CC BY
10УДК: 664.6/.7:662.76 doi: https://doi.org/10.36107/spfp.2020.204
Технология микронизированных хлопьев для престартерных, стартерных комбикормов с использованием очищенного биогаза
Остриков Александр Николаевич
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
Адрес: 394036, город Воронеж, пр-т Революции, дом 19
E-mail: ostrikov27@yandex.ru
Василенко Виталий Николаевич
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
Адрес: 394036, город Воронеж, пр-т Революции, дом 19
E-mail: vvn_1977@mail.ru
Фролова Лариса Николаевна
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
Адрес: 394036, город Воронеж, пр-т Революции, дом 19
E-mail: fln-84@mail.ru
Драган Иван Вадимович
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
Адрес: 394036, город Воронеж, пр-т Революции, дом 19
E-mail: fln-84@mail.ru
Сдерживающим фактором в развитии животноводства является применение зерновых смесей при кормлении животных. Это приводит к снижению привеса и конверсии комбикорма. При производстве комбикормов в России на долю зерновых культур приходится 66,2%, в Германии - 30%, во Франции - 43,7%, в США - 53%, в других странах ЕЭС - 38%. Выявляется важная проблема в комбикормовой промышленности, связанная с сокращением доли зерновых культур в сырьевых ресурсах. Россия по сравнению с развитыми странами отстает в производстве комбикормов как по объему, так и по ассортименту и качеству готового продукта. Сократить долю зерновых культур в комбикорме можно, только повысив его кормовую ценность. Один из способов повышения ценности зерновой смеси - микронизация: повышается переваримость крахмала, изменяется белковый комплекс зерна, инактивируются ингибиторы пищеварительного тракта, образуются ароматические вещества, которые улучшают вкусовые свойства зерна. Происходит пастеризация зерновой смеси, благодаря этому снижается уровень грибной микрофлоры на 99,5%. Благодаря тепловой обработке нативный крахмал становится модифицированным. Происходит увеличение соединения сахаров и декстринов в два-три раза. Возрастает до 35% степень клейстеризации. Это делает крахмал более доступным для организма животных, так как его гидролитическое расщепление повышается в два-пять раз. Но из-за отсутствия отечественного оборудования на комбикормовых заводах микронизация зерна применяется редко.
Ключевые слова: инфракрасная обработка, тепловая обработка зерна, плющение, переваримость, биотопливо, энергосбережение, зернобобовые культуры, корма
Введение
Одной из перспективных задач агропромышленного комплекса является решение проблем при кормлении молодняка сельскохозяйственных животных. От этого зависит рост, развитие,
приспособление к отрицательным факторам окружающей среды. Оказывается большое влияние и на последующую репродуктивность молодняка. При интенсивном ведении хозяйства на первое место выходит проблема сбалансированного и полноценного кормления. В них должны содержаться все важные компоненты питания, влияющие на
здоровье и репродуктивные функции животных. Чтобы решить проблему полноценного кормления животных, необходимо знать закономерности обмена веществ и переваримости комбикорма. Несбалансированный показатель снижает прирост живой массы животных, увеличивает расход самого комбикорма, что экономически невыгодно хозяйству (Афанасьев, Остриков, Василенко, Фролова, 2014a, с. 38-40; Surendra, Takara, Hashimoto, Hanal, 2014, p. 846-859; Афанасьев, Остриков, Василенко, Фролова, 2014b, с. 39-42; Vasilenko, Frolova, Mikhailova, Dragan, Tarkaeva, 2019, p. 575-576; Ostrikov, Ospanov, Vasilenko, Muslimov, Timurbekova, Jumabekova, 2019, p. 28752905; Al Seadi, Drosg, Fuchs, Rutz, Janssen, 2013, p. 267-301).
Применение престартерных кормов позволяет решить ряд основных проблем отъемного периода: недостаток, атипичность и низкая активность пищеварительных ферментов (например, амилазы) при переходе на твердые корма; деструктивные морфологические изменения кишечного эпителия - снижение сорбции питательных веществ вследствие перехода с молока на твердые корма; недостаточный уровень желудочной секреции; отсутствие иммуноглобулинов и седативных факторов молока; низкое потребление корма; приучение к новому рациону; отъемный стресс; заболевания отъема (кишечные расстройства, анемии, респираторные болезни) (Кочанов, 2014a, с. 178; Селезнева, Ижболдина, 2016, с. 17-24; Справочник свиновода, 2007, с. 271; Афанасьев, Остриков, Василенко, Фролова, Мануйлов, 2017, с. 33-38).
