CC BY
0И.Е. Припоров, канд. техн. наук, e-mail: ya.krip10@ya.ru Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина, г. Краснодар
УДК 631.363:633.85
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО КОРМА
ИЗ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА (ЖМЫХА)
Для получения жмыха масличных культур используют серийные одношнековые пресс-экстру-деры. Известна технология производства полнорационных экструдированных комбикормов, включающая экструдирование и дражирование смеси из белково-витаминных добавок и мела, смешивание жировой смеси, транспортирование и распыление растительных масел, разделение продукта на фракции. Недостатком технологии производства является сложность выполнения процесса и его трудоемкость. В последнее время в комбикормовой промышленности непрерывно повышаются требования к усовершенствованию технологии получения белкового корма из семян масличных культур (подсолнечника), в частности подсолнечного жмыха. Одним из вариантов усовершенствования технологии является совмещение двух операций (послеуборочная обработка вороха семян подсолнечника и его экструдирование), что позволит повысить питательную ценность подсолнечного жмыха и является целью исследований. С целью повышения питательной ценности белкового корма, в частности подсолнечного жмыха, предложен способ его получения, который был реализован в технологической линии, позволяющей получить безотходное производство семян масличных культур при их переработке и очистке на воздушно-решетных зерноочистительных машинах и используемых в кормопроизводстве и предназначенных для кормления крупного рогатого скота.
Ключевые слова: пресс-экструдер, воздушно-решетная зерноочистительная машина, подсолнечный жмых, семена подсолнечника, способ получения, экструдирование, усовершенствованная технологическая линия.
I.E. Priporov, Cand. Sc. Engineering
ADVANCED TECHNOLOGY FOR OBTAINING THE PROTEIN FEED FROM SUNFLOWER SEEDS (OIL CAKE)
To obtain the oil cake, industrial single-screw extruders are used. The disadvantage of many existing production technologies is the complexity of the process. Recently, in the feed industry, the requirements for improving the technology of obtaining the protein feedfrom sunflower seeds have been continuously increasing. One of the options for improving the technology is the combination of two operations (post-harvest processing of a heap of sunflower seeds and its extrusion). This will increase the nutritional value of the oil cake and is the goal of the research.
In order to increase the nutritional value ofprotein feed, in particular sunflower cake, a special method for its production and a technological line for its implementation have been developed. This technological line allows obtaining non-waste production of oilseeds and their processing by cleaning in air-screen cleaning machines.
Key words: extruder, air-screen cleaning machine, sunflower cake, sunflower seeds, a method of producing, extruding, advanced processing line.
Введение
В соответствии с «Приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники Российской Федерации» стратегическими являются ресурсосберегающие технологии. В перечне критических технологий РФ важное место отводится производству и переработке сельскохозяйственного сырья, что связано с продовольственной безопасностью страны. В соответствии с намеченными объемами производства продукции животноводства в 2010 г. требовалось 81,8 млн. т концентрированных кормов. Предполагалось, что 54 % фуражного зерна
перерабатывала комбикормовая промышленность, а остальная часть использовалась для производства комбикормов в хозяйствах (до 40 млн. т) [1].
В процессе производства комбикормов образуются отходы растительного происхождения [2], к которым относятся отходы-примеси, полученные после очистки семян масличных культур (подсолнечника) на воздушно-решетных зерноочистительных машинах (МВУ-1500). К таким примесям относится органическая - фрагменты корзинок и стеблей.
При этом особое внимание должно быть обращено на улучшение качества кормов и прежде всего на повышение в них протеина и аминокислот. И.А. Лошкомойников установил, что дефицит их в рационах животных в зимний период составляет более 30 %. При обеспечении их протеином по научно обоснованным зоотехническим нормам, не увеличивая расхода кормов, получают животноводческой продукции больше на 25-30 %, повысив при этом экономические показатели отрасли. Обеспечение животных протеином в соответствии с детализированными нормами является актуальной задачей успешного развития животноводства, и для ее решения необходимо найти все резервы увеличения его производства и использовать в их рационах. Для увеличения производства протеина используются масличные культуры (подсолнечник, рапс, сурепица, лен, рыжик и др.), которые сочетают продуктивность семян с высоким содержанием масла и протеина при его оптимальной сбалансированности по аминокислотному составу. Продуктами переработки семян масличных культур (жмыхи, шроты), которые получают путем очистки их на воздушно-решетных зерноочистительных машинах, являются высокоэнергетическими и протеиновыми компонентами рационов для сельскохозяйственных животных и птицы. В настоящее время имеются благоприятные условия для широкого использования в кормлении сельскохозяйственных животных жмыхов (шротов) масличных культур [3].
