CC BY
22
УДК 631.365.25: 633.853.494
ТЕХНИЧЕСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМБИКОРМОВ В ХОЗЯЙСТВАХ НА ПЕРИОД 2015-2020 ГОДЫ
В.И. Сыроватка А.С. Комарчук
Представлено состояние мирового рынка комбикормов, особенность производства комбикормов в хозяйствах и разработки системы машин, технологические и технические возможности снижения удельных затрат энергии на производство комбикормов.
Ключевые слова: особенности системы машин, поточные линии баротерми-ческой обработки комбикормов, удельные затраты энергии, комплекты оборудования и машины.
1. Мировой рынок комбикормов - Рынок комбикормов стабильно растет на 3-4% в год пропорционально двум ключевым факторам - росту численности населения и повышения потребления им животноводческой продукции (табл.1) [1]. По данным ФАО, в начале XXI века ожидается следующая модель потребления продовольствия: для развитых стран в среднем 800кг зерна на человека в год - 100-150 кг в виде хлеба, круп и др. и 650-700 кг в переводе на мясо, яйцо, молоко и пр.; для бедных - 200 кг зерна на человека в год в виде хлеба [2].
Таблица 1. Соотношение темпов роста численности населения планеты, индустрии производства комбикормов и уровня потребления животноводческой продукции
Год Население, млрд. Производство комбикормов, млн. т Потребление животных продуктов в переводе на мясо, на душу населения, кг
1980 4,5 370 82
1985 4,9 440 90
1990 5,3 537 101
1995 5,6 590 105
2000 6,1 591 97
2005 6,4 614 96
2010 6,8 714 98
В 2008г. в мире производилось 28г белка на человека в сутки: в Европе 62г, в Азии - 20, в Африке - 11,3, в Америке - 75, в Океании - 164, в России -44г. Производство мяса на человека составило 36,9 кг/год, в России 42,1 кг, в
Европе - 69, в Америке - 97, в Африке - 11,6, в Беларуссии - 88, в Китае - 49 кг/год.
В решении мясной проблемы ведущая роль принадлежит свиноводству. Из произведенных в мире в 2008г. 279 млн.т. мяса на долю свинины пришлось 103 млн. т - 36,8%. В Китае произведено 47208 тыс. т., в Америке - 10462, в Германии - 5111, в Испании - 3487, в Бразилии - 3015, в России - 2042 т. На одного жителя Дания произвела 308 кг свинины, Нидерланды - 79, Испания -76, Германия - 63, Канада - 57, Беларусь - 40, Россия - 14,4 кг.
Мировой объем рынка комбикормов в настоящее время составляет 714 млн. т.; 10 крупнейших компаний производят 65 млн. т комбикормов в год; 3800 комбикормовых заводов производят 80% общего объема продукции; это означает, что каждый завод производит в среднем 150 тыс. т/год комбикормов, 500 т/день. Производительность завода при работе в одну смену 70 т/ч, а в две -35 т/ч (табл.2).
Таблица 2. Производство комбикормовой продукции в странах-лидерах по ее производству, тыс.т
Страны 1999 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г.
ЕС 125 046 151 940 153 390 147 574 146 125
Китай 55 700 93 189 105 900 106 960 108 940
США 140 900 152 700 154 500 148 800 155 275
Бразилия 30 400 53 600 59 000 58 400 60 400
Мексика 19 922 25 566 26 200 27 000 27 300
Япония 24 000 24 048 24 138 23 906 23 855
Россия 8 200 12 800 14 700 16 500
Ежегодно увеличивается мировой объем производства зерна кукурузы, сои и пшеницы и в 2012 году составит 1717 млн. т.
В США работает 6363 комбикормовых завода, причем 80% комбикормов производится в хозяйствах по производству животноводческой и птицеводческой продукции на базе собственного фуражного зерна и промышленных добавок. Такая система исключает затраты на перевозки сырья к заводам, комбикормов обратно и обеспечивает снижение себестоимости комбикормов в 1,5-2,0 раза, а также надежное снабжение животных свежими комбикормами.
