CC BY
87
УДК 636.085.051
УГЛЕВОДНО-БЕЛКОВЫЙ КОРМ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
B.С. Ромалийский, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
C.Г. Карташов, кандидат технических наук, зав. лабораторией
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье дан анализ существующих технологий и оборудования по приготовлению комбикормовых добавок. Обоснована необходимость улучшения переработки вторичного сельскохозяйственного сырья и отходов растительного происхождения. Доказано, что использование вторичных малоценных растительных ресурсов в производстве кормов является актуальной задачей, практическое решение которой позволит увеличить выработку дешевой высококачественной пищевой продукции при значительном снижении затрат дорогостоящего зерна. Приведены примеры переработки вторичного сельскохозяйственного растительного сырья в виде отходов сельхозпроизводства (АПК), пищевой сахарной зерно-перерабатывающей промышленности, отходы полеводства, кормопроизводства и многое другое сырье. Раскрыто, что особое место отведено специальным тепловым способам обработки некондиционных зерноотходов и другого малоценного растительного сырья, пораженного вредной микрофлорой, из которых наиболее приемлемыми является запаривание, фланкирование, микронизация, экструдирование и др. Показано, что наиболее перспективным способом обработки малоценного вторичного растительного сырья является биоконверсия корма, при этом особое место занимает твердофазная биоферментация. Дан анализ уже существующих и разработанных технологий и оборудования при производстве комбикормов и кормовых добавок (кормовых концентратов) на основе микробиологической переработки (биоконверсии) отходов сельского хозяйства, пищевой и зерноперерабатывающей промышленности. Предложена новая инновационная технология твердой биоферментации растительного кормового сырья. Ключевые слова: растительное кормовое сырье, экструдирование, биоферментация, микробиологическая конверсия.
Для увеличения производства продукции животноводства с целью достижения продовольственной безопасности страны необходимо полное обеспечение отрасли животноводства требуемым количеством высокопитательных комбикормов и кормовых добавок. Из общего объема производства в стране концентрированных и комбинированных кормов 40-45% необходимо производить непосредственно в хозяйствах. Общая потребность в таких кормах, производимых непосредственно в сельскохозяйственных предприятиях, к 2030 г. составит более 46 млн т.
Корма в себестоимости продукции крупного рогатого скота составляют более 50%, а для свиней - более 70%, поэтому для снижения себестоимости актуальной остается задача удешевления кормов. Самым дорогим в стоимости рациона животных остаются концентрированные корма, поэтому для уменьшения их себестоимости производителями
этих кормов предпринимаются попытки уменьшить затраты на их производство. Одним из путей решения этой задачи является замена части дорогостоящих зерновых компонентов на дешевые высокопитательные кормовые добавки, производимые из недорогого малоценного (вторичного) растительного сырья. Доля дорогостоящих зерновых компонентов в рецептах комбикормов, составляющая в нашей стране 80-90%, может быть снижена до 50% и менее за счет использования нетрадиционных и вторичных кормовых ресурсов, что обеспечит повышение рентабельности хозяйств благодаря реализации сэкономленного зерна (в Германии доля зерновых компонентов в комбикормах составляет 43,5%).
Для обеспечения животноводства страны требуемым количеством высококачественных, но дешевых комбикормов (при снижении расхода зерна) необходима замена в ре-
Journal of VNIIMZH №4(20)-2015
15
цептах комбикормовой части зерновых компонентов вторичным растительным сырьем, подвергнутым специальной обработке с целью значительного повышения его питательной ценности. В настоящее время ученые и практики во всем мире, в том числе и в России, все больше проявляют интерес к использованию нетрадиционных малоценных растительных кормов (после их специальной обработки), особенно в скотоводстве.
Необходимость улучшения переработки вторичного сельскохозяйственного сырья и отходов растительного происхождения, использования вторичных малоценных растительных ресурсов в производстве кормов -задача, практическое решение которой позволит увеличить выработку более дешевой высококачественной пищевой продукции при значительном снижении затрат дорогостоящего зерна.
Ко вторичному сельскохозяйственному растительному сырью относятся отходы сельхозпроизводства (АПК), пищевой, сахарной, зерноперерабатывающей промыш-лености, отходы полеводства, кормопроизводства и многое другое сырье. Из названных видов вторичного сырья наиболее ценными являются отходы зерноперерабатыва-ющих отраслей (отходы после очистки и сортировки зерна, зерновая сорная примесь, некондиционное зерно, отруби и др.) Как правило, некондиционные зерноотходы и другое малоценное растительное сырье сильно поражается вредной микрофлорой, поэтому перед его скармливанием необходимо применять специальные способы обработки (как правило - тепловые), из которых наиболее приемлемыми являются запаривание, флакирование, микронизация, экстру-дирование и др.