Для получения жмыха масличных культур используют серийные одношнековые пресс-экструдеры КМЗ-2, КМЗ-2У, ПЭК-125х8-75 и др. [2].
Экструдирование - один из наиболее эффективных и применяемых в комбикормовой промышленности способов обработки семян.
Процесс экструдирования протекает в течение 30-60 с, и продукт успевает пройти несколько стадий обработки [2]:
- тепловую стерилизацию;
- обеззараживание (под воздействием температуры и давления болезнетворные микроорганизмы, грибки, плесени полностью уничтожаются);
- увеличение объема (является следствием разрыва стенок клеток, разрушения структуры гранул и разрыва молекулярной цепочки крахмала, что повышает энергетическую ценность продукта);
- измельчение, смешивание (несмотря на то что сырье дробится и перемешивается перед подачей в экструдер, в стволе экструдера эти процессы продолжаются и продукт становится полностью однородным);
- обезвоживание (за 20-30 с содержание влаги снижается на 70-75% от исходного);
- стабилизацию (высокая температура и давление нейтрализуют разрушительное действие ферментов, что способствует значительному увеличению сроков хранения готовой продукции).
Известна технология производства полнорационных экструдированных комбикормов по патенту 2328171 кл. А 23 N17/00, 2008, включающая экструдирование и дражирование смеси из белково-витаминных добавок и мела, смешивание жировой смеси, транспортирование и распыление растительных масел, разделение продукта на фракции [4].
Недостатком технологии производства являются сложность выполнения процесса и его трудоемкость.
Известна также линия производства экструдированных комбикормов, включающая зерноочистительный сепаратор, магнитную колонку, молотковую дробилку, дозатор, смеситель, установку для увлажнения, экструдер, охладитель, жмыхоломач.
Недостатком известной линии является ограничение перерабатываемого продукта по количеству жира, а также узкий ассортимент выпускаемой продукции [5].
Известен способ очистки семян пшеницы от татарской гречихи по патенту RU 2491133 С1 кл. В07 В 9/00, А01 F 12/44, 2013, включающий обработку зерна на колосовом решете с продолговатыми отверстиями. Выделяют крупные семена татарской гречихи как крупные примеси в сортировальных решетах с продолговатыми отверстиями, в пневмоаспирационных каналах, кукольном цилиндре с диаметром ячеек 1,05-1,10 см от максимальной длины семян татарской гречихи. Рабочая кромка желоба расположена к его горизонтальному диаметру под углом 45-55° на пневмосортировальном столе.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности его использования для очистки компонентов вороха семян подсолнечника, так как он содержит больше отходов по сравнению с татарской гречихой (крупные и мелкие примеси, а также зерно пшеницы), а компоненты вороха имеют различные скорости витания, и он не способен выделить отходы и целые семена подсолнечника, кроме того, отсутствует возможность приготовления корма.
В последнее время в комбикормовой промышленности непрерывно повышаются требования к усовершенствованию технологии [ 1 ] получения белкового корма из семян масличных культур (подсолнечника), в частности подсолнечного жмыха [7-9].
Одним из вариантов усовершенствования технологии является совмещение двух операций (послеуборочная обработка вороха семян подсолнечника и его экструдирование), что позволит повысить питательную ценность белкового корма, в частности подсолнечного жмыха, и является целью исследований.
Материал и методы исследования
В исходном ворохе семян подсолнечника содержались органическая примесь - 1,83 % (фрагменты корзинок и стеблей) и семена подсолнечника - 97,61 % по сравнению с другими компонентами, которая является трудноудаляемой после очистки на воздушно-решетной зерноочистительной машине МВУ-1500. Воздушно-решетная зерноочистительная машина МВУ-1500 имеет следующие параметры: угол наклона яруса решет нижнего решетного стана к горизонту - 6°, амплитуда колебаний решет - 15 мм, частота колебаний - 329 мин-1, подвески решет вертикальные, первое решето в ярусе с отверстиями - 4 мм, второе - 0 8 мм, производительность - 1,4 т/ч, скорость воздушного потока в пневматическом канале предварительной и окончательной аспираций составляла 4,6-6,94 и 6,98-7,70 м/с соответственно.