В России на кормовые цели в 2010г. использовано 36,1 млн. т зерна, а в 2011г. произведено 17,8 млн. т. комбикормов. В стране начали производить белково-витаминные и минеральные корма - БВМК. В 2011г. Их произведено 181 тыс. т, а премиксов 124 тыс. т., но все биологически активные вещества для премиксов поступают из-за рубежа, а для производства БВМК закупают 80% сырья [3].
Комбикормовые заводы в 1990г. выпускали 34 млн. т комбикормов, они переданы в частную собственность и загружены на 30-50% (рис. 1).
Рис. 1. Производство комбикормов в России
Состояние сырьевой базы для выработки комбикормов с каждым годом улучшается. В урожайном 2009г. сборы зерна кукурузы возросли на 69%, сахарной свеклы - 86%, подсолнечника - 49%, сои - 80%, рапса - 57%. Тем не менее на кормовые цели сои требуется 5,1 млн. т, а валовой сбор - 1,7 млн. т; гороха убрано 1,5 млн. т, а требуется на кормовые цели 8 млн. т; используется 3,6 млн. т жмыха подсолнечника, 0,5 млн. т мелассы.
Следует отметить, что доля мяса птицы в общем балансе мяса всех видов увеличилась. Его удельный вес в мясных ресурсах страны равен 42%, свинины - 33%, говядины - 22%, против 18, 34 и 43% в 1990г. соответственно.
В 2010г. производство свинины достигло 2,3 млн. т в убойном весе, в 2013г. его будет произведено 2,8 млн. т. С 2011г. по 2020г. промышленное производство свинины должно вырасти на 2,5 млн. т, на 155% в живом весе [4].
Расчет затрат на комбикорма для производства свинины выполнен к. с-х. н. В.П.Степановым и приведен в табл. 3.
Таблица 3. Ориентировочные затраты на комбикорма свинофермы мощностью 6 тыс. свиней в год
Группы животных Потребность комбикормов на год, т Стоимость 1 кг комбикорма, руб. Сумма, руб.
Основное поголовье (хряки,
свиноматки, рем. свинки, откармливаемый молодняк) 1915 т 8 15 320 000
Поросята-отъемыши 665 т 12 7 980 000
Поросята-сосуны 98 т 20 1 960 000
Всего: 2678 т/год - 25 260 000
Все затраты на комбикорма равны 25 260 000 руб. На одну голову свиней, выращенную и откормленную, живой массой 100 кг стоимость корма - 4210 руб. (25 260 000:6000 голов) или 42,10 руб. на 1 кг живой массы (4210 руб.: 100 кг). Средняя цена использованных промышленных комбикормов составляет 9390 руб/т. Стоимость комбикормов в ценах 2011г.
Для планового производства мяса в 2020 г. необходимо производить 95 млн.т. комбикормов в год. Требуется баротермическая обработка комбикормов для декстринизации крахмала, которого содержится в зерне 50-70 %.
2. Нейтрализация питательных веществ в сое и рапсе - В зерне сои содержится до 50% белка и 25% жира. Соя хороший зерновой компонент для производства комбикормов. Мировое производство сои - 260 млн. т в 2011г. В США производят до 100 млн. т., Бразилии - 50, Аргентине - 40, Китае - 17, Канаде - 3, России 1,7 млн. т. в год. Соя содержит ингибиторы, их до 10% от общего количества белка, которые нарушают слизистую оболочку желудка, уре-аза образует аммиак, отравляющий животных. Рапс содержит до 48% жира и более 30% белка. Тонна рапсового жмыха позволяет сбалансировать по белку и жиру 7 - 8 т. комбикормов. Однако в семенах рапса содержится эруковая кислота. В составе рапсового масла 56 - 65% эруковой кислоты. Она накапливается в организме, что вызывает нарушения в деятельности сердечнососудистой системы. Сою и рапс необходимо подвергать баротермической обработке в режиме: температура 250 - 3000С давление 8 - 12 МПа и экспозиция 30 - 60 с.