В опытах по экструдированию отрубей, зараженных грибами и бактериями, на экс-трудере, оборудованном пропаривателем, установлено, что пропаривание существенно (на 99,8%) снижает грибную и бактериальную обсемененность, а экструдирование корма после пропаривания обеспечивает полное его обеззараживание. На основании технологических требований разработан и изготов-
лен экструдер с пропаривателем УЗ-ДЭК-1,5 производительностью 1,5 т/ч, установленная мощность - 110 кВт, удельная энергоемкость обработки кормов снижена на 20%.
Перечисленные способы применимы в основном для обработки зерновых отходов. Они эффективны, однако не могут быть использованы для переработки остальных видов растительного сырья. Как показал анализ применяющихся способов обработки малоценного вторичного растительного сырья, одним из перспективных способов является биоферментация (и в частности твердофазная биоферментация), при которой происходит биоконверсия корма. Специалистами ЗАО «Биокомплекс» (Москва) [1] разработаны технология и оборудование для производства комбикормов и кормовых добавок (кормовых концентратов) на основе микробиологической переработки (биоконверсии) отходов сельского хозяйства, пищевой и зерноперерабатывающей промышлености.
Суть технологии биоконверсии заключается в следующем: сырьевые растительные компоненты (в том числе зерноотходы), содержащие сложные полисахариды - пектиновые вещества, целлюлозу, гемицеллюлозу и др., подвергаются воздействию комплексных ферментных препаратов, содержащих пектиназу, гемицеллюлозу, целлюлозу. Ферменты представляют собой очищенный внеклеточный белок, являющийся катализатором, они способны к глубокой деструкции клеточных стенок и отдельных структурных полисахаридов, т.е. осуществляется расщепление сложных полисахаридов на простые с последующим построением на их основе легкоусвояемого кормового белка. Другими словами, трудно усваиваемое сырье переходит в легкоусвояемую животными форму путем расщепления малоусвояемой молекулы белка на простые аминокислоты.
Технологический процесс переработки зерноотходов осуществляется следующим образом. Исходное измельченное сырье и ферменты принимаются и подаются в бункеры оперативного накопления; затем они направляются в бункеры-дозаторы, откуда дозируются в смеситель, где тщательно пе-
ремешиваются. Полученная смесь влажностью 55% подается из смесителя в биореактор, где нагревается до 40-60°С. С момента загрузки сырья в реакторе происходит его обработка ферментными препаратами в течение 4-6 дней (в зависимости от желаемых зоотехнических параметров получаемого корма). В результате получается влажная кормовая добавка - углеводно-белковый концентрат (УБК), который выгружается в норию и подается в сушилку. Высушенный до влажности 8-10% концентрат измельчается, расфасовывается в мешки и затем используется для производства комбикормов (добавляется в количестве 25-65%) в зависимости от рецепта и целевого назначения комбикорма. Комбикорм на основе углеводно-белкового концентрата обеспечивает высокую перевариваемость. Продуктивность животных повышается на 10-20% по сравнению со стандартными комбикормами. УБК -натуральная, экологически чистая, биологически активная и готовая к непосредственному использованию кормовая добавка, применимая для повышения питательной, вита-минно-минеральной, ферментной и лечебно-профилактической ценности комбикормов или рациона животных, птицы и рыбы.
Недостаток этой технологии - большая продолжительность обработки корма. Нами разработана концепция создания биоферментатора для твердофазной ферментации растительного сырья.
Концепция предусматривает следующее: обоснование актуальности и целесообразности биоферментации (биоконверсии) малоценного растительного кормового сырья; обоснование и разработка этапов технологического процесса биоферментации малоценного кормового сырья; разработку структурной технологической схемы биоферментатора; обоснование конструкции биоферментатора, основных параметров и режимов его работы; разработку предложений по компьютерному управлению.
Анализ литературных данных показал, что разработка и применение технологии биоферментации актуальны и экономически целесообразны. В работах А.П. Леснова [2]
приведены результаты хозяйственных опытов по твердофазной ферментации и скармливанию полученных кормов. Установлено, что качественную обработку кормов можно проводить в биоферментаторах на основе лопастных смесителей СКО-Ф-6, С-12 и т.п. или в барабанных цилиндрических ферментационных аппаратах УБК-10 с вращающимся барабаном.
Применяемая технология биоферментации позволила автору получить высококачественный корм. Так, биоферментация отрубей на основе ферментной закваски Леснова обеспечивает: повышение питательной ценности и перевариваемости сырья (усвояемость повышается на 30-40%); увеличение содержания протеина в сырье в 2-2,5 раза (на примере пшеничных и ржаных отрубей - с 10-12 до 20-25%), количества растворимых сахаров - с 3 до 12%, т.е. в 3-4 раза; снижение количества клетчатки с 10 до 4%, т.е. в 2-2,5 раза; получение среднесуточного прироста живой массы свыше 1300 г на откорме КРС и повышение надоя молока на 20% (без дополнительных затрат кормов).