Используя известные методики ОСТ 70.10.2 - 83, провели стендовые испытания решетного яруса и определили основные показатели сепарации вороха семян подсолнечника - полноту просеивания компонента через решета, содержание компонентов в проходе решета, полноту схода компонентов с решет, содержание компонентов в сходе с решет в зависимости от подачи вороха семян на решета. Полнота просеивания компонентов через решета приведена на рисунке 1 [10].
Анализ полученных данных показали (рис. 1 а), что полнота просеивания примесей (крупные примеси и обрушенные семена) на первом решете с увеличением производительности уменьшается и состовляет для крупных примесей от 40 до 34%, в то время как для обрушенных семян - от 74 до 62%. Полнота просеивания этих же примесей на втором решете (рис. 1 б) возрастает соответственно от 33 до 42% и от 41 до 59%.
а
б
Рисунок 1 - Полнота просеивания j-го компонента через 1-е (а) и 2-е решета (б)
Целью повышения питательной ценности белкового корма, в частности подсолнечного жмыха, был предложен способ его получения, который был реализован в технологической линии (рис. 2).
Способ получения белкового корма осуществляется следующим образом [4].
Компоненты вороха семян подсолнечника сорта Лакомка, в состав которых входят фрагменты корзинок и стеблей и семена подсолнечника, обрабатываются на решетах и в пневматических каналах предварительной и окончательной аспирации машины 1 (рис. 2). После вторичной очистки фрагменты корзинок и стеблей подсолнечника вместе с семенами подвергают экструдации на экструдере 2. Причем скорость их ввода в вертикальный воздушный поток пневмоканала окончательной аспирации должна быть меньше в 2,3-5,6 раза скорости выхода готового продукта при экструдации.
Производительность воздушно-решетной зерноочистительной машины МВУ-1500 при сортировании семян подсолнечника составляет 1,4 т/ч, а экструдера - 0,25.. .0,60 т/ч.
Так как производительность машины 1 вторичной очистки отличается от производительности экструдера 2 в 2,3-5,6 раза, то необходимо их уравнять для эффективной работы экстру-дера, так как он может не успеть переработать подаваемый материал и получить качественный корм. Если взять скорость подачи в пневмоканал окончательной аспирации меньше в 2,3 раза, то материал не будет поступать в экструдер в полном объеме и он будет работать вхолостую,
что приведет к выходу его из строя, а если больше в 5,6 раза - экструдер не будет успевать перерабатывать материал, качество корма и его питательные свойства ухудшатся.
Рассмотрим пример конкретного осуществления способа получения белкового корма в технологической линии.
Компоненты вороха семян подсолнечника сорта Лакомка, в состав которых входят фрагменты корзинок и стеблей и семена подсолнечника, подавались в воздушно-решетную зерноочистительную машину типа МВУ-1500, имеющую бункер, заслонку, пневматические каналы предварительной и окончательной аспирации. Подачу материала в машину вторичной очистки регулируют посредством заслонки между бункером и питающим валиком. После очистки вороха семян подсолнечника в пневматическом канале предварительной аспирации и на решетах остаются семена подсолнечника и фрагменты корзинок и стеблей, которые поступают в пневматический канал окончательной аспирации и далее в экструдер типа КМЗ-2. Скорость их ввода в вертикальный воздушный поток пневматического канала окончательной аспирации должна быть меньше скорости выхода готового продукта при экструдации в 2,3-5,6 раза.
2
Рисунок 2 - Структурная схема технологической линии для получения белкового корма: 1 - воздушно-решетная зерноочистительная машина МВУ-1500; 2 - пресс-экструдер КМЗ-2
Заключение
Таким образом, выполнение технологических операций по способу получения белкового корма, а именно эффективная очистка сельхозкультуры, в качестве которой используют семена подсолнечника, а также их примеси (фрагменты корзинок и стеблей подсолнечника), позволяет расширить функциональные возможности машины вторичной очистки и приготовить питательный белковый корм.
Технологическая линия, в которой реализован способ получения белкового корма, в частности подсолнечного жмыха, позволяет получить безотходное производство семян масличных культур при их очистке на воздушно-решетных зерноочистительных машинах и их переработку, используемых в кормопроизводстве и предназначенных для кормления крупного рогатого скота.
Библиография
1. Василенко В.Н. Научное обеспечение процессов производства полнорационных коэкструди-рованных и экспандированных комбикормов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Василенко Виталий Николаевич. - Воронеж: Изд-во ВГТА, 2010. - 44 с.
