великолукская гос. с.-х. академия. - № 2009149787/13; заявл. 31.12.2009; опубл. 10.07.2011.
6. Герасимова О.А. Первичная обработка молока на пастбищных комплексах // О.А. Герасимова. - Вестник Бурятской ГСХА. - 2015. - №3.
7. Шилин В.А. Герасимова О.А. Охлаждение молока на пастбищах // Сельский механизатор. - 2011. - №5 - С. 27.
E-mail: [email protected]
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, Великолукская ГСХА
Тел.: (81153) 7-28-51
УДК 621.357
К ВЫБОРУ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗОЛОТНИКОВ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ
Елена Михайловна Юдина, к. техн. наук, доцент кафедры «Эксплуатация МТП» Михаил Реминович Кадыров, к. техн. наук, доцент кафедры «Ремонт машин и материаловедение»
ФГБОУВО «Кубанский ГАУ», Россия, г. Краснодар
Рассмотрены методы восстановления золотников гидрораспределителя гальваническими покрытиями. Предложены параметры технологического процесса восстановления золотников нанесением композиционных гальванических покрытий на основе железа.
Ключевые слова: золотник, гальваника, покрытие, железо, дисперсная фаза, суспензия.
Введение
В техническом оснащении агропромышленного комплекса Российской Федерации в настоящее время задействованы тракторы и сельскохозяйственные машины, фи-
зически и морально изношенные. Крупные агропромышленные предприятия, имеющие достаточные финансовые возможности, приобретают дорогостоящую импортную технику, тогда как небольшие хозяйства