В последние десятилетия большое значение уделяется изучению и внедрению в комбикормовой промышленности различных методов тепловой обработки зерна, как одному из путей повышения эффективности его использования.
Тепловая обработка зерна считается одним из эффективных приемов в технологическом процессе при производстве комбикормов, позволяющим решить следующие задачи: улучшить поедаемость и вкусовые качества кормов, увеличить питательную ценность кормов с помощью расщепления труднопереваримых веществ, снизить внутренние энергозатраты организма животного на переваримость кормов, увеличить усвоение корма животными и коэффициент использования, снизить прочностные свойства зерновых, что позволит уменьшить расход энергии на измельчение корма при поедании,
улучшить водопоглотительную способность корма и так далее (Высокотемпературная микро-низация в производстве зернопродуктов, 2009, с. 222; Кочанов, 2013, с. 18-21; Кочанов, 2014Ь, с. 25-27; Линия производства престартерных комбикормов, 2015, с. 1-7; Кочанов, 2014а, с. 178; Способ микронизации зерна и устройство для его осуществления, 2016, с. 1-8; Варакин, Саломатин, Варакина, Саломатина, 2013, с. 12-14).
Микронизация зерновых культур является одним из эффективных способов тепловой обработки.
Сущность способа микронизации заключается в быстром нагреве зерна ИК-лучами до 170-180°С в течение 35-60 с в зависимости от вида зерна и его состояния. В результате за счет скоростного образования паровоздушной смеси из внутренней влаги зерна происходит его вспучивание. Зерно становится мягким и пластичным (Устройство для микронизации зерна, 2012, с. 1-7; Афанасьев, Мещеряков, Кочанов, 2014, с. 52-56; Афанасьев, Желтоухова, Кочанов, 2014, с. 6-10; Шевцов, Василенко, Евдокимов, 2004, с. 26-28; Остриков, Рудометкин, Василенко, 2002, с. 14-18). В таком состоянии оно легко плющится.
Экспериментальная часть
Одним из основных параметров, определяющих режим термообработки при ИК-нагреве зерна, является плотность падающего потока излучения.
На Рисунке 1 приведены температурные кривые зерна ячменя влажностью 12,7% при различных значениях плотности падающего потока излучения Е в процессе его ИК-обработки. Представленные на графике зависимости получены методом последовательного наложения ряда опытов, проведенных при одних и тех же значениях исследуемых параметров.
Анализ кривых показывает, что при ИК-обработке ячменя наиболее интенсивный нагрев зерновой массы происходит при плотности падающего потока излучения 20,5 кВт/м2.
В этом случае уже через 3 мин нагрева температура зерна достигала 200°С. Однако за этот промежуток времени при данном значении плотности падающего потока излучения происходит обгорание цветковых пленок зерна, что ухудшает его товарный вид.
у, °с 200 160 120 80 40
0 1 2 3 4 5
Рисунок 1. Температурные кривые зерна ячменя, полученные при различных значениях плотности падающего потока излучения в процессе ИК-об-работки: 1 - Е = 20,5 кВт/м2; 2 - Е = 16,3 кВт/м2; 3 - Е = 12,5 кВт/м2; 4 - Е = 8 кВт/м2.
Результаты полученных данных показывают, что при плотности потока излучения 16,3 кВт/м2, температуре нагрева зерна 170-180°С и длительности обработки 4 мин в зерне образуется максимальное количество декстринов (до 9,4%). При этом коэффициент переваримости белка практически не снижается по сравнению с его значением в исходном зерне.
Увеличение плотности падающего потока излучения до 20,5 кВт/м2, хотя и сокращает длительность обработки зерна до 3,5 мин, но приводит к некоторому уменьшению содержания декстринов в зерне (Таблица 1). При этом режиме обработки их количество в зерне снижается на 17,1% по сравнению с зерном, ИК-обработанном при Е = 16,3 кВт/м2.
Результаты и их обсуждения
Технологическая линия производства микрони-зированных хлопьев для получения стартерных и престартерных комбикормов на основе плющенных зерен включает следующее оборудование: бункеры зерновые 1; шнековые питатели 2; магнитный сепаратор 3; увлажнительную машину 4; бункер 5 для отволаживания зерна; пропари-ватель 6; агрегат обжарочный инфракрасный 7 (микронизатор); плющильную машину 8; сушилку-охладитель 9; бункер 10 для хлопьев; колонку 11 очистки от сероводорода; компрессор 12; колонку 13 очистки от углекислого газа; холодильник 14; колонну 15 регенерации воды; теплообменники 16 и 17; буферную емкость 18 и парогенератор 19.