2. Кушнир В.Г., ГавриловН.В., Ким С.А. Использование экструдеров при переработке продукции растениеводства в Республике Казахстан: учеб.-метод. пособие. - Костанай, 2016. - 128 с.
3. Лошкомойников И.А. Резервы увеличения производства высокопротеиновых кормов и рациональное их использование при кормлении крупного рогатого скота и птицы: дис. ... д-ра. с.-х. наук / Лошкомойников Иван Анатольевич. - Омск: Омский гос. аграр. ун-т, 2009. - 437 с. - URL: http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/454439.html
4. Патент 2636474 Российская Федерация: МПК А23К 40/25, А23К 50/10, А23К 10/30 Способ получения белкового корма / И.Е. Припоров; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина». № 2017109291. - Заявл. 20.03.2017; опубл. 23.11.2017. - Бюл. № 33.
5. Черняев Н.П. Производство комбикормов [текст]. - М.: Агропромиздат, 1989. - 224 с.
6. Патент 2328171 Российской Федерации, МПК А 23 N 17/00 Линия производства полнорационных экструдированных комбикормов / Остриков А.Н., Василенко В.Н.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. № 2006145128/13. - Заявл. 18.12.2006; опубл. 10.07.2008. - Бюл. № 19.
7. Припоров И.Е. Использование подсолнечного жмыха в рационе крупного рогатого скота // Инновации в сельском хозяйстве. - 2015. - № 5 (15). - С. 184-187.
8. Припоров И.Е. Теоретические исследования процесса прессования кормов на основе подсолнечного жмыха // Вестник Ижевской гос. сельскохоз. академии. - 2017. - № 2 (51). - С. 58-63.
9. Припоров И.Е. Обоснование рациональных конструкционных параметров шнека переменного шага пресс-экструдера // Тракторы и сельхозмашины. - 2016. - № 12. - С. 27-30.
10. Припоров И.Е. Механико-технологическое обоснование процесса разделения компонентов вороха семян подсолнечника на воздушно-решетных зерноочистительных машинах. - Краснодар, 2016.
Bibliography
1. Vasilenko V.N. Scientific support of processes for the production of complete co-extruded and expanded feed [Text]: avtoref. ... dis. d-ra tekhn. nauk / V.N. Vasilenko. - Voronezh: VGTA, 2010. - 44 p.
2. Kushnir V.G., GavrilovN.V., Kim S.A. The use of extruders in the processing of plant products in the Republic of Kazakhstan: textbook. - Kostanaj, 2016. - 128 p.
3. Loshkomoynikov I.A. Reserves to increase production of high protein feed and their rational use in feeding cattle and poultry [Text]: dis. ... dok. s.-kh. nauk / I.A. Loshkomoynikov. - Omsk: Omsk State Agrarian University, 2009. - 437 p. Mode of access: http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/454439.html
4. Patent N 2636474 of the Russian Federation: IPC А23К 40/25, А23К 50/10, А23К 10/30. A method of producing a protein feed / I. E. Priporov; applicant and patentее Kuban State Agrarian University named after I. T. Trubilin. N 2017109291. - Appl. 20.03.2017; publ. 23.11.2017. - Bull. N 33.
5. ChernyaevN.P. Feed production [Text]. - M.: Agropromizdat, 1989. - 224 p.
6. Patent N 2328171 of the Russian Federation: IPC A 23 N 17/00. Production line of complete extruded feed / Ostrikov A.N., Vasilenko V.N.; applicant and patentee of the Voronezh State Technological Academy. - N 2006145128/13. - Appl. 18.12.2006, publ. 10.07.2008. - Bull. N 19.
7. Priporov I. E. The use of sunflower cake in the diet of cattle / / Innovations in agriculture. 2015. -No. 5 (15). - Р. 184-187.
8. Priporov I.E. Theoretical studies of the process of pressing feed based on sunflower cake // Bulletin of the Izhevsk State Agricultural Academy. - 2017. - N 2 (51). - Р. 58-63.
9. Priporov I.E. Substantiation of rational structural parameters of the screw with variable step of a press-extruder // Tractors and agricultural cars. - 2016. - N 12. - Р. 27-30.
10. Priporov I.E. Mechanical and technological justification of the process of separation of sunflower seeds' components in air-screen grain cleaning machines. - Krasnodar, 2016.