По прогнозу к 2020 году стоимость кормов в себестоимости животноводческой продукции достигнет 75 - 80%, против 50 - 60% в настоящее время.
В связи с этим необходимо принять самые эффективные способы обработки ингредиентов комбикормов, способствующие максимальному использованию питательных веществ и минимальным удельным затратам комбикормов.
3. Перспективные решения - Исходя из мировых тенденций развития энергетики необходимо переводить процесс баротермической обработки в более высокую область фазовой диаграммы системы P, t - давления, температуры (рис. 2).
Рис 2. Области применения уравнений состояния Международной системы в р^ - диаграмме; К - критическая точка
В рД диаграмме фазового состояния воды рабочий процесс тепловой обработки комбикормов смещен от нулевой к критической точке (3740С). Это участок зоны перегретого пара с параметрами температуры 300-3740С, давления 12-21 МПа и экспозиции обработки 30 -60 с.
Сместить рабочий процесс баротермической обработки комбикормов в зону перегретого пара к критической точке диаграммы P, t фазового состояния воды с параметрами 300-3740С, давлении 12-21 МПа и экспозиции обработки 30-60с (рис. 3) позволит:
1. Исключить высокозатратные несовершенные процессы: экспандирова-ние, экструдирование, гранулирование и др.
2. Упростить структурную схему поточных линий по производству гранулированных кормов, что снизит в несколько раз энергоемкость и металлоемкость.
3. Использовать отработанный пар (120-1500С) на предварительную тепловую обработку сои, рапса, зернового сырья, а также мелассы, жира и др. добавок.
Рис. 3. Линия баротермической обработки комбикормов: 1-приемный бункер, 2-теплообменник, 3-бункеры для сыпучих и жидких добавок, 4-дозаторы, 5-сборный транспортер,
6-реактор баротермической обработки комбикормов,
7-рабочий орган реактора,
8-тепловой затвор загрузки,
9-тепловой затвор выгрузки, 10-охладитель,
11-механизм дозированной подачи атмосферного воздуха, 12-перфоратор, 13-механизм регулирования количества отбора теплоносителя, 14-тепловая магистраль, 15-циклон, 16-вентилятор.
4. Применять малоемкостные поточные автоматизированные линии по производству обезвреженных, экологически чистых рассыпных гранулированных, лечебных кормов, а также вспученного фуражного зерна.
Линия баротермической обработки комбикормов [5] работает следующим образом (рис. 3). Исходное сырье загружают в приемный бункер 1 с теплообменником 2, а сыпучие и жидкие добавки в бункеры 3, откуда заданная доза каждого компонента дозаторами 4 подается на сборный транспортер 5 и далее через тепловой затвор загрузки 8 вся масса загружается в реактор 6, в который поступает в необходимой дозе вода и пар, где с помощью рабочего органа 7 происходит кондиционирование, гомогенизация (однородная смесь) при температуре до 3000С, в зависимости от заданного уровня декстринизации крахмала, и одновременное перемещение обрабатываемой смеси в сторону теплового затвора выгрузки 9 посредством которого её выгружают в охладитель 10, куда также подают атмосферный воздух, регулируемый механизмом дозированной подачи атмосферного воздуха 11 за счет полностью или частично открытой задвижки, который равномерно распределяется по всей длине охладителя перфоратором 12 и охлаждает обработанную массу, а нагретый от охлаждаемой массы воздух (теплоноситель), при включенном вентиляторе 16 циклона 15 и посредством механизма для регулировки количества отбора теплоносителя 13, также полностью или частично открытого, по тепловой магистрали 14 направляют из охладителя 10 в теплообменник 2.