Технологическая линия производства микрони-зированных хлопьев для получения стартерных и престартерных комбикормов с использованием очищенного биогаза (Рисунок 2) включает следующие технологические операции:
• контроль заданной производительности по исходному продукту посредствам питателя 2, установленного на выходе из приемного бункера 1;
• очистка зерна от металомагнитных примесей в магнитном сепараторе 3;
• увлажнение зерна в увлажнительной машине 4;
• равномерное распределение влажности по всему объему подаваемого зерна в отволажи-вателе 5;
• влаготепловая обработка зерна в пропарива-теле 6;
• микронизация пропаренного зерна в агрегате обжарочном инфракрасном 7 (микрониза-торе);
Таблица 1
Изменение содержания декстринов в зерне ячменя при ИК-обработке и коэффициента переваримости белка (in vitro) в зависимости от плотности падающего потока излучения
Режимы обработки ячменя
- Содержание декстринов в Коэффициент
Плотность падающего потока ИК- Длительность зерне, % переваримости белка, %
излучения, кВт/м2 облучения, мин
Зерно исходное - 1,1 77,8
8,0 6,0 8,7 70,8
12,0 5,0 9,2 72,4
16,3 4,0 9,4 76,4
20,5 3,5 7,8 77,2
• получение зерновых хлопьев в плющильном машине 8;
• сушка плющеных хлопьев и их охлаждение в сушилке-охладителе 9;
• хранение обработанного зерна в бункере 10;
• очистка исходного биогаза от сероводорода в колонке 11;
• компрессионное сжатие в компрессоре 12;
• очистка от CO2 в колонке 13;
• охлаждение воды в холодильнике 14;
• регенерация воды (очистка от CO2) в колонне 15 для последующей процесса абсорбции CO2 в колонке 13;
• промежуточный подогрев обогащенной СО2 воды в теплообменнике 16;
• нагрев воды в теплообменнике 17 до температуры испарения СО2;
• отвод очищенной от CO2 воды через теплообменник 16 и холодильник 14 в колонку 13;
• накопление очищенного биогаза в буферной емкости 19.
Примерный состав получаемого в ферментере биогаза: 50-60% метана (СН4); 35-45% углекислого газа (СО2); 50-150 ррт сероводорода (Н^); 1% кислорода (O2); ~ 1% азота (N2); ~ 1% водорода (H2). Для того чтобы биогаз не имел запаха и хорошо горел, необходимо удалить из него углекислый газ, сероводород, пары воды (Guilera, Andreu, Basset, Boeltken, Timm, Mallol, Morante, 2019, p. 1301-1308; Фролова, Василенко, Копылов, Дерка-носова, Михайлова, 2015, с. 163-67; Al Seadi, Drosg, Fuchs, Rutz, Janssen, 2013, p. 267-301; Aziz, Hanafiah, 2019, p. 847-857; Zhong, Chen, Rojas-Sossa, Isaguirre, Mashburn, Marsh, Liu, Liao, 2019, p. 1358-1370).
Проведенные во Всероссийском научно-исследовательском институте комбикормовой промышленности исследования по очистке биогаза от примесей показали необходимость его подготовки для последующего использования:
• в горелках парогенератора до следующего научно обоснованного состава: метана до 60%, H2S - до 20 мг/м3, паров H2O не более 9 мг/м3, СО2 - до 36%;
• в горелках микронизатора до следующего научно обоснованного состава: метана (СН4) - 85% об углекислого газа СО2 - 11% об., паров воды - 9 мг/м3 , сероводорода H2S - 20 мг/м3.
Комбинированная технологическая линия производства микронизированных хлопьев для стартерных и престартерных комбикормов для молодняка сельскохозяйственных животных с использованием очищенного биогаза (Рисунок 2) работает следующим образом: исходное зерновое
сырье из зернового бункера 1 шнековым питателем 2 через магнитный сепаратор 3 зерно подается в увлажнительную машину 4 до достижения влажности 20-25%. Увлажненное зерно выдерживают в бункер для отволаживания зерна (отволаживатель) 5 для равномерного распределения влажности по всему объему зерновой массы.
Далее увлажненное зерно направляется в пропариватель 6, в котором осуществляется влаго-тепловая обработка зерна в течение 10 мин при температуре 100-150°С, позволяющей повысить усвояемость корма до 85-88%. Пропаренное зерно подают на микронизацию в аппарат обжарочный инфракрасный 7. При включенном устройстве розжига очищенный биогаз по коллектору подается в горелки ГИК-8. В течение 40-90 секунд зерно или бобовые подвергают инфракрасному нагреву до температуры 95-125°С.