Технологический процесс твердофазной биоферментации планируется выполнять в следующем порядке (рисунок). Предварительно измельченное сырье для ферментационной переработки загружается из приемного бункера при помощи шнековых конвейеров в ферментационные аппараты. Затем по трубопроводу насосом из водонагревателей подается горячая вода, сырье увлажняется до влажности 45-55% и нагревается до 40-60°С. Затем в подготовленную массу из заквасоч-ного блока вносится (вручную и транспортером) заранее приготовленная норма рабочей закваски Леснова.
Далее все компоненты перемешиваются, и полученная смесь оставляется в спокойном состоянии для ферментации (созревания) на 5-12 часов в зависимости от вида обрабатываемого кормового сырья. После завершения биоферментации полученный корм влажностью 50-60% может помещаться в теплоизолированные контейнеры и затем раздаваться животным (или высушиваться и добавляться в комбикорм).
Лоигпа! оГ VNIIMZH №4(20)-2015
17
В верхней части смесительной камеры сделаны загрузочные патрубки, в нижней части реактора размещена трубка - воздуховод с отверстиями, выходящая через торец резервуара и подсоединенная к компрессору.
Для поддержания необходимой температуры кормосмеси в реакторе между компрессором и смесителем установлен калорифер; подача горячего воздуха производится в импульсном (осциллирующем) режиме; благодаря этому температура в реакторе биоферментатора поддерживается в пределах от 40 до 60°С (оптимальная средняя температура смеси 55°С). Выводы:
1. Биоферментация является энергосберегающим и экологически чистым способом приготовления высокопитательных комбикормовых добавок из малоценного растительного сырья.
2. С целью сокращения продолжительности обработки кормов и оптимизации режимов биоферментации и содержания питательных веществ в корме целесообразно провести лабораторные испытания.
Литература:
1. Проспект фирмы «Биокомплекс». М., 2015.
2. Мхитарян Г.А., Леснов А.П., Ткаченко В.М. Современные технологии переработки свекловичного жома // Сахарная свекла. 2009. №2. С. 33-35.
Literatura:
1. Prospekt firmy «Biokompleks». M., 2015.
2. Mhitaryan G.A., Lesnov A.P., Tkachenko V.M. Sovre-mennye tekhnologii pererabotki sveklovichnogo zhoma // Saharnaya svekla. 2009. №2. S. 33-35.
CARBOHYDRATE-PROTEIN FEED ON PLANT RAW MATERIAL'S BASE V.S. Romaliysky, candidate of technical sciences, leading research worker S.G. Kartashov, candidate of technical sciences, laboratory chief All-Russian Research Institute of Agriculture Electrification
Abstract. In the article the analysis of existing technologies and equipment for combined food additives' preparation is made. The necessity of agricultural raw materials and plant origin wastes' secondary processing's improving is justified. It is proved that the secondary low-value plant resources in feed production's use is an actual task, the practical solution of which will allow to increase the cheap high quality food product's productivity that make expensive grain's cost greatly reducing. The examples of agriculture plant raw materials in the form of agricultural production (APK) secondary processing, food sugar-processing industry, farming, fodder production and more raw's waste are shown. It is revealed that a special place is given to special thermal methods of the non-certified grains' waste and other low-value plant material's processing affected by harmful microflora, of which the most acceptable is steaming, flocking, micronization, extrusion, etc. It is shown that the most promising method of low-value secondary plants row material's processing is the feed bioconversion, by which a special place of solid-phase biofermentation is belonged. The analysis of already existing and developed technologies and equipment for the combined feed and feed additives (feed concentrates) production on the agriculture, food and grain processing industry's agricultural waste microbiological processing (bioconversion) basis is given. The plant feed row material firm biofermentation's new innovative technology is proposed. Keywords: plant feed raw materials, extruding, biofermentation, microbiological conversion.
Подготовка засевной биомассы
Засевная биомасса (корм + микроорганизмы +ферменты)
Измельченный корм
V -
Подача корма в смеситель-реактор
Увлажнение W= 45-55%
горячей водой T=40-60°С
W= 45-55% T=40-60oС т= 3-5 час.
Ж
Перемешивание
Ввод засевной биомассы
Ферментация подогрев T=40-60°С т= 5-10 час. W= 45-55%
vi/
Охлаждение (до 30°С)
\Г
Раздача корма
Сушка
Ввод
в комбикорм *
Раздача комбикорма
Рис. Структурная технологическая схема биоферментатора растительного сырья
Биоферменататор устроен следующим образом. На металлической раме установлен (смонтирован) реактор в виде цилиндра (смесительная камера) с загрузочным и выгрузным устройством. Внутри реактора (смесительной камеры реактора) установлена на подшипниках вращающая мешалка, представляющая собой вал, к которому на стойках крепятся перемешивающие лопасти. Вал вращается в подшипниках качения, которые установлены на боковых щитах.