Процесс нагрева и охлаждения комбикормов регулируют количеством отбора теплоносителя и дозированной подачей атмосферного воздуха так, чтобы температура охлажденных готовых кормов была в пределах 1 30-40° С. За счет температуры теплоносителя нагревается поверхность теплообменника 2 и непрерывно поступающее исходное сырье, которое со всех сторон омывает наружную подогретую поверхность теплообменника, постоянно перемещаясь сверху вниз, подогревается до 1 70-800 С. Мелкие частицы гранул комбикорма, которые засасываются вентилятором 16 из охладителя 10, проходят через механизм для регулирования количества отбора теплоносителя 13, тепловую магистраль 14 и теплообменник 2, оседают в циклоне 15 и подаются в приемный бункер 1 на повторную переработку. Образовавшийся конденсат с устройства для сбора и слива 17 удаляют при неработающей установке.
Для повышения усвояемости комбикормов применяется последовательная баротермическая обработка: нормализация, экструдирование, экспандиро-вание и гранулирование. При этом удельные затраты энергии составляют 150200 кВт.ч/т. Причиной высокой энергоемкости является несовершенство процесса доведения температуры обрабатываемой массы до 180-1900С путем механического перетирания и давления в экструдере и грануляторе.
Снижение энергоемкости процесса баротермической обработки заменой поточной линии (нормализатор, экструдер, экспандер, гранулятор) на реактор, сообщенный с транспортером загрузки, а со стороны выгрузки - охладителем.
Линия обеспечивает поточную работу, позволяет снизить энергоемкость, металлоемкость, капиталоемкость, повысить производительность линии, а также качество комбикормов за счет более глубокого прогрева.
При высоких температурах и давлении скорость конвенционного теплообмена, а также его интенсивность увеличиваются, так как коэффициенты теплоотдачи на порядок выше и это позволяет заметно увеличить производительность установок, уменьшить размеры теплообменного оборудования при одинаковых тепловых нагрузка.
Предложенный реактор с загрузочным и выгрузным затворами в составе поточной линии одно из возможных решений.
4. Условия достижения поставленной цели
1. Объем производства зернофуража в животноводческом хозяйстве должен соответствовать потребности каждого компонента в рецептуре для планового поголовья животных и птицы. Одной из основных задач является увеличение объемов производства и совершенствование структуры зернофуражных культур.
2. Необходимо возобновить производство белково-витаминной травяной муки в каждом крупном хозяйстве, которая вводится в рационы в количестве 5-7%, причем она производится в течение всего лета из зеленой массы разнообразного состава.
3. Хозяйства, производящие комбикорма, должны иметь механизированные зерносклады для сушки и хранения всего годового запаса фуражного зерна.
4. Важным условием рентабельной работы комбикормовых цехов хозяйств является использование промышленных белково-витаминных и минеральных добавок (БМВД), которых вводится в рацион от 5 до 25%, но производить эти смеси в каждом хозяйстве не рентабельно. Их поставляют специализированные комбикормовые заводы.
5. Необходимо производить и включать в рационы вторичные ресурсы: сухой жом, патоку, мелассу, животный и растительный жир, рапс, мясокостную муку и др. Снизить содержание зерновых в рецептах с 90 до 40-50%.
6. Обеспечить комбикормовые заводы и цеха оборудованием отечественного производства. В настоящее время более 80% техники закупается за рубежом, её использование и ремонт обходится очень дорого.
7. Осуществить в стране своевременную реализацию инновационных технологий и техники, как составную часть развития науки - технического прогресса в отрасли. Для этого обеспечить систематическую реализацию научных разработок изготовление и испытание опытных образцов.
8. Обеспечить перевод на современные технологии с использованием котлов высокого давления (12-21 МПа и 300-3740С), что позволит резко ускорить процесс термообработки и снизить удельный расход теплоты.
5. Система машин по разделу «Комбикорма» - Предусматривается шесть машинных технологий и соответствующее им оборудование (табл.4).
Таблица 4. Система машин по разделу «Комбикорма»
Технологии Состав оборудования Произво- Установ- Число
производства дитель- ленная обслуж.