Рисунок 2. Технологическая схема линии производства микронизированных хлопьев для получения стартерных и престартерных комбикормов.
Под действием лучей зерно интенсивно нагревается изнутри, вспучивается, размягчается и растрескивается: 90% крахмала расщепляется до сахаров, повышается переваримость и усвояемость протеина, погибают токсичные грибы и патогенная микрофлора. В результате микро-низации зерна усиливается хлебный запах, улучшаются вкусовые качества, так как происходит желатинизация и декстринизация крахмала.
При микронизации нативный крахмал зерновых культур переходит в модифицированный. Происходит увеличение содержания Сахаров и декстринов в два-три раза. Возрастает степень клейстеризации до 35%. Это делает крахмал более доступным для животных, так как его гидролитическое расщепление повышается в два-пять раз.
Затем микронизированное зерно пропускают через вальцы плющильной машины 8 с зазором между вальцами 0,40-0,55 мм и получают зерновые хлопья.
В сушилке-охладителе 9 осуществляют сушку зерновых хлопьев при температуре 80-90°С и скорости сушильного агента 0,4-0,7 м/с при снижении влажности до 8-9%.
В зоне охлаждения сушилки-охладителя снижают температуру высушенных плющеных зерен до температуры окружающей среды атмосферным воздухом. Охлажденные микронизированные хлопья отводят в бункер 10, из которого они направляются на производство стартерных и престартерных комбикормов для молодняка сельскохозяйственных животных.
Для реализации процессов пропаривания, микронизации и сушки очистку биогаза следует осуществлять до содержания сероводорода 0,001%, углекислого газа 8-23%, влагосодержание 3-5%.
После очистки исходного биогаза от сероводорода в колонке 11 с помощью компрессора 12 под давлением 0,5 МПа с температурой 50-60°С и расходе 60 м3/ч подается в колонку 13 для очистки от СО2. В колонке 13 осуществляется процесс абсорбции СО2 охлажденной водой,
подаваемой из холодильника 14 в режиме противотока. Очищенный от СО2 биогаз направляется в фильтр-сепаратор 18 для получения биогаза с пониженным содержанием воды 3-5%. Подготовленный биогаз отводят в буферную емкость 19.
Обогащенную СО2 воду из колонки 13 регенерации H2O нагревают до 50°C сначала в теплообменнике 16 за счет рекуперативного теплообмена с очищенной от СО2 воды, а затем до 80°C в теплообменнике 17 за счет горячей воды, подготовленной путем теплообмена с отходящими газами из микронизатора 7. Испарившийся СО2 отводится из колонны 15, а очищенная вода сначала отводится в теплообменник 17, затем в холодильник 14 и далее в колонну 13 очистки от СО2 с образованием замкнутого термодинамического цикла.
Биогаз для работы экспериментальной установки отбирался на биостанции «Зазерье», принадлежащей Республиканскому Унитарному Предприятию НПЦ НАН Беларуси. Зерно и бобовые для рецептов комбикормов при контрольном откорме животных и птиц вырабатывалось партиями, по запросу животноводов. Общее количество зерна и бобовых, прошедшее инфракрасную обработку на экспериментальной линии для рецептов комбикормов контрольного откорма, приведены в Таблице 2.
При работе экспериментальной линии зерновое сырье подвергалось предварительному увлажнению с отлежкой в бункерах в течение 4-6 часов.
Рациональный режим инфракрасной обработки, зерна и бобовых, которые поддерживались в процессе работы на установке УМГ-70, приведены в Таблице 3.
Таблица 2
Количество микронизированного зерна и бобовых, выработанного на экспериментальной линии для опытных партий комбикормов
Вид зерна, бобовых Рецепт Животные % ввода в комбикорм Количество за период откорма, кг
Ячмень шелушенный СКР-1 55 1010
Кукуруза Телята 15 30
Ячмень шелушенный СКР-2 Поросята 66,5 9800
Кукуруза - 20 277
Пшеница Утята 32 443
Горох термообработанный СК-3 Поросята 10 210
Горох термообработанный СК-4 Поросята 10 260
Таблица 3
Режим обработки зерна и бобовых культур на экспериментальной установке УМГ-70
Вид зерна, бобовых культур Время обработки, с Температура зерна на выходе, °С Влажность, %
Пшеница 40-50 105 18,5
Кукуруза 45-65 120 19,5
Ячмень 50-55 110 19
Овес 40-45 100 20,5
Соевые бобы 65-90 130 13-14
Горох 45-60 115 12-13
Люпин 55-70 125 14
Выводы
Из изложенного можно сделать вывод, что оптимальное значение плотности падающего потока излучения при поджаривании зерна соответствует 16,3 кВ г/м2. При этом режиме обработки ИК-обработанный ячмень приобретает наилучшие качества.
Разработана ресурсосберегающая линия инфракрасной обработки зерна, бобовых культур для партий престартерных, стартерных комбикормов для молодняка животных и птицы с использованием очищенного биогаза из отходов животноводческих комплексов.
Литература
Афанасьев В.А., Желтоухова Е.Ю., Кочанов Д.С. Математическое моделирование процесса ми-кронизации зерна // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2014. № 3(61). С. 6-10. Афанасьев В.А., Мещеряков И.Б., Кочанов Д.С. Комплект оборудования для микрониза-ции зерна с последующим плющением // Комбикорма. 2014. № 10. С. 52-56. Афанасьев В.А., Остриков А.Н., Василенко В.Н., Фролова Л.Н. Мобильные комбикормовые заводы для развития малых и средних фермерских хозяйств // Кормопроизводство. 2014Ь. № 6. С. 39-42.
Афанасьев В.А., Остриков А.Н., Василенко В.Н., Фролова Л.Н. Разработка мобильной установки для приготовления кормолекарственных // Хранение и переработка сельхозсырья. 2014а. № 5. С. 38-40.
Афанасьев В.А., Остриков А.Н., Василенко В.Н., Фролова Л.Н., Мануйлов В.В. Оценка эффективности технологии получения зерновых хлопьев
для производства комбикормов для молодняка крупного рогатого скота // Кормопроизводство. 2017. № 6. С. 33-38.
Варакин А.Т., Саломатин В.В., Варакина М.А., Саломатина М.В. Молочная продуктивность коров и качество молока при использовании в рационах новых кормовых добавок // Зоотехния. 2013. № 2. С. 12-14.
Высокотемпературная микронизация в производстве зернопродуктов / под ред. С.В. Зверева. М.: ДеЛи принт, 2009. 222 с.
Кочанов Д.С. Анализ изменения температуры и влажности зерна в процессе его микрониза-ции // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2013. № 4(58). С. 18-21.
Кочанов Д.С. Влияние засоренности зерна на процесс микронизации // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2014Ь. № 2(60). С. 25-27.
Кочанов Д.С. Научное обеспечение процесса ми-кронизации зерновых культур и разработка технологии производства комбикормов из ми-
кронизированного зерна: дис..... канд. техн.
наук: 05.18.12, 05.18.01. Воронеж, 2014а. 178 с.
Линия производства престартерных комбикормов: пат. 2543271 Рос. Федерация. № 2013129162/13 / Афанасьев В.А., Петров Н.В., Трунова Л.А., Бехметьев Р.Д.; заявл. 25.06.13; опубл. 27.02.15, Бюл. № 6. 5 с.
Остриков А.Н., Рудометкин А.С., Василенко В.Н., Автоматическое управление и регулировка давления в зоне преждевременной обработки экструдеров // Автоматизация и современные технологии. 2002. № 8. С. 14-18.
Селезнева Н.В., Ижболдина С.Н. Использование престартерных и стартерных комбикормов при выращивании молодняка крупного рогатого скота // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2016. № 9. С. 17-24.
Способ микронизации зерна и устройство для его осуществления: пат. 2573376 Рос. Федерация.
№ 2014113307/13 / Некрашевич В.Ф., Корнилов С.В., Липин В.Д., Воробьева И.В., Силушин П.А.; заявл. 04.04.14; опубл. 20.01.16, Бюл. № 6. 5 с.
Справочник свиновода: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки Зоотехния / под ред. Г.М. Бажова, Л.А. Бахиревой, А.Г. Бажова. СПб.: Лань, 2007. 271 с.
Устройство для микронизации зерна: пат. 117268 Рос. Федерация. № 2012103206/13 / Силушин П.А., Некрашевич В.Ф., Корнилов С.В., Мамонов Р.А.; заявл. 30.01.12; опубл. 27.06.12, Бюл. № 18. 6 с.
Фролова Л.Н., Василенко В.Н., Копылов М.В., Дерканосова А.А., Михайлова Н.А. Оптимизация параметров процесса получения биотоплива методами математического моделирования // Вестник Международной академии холода. 2015. № 3. С. 63-67.