ность, мощность, персонала,
т/ч кВт чел.
2 3 4 5 6
Рассыпные и гранули- Поточная линия 5 200 1 в смену
рованные комбикорма ПЛ-10 10 300 1 в смену
ПЛ-20 20 500 2 в смену
Рассыпные комбикорма ПЛ-09 30 700 2 в смену
Установка 2-4 150 2 в смену
Плющение высоко- 6-10 50 2 в смену
влажного фуражного Установка 15-20 100 2 в смену
зерна
Вспученное фуражное ПЛВЗ-5 5,0 60 1 в смену
зерно
Производство Поточная линия ПЛК-2 2,0 60 2 в смену
лечебных комбикормов Передвижная ветеринар-
ная установка ПВУ-1 1,0 30 2 в смену
Корма искусственной АВМ-2,5 2,5 100 3 в смену
сушки АВМ-1,5 1,5 80 3 в смену
Мясокостная мука УМК-1 1,0 120 3 в смену
Выводы
1. В проекте системы машин на 2015-2020гг. предложены технологии производства комбикормов в хозяйствах, чем могут воспользоваться специалисты хозяйств и руководители с-х производства.
2. Система машин успешно применялась в СССР и сейчас реализуется в странах с плановой экономикой.
В рыночных условиях каждая строительная фирма и производящая оборудование предлагает проект с комплектом оборудования, которое производится в любой части земного шара; по крайней мере, такая практика при строительстве заводов для производства комбикормов.
3. Отечественного оборудования для производства комбикормов выпускается 10-15%. Составлять комплекты машин для отечественных технологий из импортного оборудования работниками НИИ бессмысленно.
4. Система машин предусматривает систематическое совершенствование технологий и обновление техники, что в сложившейся структуре сельского хозяйства невыполнимо.
5. Перспектива развития систем баротермической обработки комбикормов усматривается в переводе этого процесса в зону критической точки диаграммы P, t фазового состояния воды с параметрами 300-3740С, давлении 12-21 МПа и экспозиции обработки 30-60с.
Литература:
1. Анализ мирового рынка комбикормов // Комбикорма. - 2011. - №8. - С. 26-27.
2. Мысик, А.Т Производство продукции животноводства в мире и отдельных странах // Зоотехния. - 2011. - №1. - С. 2-6.
3. Статистические материалы и результаты исследований развития агропромышленного производства России. - М.: Россельхозакадемия, 2012.
4. Свиноводство - 2011 // Комбикорма. - 2011. - №8. - С 5.
5. Пат. 2429730 РФ. Линия баротермической обработки концентрированных кормов / В.И. Сыроватка, А.С.Комарчук, Н.В.Обухова, Т.В.Комарчук. - №201010912/13; Заявлено 11.03.10; Опубл. 27.09.11.- 4 с.
Сыроватка Владимир Ивнович, академик Россельхозакадемии, заведующий отделом Комарчук Артем Сергеевич, инженер
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Рос-
сельхозакадемии
Тел. 8 (4967) 67-99-67
E-mail: vniimzh@mail.ru
The condition of the world market feeds, a feature -Trial production feed in the farms and the development of machines, technical and technological potential for reducing specific energy consumption for production of animal feed.
Keywords: Features of the system of machines, production lines barotermicheskoy feed processing, unit costs of energy and car kits.
УДК 631.223.6:628.89.001.891
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНИКА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА В СВИНОВОДСТВЕ
Н.Н.Новиков
В статье даны характеристики современных технологий и оборудования микроклимата, применяемых на свиноводческих фермах. Упомянуты проблемы, возникающие на фермах при использовании некоторых типов импортной техники.
Ключевые слова: микроклимат, технологии, оборудование, свиноводство.
Ресурсосберегающие технологии и оборудование микроклимата в свиноводстве должны обеспечить нормативные параметры воздушной среды внутри помещений, защитить окружающий воздух от загрязняющих выбросов, обеспечить экономное расходование энергоресурсов.