Шевцов А.А., Василенко В.Н., Евдокимов В.А. Алгоритм управления теплофизической сушильной установкой для термолабильных материалов // Автоматизация и современные технологии. 2004. № 7. С. 26-28.
Al Seadi T., Drosg B., Fuchs W., Rutz D., Janssen R. Biogas digestate quality and utilization // The Biogas Handbook Science, Production and Applications Woodhead Publishing Series in Energy. Ed. by A. Wellinger, J. Murphy, D. Baxter. Cambridge: Woodhead Publishing, 2013. P. 267301.
Aziz N.I.H.A., Hanafiah M.M. Life cycle analysis of biogas production from anaerobic digestion
of palm oil mill effluent // Renewable Energy. 2019. No. 145. P. 847-857. DOI: 10.1016/j. renene.2019.06.084
Guilera J., Andreu T., Basset N., Boeltken T., Timm
F., Mallol I., Morante J.R. Synthetic natural gas production from biogas in a waste water treatment plant // Renewable Energy. 2019. No. 146. P. 13011308. DOI: 10.1016/j.renene.2019.07.044
Ostrikov A.N., Ospanov A.A., Vasilenko V.N., Muslimov N.Zh., Timurbekova A.K., Jumabekova
G.B. Melt flow of biopolymer through the cavities of an extruder die: Mathematical modelling // Mathematical Biosciences and Engineering. 2019. Vol. 16. No. 4. P. 2875-2905. DOI: 10.3934/ mbe.2019142
Surendra K.C., Takara D., Hashimoto A., Hanal S. Biogas as a sustainable energy source for developing countries: Opportunities and challenges // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 31. No. 3. P. 846-859.
Vasilenko V.N., Frolova L.N., Mikhailova N.A., Dragan I.V., Tarkaeva D.A. Resource-Saving Press for Oil Extrusion from Plant Sources // Russian Engineering Research. 2019. Vol. 39. No. 7. P. 575576.
Zhong Y., Chen R., Rojas-Sossa J.-P., Isaguirre C., Mashburn A., Marsh T., Liu Y., Liao W. Anaerobic co-digestion of energy crop and agricultural wastes to prepare uniform-format cellulosic feedstock for biorefining // Renewable Energy. 2019. No. 147. P. 1358-1370. DOI: 10.1016/j. renene.2019.09.106
Technology of Micronized Cereals for Prestarter, Starter Mixed Fodder with the Use of Purified Biogas
Alexsandr N. Ostrikov
Voronezh State University of Engineering Technologies 19, Revolution Ave., Voronezh, 394036, Russian Federation
E-mail: ostrikov27@yandex.ru
Vitalii N. Vasilenko
Voronezh State University of Engineering Technologies 19, Revolution Ave., Voronezh, 394036, Russian Federation
E-mail: Vvn_1977@mail.ru
Larisa N. Frolova
Voronezh State University of Engineering Technologies 19, Revolution Ave., Voronezh, 394036, Russian Federation
E-mail: Fln-84@mail.ru
Ivan V. Dragan
Voronezh State University of Engineering Technologies 19, Revolution Ave., Voronezh, 394036, Russian Federation
E-mail: Fln-84@mail.ru
A limiting factor in the development of animal husbandry is the use of grain mixtures when feeding animals. This leads to a decrease in weight gain and conversion of feed. In the production of feed in Russia, the share of grain crops accounts for 66.2%, in Germany - 30%, in France - 43.7%, in the United States - 53%, in other countries of the EEC - 38%. An important problem in the feed industry associated with the reduction of the share of grain crops in raw materials is identified. Russia in comparison with the developed countries lags behind in the production of compound feeds both in volume and in the range and quality of the finished product. Reducing the share of grain crops in feed can only increase its feed value. One of the ways to increase the value of the grain mixture is micronization: the digestibility of starch increases, the protein complex of the grain changes, inhibitors of the digestive tract are inactivated, aromatic substances are formed that improve the taste properties of the grain. Pasteurization of the grain mixture occurs, thereby reducing the level of fungal microflora by 99.5%. Due to heat treatment, the native starch becomes modified. There is an increase in the compound of sugars and dextrins in two to three times. The degree of gelatinization increases to 35%. This makes starch more accessible to the animal body, because its hydrolytic cleavage increases two to five times. But due to the lack of domestic equipment at feed mills micronization of grain is rarely used.
Keywords: infrared processing, heat treatment of grain, flattening, digestibility, biofuel, energy saving, biogas, combined fodder, legumes, stern
References
Afanasiev V.A., Zheltouhova E.Yu., Kochanov D.S. Matematicheskoe modelirovanie processa mikronizacii zerna [Mathematical modeling of the process the micronized substance grain]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologii [Proceedings
of the Voronezh state University of engineering technologies], 2014, no. 3(61), pp. 6-10.
Afanasiev V.A., Meshcheryakov I.B., Kochanov D.S. Komplekt oborudovaniya dlya mikronizatsii zerna s posleduyushchim plyushcheniyem [Set of equipment for grain micronization with subsequent flattening]. Kombikorma [Compound Feed], 2014, no. 10, pp. 52-56.
Afanasyev V.A., Ostrikov A.N., Vasilenko V.N., Frolova L.N. Mobilnyye kombikormovyye zavody dlya razvitiya malykh i srednikh
fermerskikh khozyaystv [Mobile feed mills for the development of small and medium-sized farms]. Kormoproizvodstvo [Fodder Production], 2014, no. 6, pp. 39-42.
Afanasyev V.A., Ostrikov A.N., Vasilenko V.N., Frolova L.N. Razrabotka mobilnoy ustanovki dlya prigotovleniya kormolekarstvennyh smesey [Development of mobile installation for preparation of pharmaceutical mixtures]. Khraneniye i pererabotka selkhozsyrya [Storage and processing of farm products], 2014, no. 5, pp. 38-40.
Afanasyev V.A., Ostrikov A.N., Vasilenko V.N., Frolova L.N., Manuilov V.V. Otsenka effektivnosti tekhnologii polucheniya zernovykh khlopyev dlya proizvodstva kombikormov dlya molodnyaka krupnogo rogatogo skota [Evaluation of the efficiency of technology for obtaining grain flakes for the production of feed for young cattle]. Kormoproizvodstvo [Fodder Production], 2017, no. 6, pp. 33-38.
Varakin A.T., Salomatin V.V., Varakina M.A., Salomatina M.V. Molochnaya produktivnost korov i kachestvo moloka pri ispolzovanii v ratsionakh novykh kormovykh dobavok [Dairy productivity of cows and milk quality when using new feed additives in diets]. Zootekhniya [Zootechnia], 2013, no. 2, pp. 12-14.
Vysokotemperaturnaya mikronizatsiya v proizvodstve zernoproduktov [High-temperature micronization in the production of grain products]. Ed. by S.V. Zverev. Moscow: DeLi print, 2009. 222 p.
Kochanov D.S. Analiz izmeneniya temperatury i vlazhnosti zerna v protsesse yego mikronizatsii [Analysis of changes in temperature and humidity of grain in the process of its micronization]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologii [Proceedings of the Voronezh state University of engineering technologies], 2013, no. 4(58), pp. 18-21.
Kochanov D.S. Vliyaniye zasorennosti zerna na protsess mikronizatsii [Influence of grain contamination on the process of micronization]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologii [Proceedings of the Voronezh state university of engineering technologies], 2014b, no. 2(60), pp. 25-27.
Kochanov D.S. Nauchnoye obespecheniye protsessa mikronizatsii zernovykh kultur i razrabotka tekhnologii proizvodstva kombikormov iz mikronizirovannogo zerna. Diss. kand. tekhn. nauk [Scientific support of micronization process of grain crops and development of technology of production of compound feeds from micronized grain. Cand. Sci. (Engineering) thesis]. Voronezh, 2014a. 178 p.
Liniya proizvodstva prestarternykh kombikormov [Line of prestarter feed]: Pat. 2543271 Russian Federation, IPC A23N 17/00. No. 2013129162/13. Afanasiev V.A., Petrov N.V., Trunova L.A., Bahmetiev R.D.; application and patent holder OAO «VNIIKP»; declared 25.06.2013; publ. 27.02.2015, bulletin no. 6.
Ostrikov A.N., Rudometkin A.S., Vasilenko V.N. Avtomaticheskoe upravlenie i regulirovka davleniya v zone prezhdevremennoj obrabotki ekstruderov [Automatic control and pressure adjustment in prematrix zone of extruders]. Avtomatizatsiya i Sovremennye Tekhnologii [Automation and Modern Technologies], 2002, no. 8, pp. 14-18.
Selezneva N.V., Izhboldina S.N. Ispolzovaniye prestarternykh i starternykh kombikormov pri vyrashchivanii molodnyaka krupnogo rogatogo skota [The use of prestarter and starter compound feeds in the cultivation of young cattle]. Kormlenie selskohozyajstvennyh zhivotnyh i kormoproizvodstvo [Feeding of farm animals and fodder production], 2016, no. 9, pp. 17-24.
Sposob mikronizatsii zerna i ustroystvo dlya yego osushchestvleniya [The method of micronization of grain and device for its implementation]: Pat. 2573376 Russian Federation, IPC A23L 1/25. No. 2014113307/13. Nekrashevich V.F., Kornilov S.V. Lipin V.D., Vorobyeva I.V., Ilushin P.A.; application and patent holder Ryazan state agrotechnological university; declared 04.04.2014; publ. 20.01.16, bulletin no. 6.
Bazhov G.M., Bakhireva L.A., Bazhov A.G. Spravochnik svinovoda: uchebnoe posobie dlya studentov vysshih uchebnyh zavedenij, obuchayushchihsya po napravleniyu podgotovki Zootekhniya [Handbook of pig breeder: A textbook for students of higher educational institutions studying in the field of Zootechnics]. St. Petersburg: LAN, 2007. 271 p.
Ustroystvo dlya mikronizatsii zerna [Device for micronization of grain]: Pat. 117268 Russian Federation, IPC A23L 1/025. No. 2012103206/13. Silushin A.P., Nekrashevich V.V., Kornilov S.V., Mamonov R.O.; applicant and patent holder Ryazan state agrotechnological university; declared. 30.01.12; publ. 27.06.12, bulletin no. 18.
Frolova L.N., Vasilenko V.N., Kopylov M.V., Derkanosova A.A., Mikhailova N.A. Optimizatsiya parametrov protsessa polucheniya biotopliva metodami matematicheskogo modelirovaniya [Optimization of parameters of biofuel production process by methods of mathematical modeling]. Vestnik Mezhdunarodnoj akademii holoda [Bulletin of the International Academy of cold], 2015, no. 3, pp. 63-67.
Shevtsov A.A., Vasilenko V.N., Evdokimov A.V. Algoritm upravleniya teplofizicheskoj sushilnoj ustanovkoj dlya termolabilnyh materialov [Control algorithm of the thermal applying drying plant for thermolabile materials]. Avtomatizatsiya i Sovremennye Tekhnologii [Automation and Modern Technologies], 2004, no. 7, pp. 26-28.
Al Seadi T., Drosg B., Fuchs W., Rutz D., Janssen R. Biogas digestate quality and utilization. In The Biogas Handbook Science, Production and Applications Woodhead Publishing Series in Energy. Ed. by A. Wellinger, J. Murphy, D. Baxter. Cambridge: Woodhead Publishing, 2013, pp. 267301.
Aziz N.I.H.A., Hanafiah M.M. Life cycle analysis of biogas production from anaerobic digestion of palm oil mill effluent. Renewable Energy, 2019, no. 145, pp. 847-857. DOI: 10.1016/j. renene.2019.06.084
Guilera J., Andreu T., Basset N., Boeltken T., Timm F., Mallol I., Morante, J.R. Synthetic natural gas production from biogas in a waste water treatment
plant. Renewable Energy, 2019, no. 146, pp. 13011308. DOI: 10.1016/j.renene.2019.07.044 Ostrikov A.N., Ospanov A.A., Vasilenko V.N., Muslimov N.Zh., Timurbekova A.K., Jumabekova G.B. Melt flow of biopolymer through the cavities of an extruder die: Mathematical modelling. Mathematical Biosciences and Engineering, 2019, no. 16(4), pp. 2875-2905. DOI: 10.3934/mbe.2019142 Surendra K.C., Takara D., Hashimoto A.G., Khanal S.K. Biogas as a sustainable energy source for developing countries: Opportunities and challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, vol. 31, no. 3, pp. 846-859. Vasilenko V.N., Frolova L.N., Mikhailova N.A., Dragan I.V., Tarkaeva D.A. Resource-Saving Press for Oil Extrusion from Plant Sources. Russian Engineering Research, 2019, no. 39(7), pp. 575-576.Zhong Y., Chen R., Rojas-Sossa J.-P., Isaguirre C., Mashburn A., Marsh T., Liu Y., Liao, W. Anaerobic co-digestion of energy crop and agricultural wastes to prepare uniform-format cellulosic feedstock for biorefining. Renewable Energy, 2019, no. 147, pp. 1358-1370. DOI: 10.1016/j.renene.2019.09.106
