CC BY
8
УДК 631.363:636.086.5 DOI 10.22314/27132064-2023-1-60
УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОРАЩИВАНИЯ ЗЕРНА
С.В. Вендин, доктор технических наук, профессор Ю.В. Саенко, доктор технических наук, профессор М.С. Широков, аспирант
ФГБОУ ВО Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина E-mail: yuriy311300@mail. ru
Реферат. В большинстве случаев рацион кормления животных и птицы составляют комбикорма, поэтому для насыщения корма натуральными витаминами зоотехники рекомендуют добавлять проро-щенное зерно. На животноводческих и птицеводческих комплексах применяют сухой тип кормления. При этом пророщенное зерно потребляется лучше, чем сухие корма. Оно обладает приятным сладковатым вкусом, и при групповом содержании, чтобы более сильные особи не съели всю выдаваемую массу проро-щенного зерна, перед выдачей его необходимо смешивать с комбикормами. Пророщенное зерно имеет высокую влажность - 54-56%; поэтому, чтобы сохранить его свойства на длительное время, пророщенное зерно необходимо сушить, охлаждать или консервировать химическим способом. Смесь из влажного про-рощенного зерна с комбикормом нужно выдать животным в течение 1,5-2 часов. Учитывая небольшую длительность хранения пророщенного зерна, проблематично его использование на производстве. Поэтому возникает необходимость создания собственных мощностей по проращиванию зерна на животноводческих и птицеводческих комплексах. Приведена установка для проращивания зерна. Она отличается простотой конструкции и позволяет воду для замачивания зерна очищать, обеззараживать и использовать многократно. Описаны устройство и принцип работы представленной экспериментальной установки для проращивания зерна. Приведены факторы, влияющие на проращивание зерна, и критерии оптимизации, по которым можно определять количественные и энергетические показатели работы установки. Ключевые слова:установка для проращивания зерна,устройство, принцип работы, факторы, критерии оптимизации.
Для цитирования: Вендин С.В., Саенко Ю.В., Широков М.С. Установка для проращивания зерна // Техника и технологии в животноводстве. 2023. № 1(49). С. 60-64. EDN QFIHQJ
Введение. Современные технологии выращивания животных и птицы предусматривают содержание поголовья в помещениях без выгула, с изоляцией от окружающей среды. Основу рациона животных составляют сбалансированные полноценные корма. Однако комбикорма, обеспечивая потребность животного в белке, не полностью обеспечивают потребность в минеральных веществах и витаминах. В естественных условиях обитания животные потребляют зеленые корма, богатые витаминами и микроэлементами. Но при промышленном содержании с использованием комбикорма витамины и микроэлементы необходимо вводить в корм дополнительно. Восполнить недостаток витаминов и микроэлементов возможно при добавлении в рацион пророщенного зерна. По результатам доступных научных исследований можно утверждать, что при проращивании зерна в
нем растет содержание макро- и микроэлементов, каротина, витаминов А, С, Е, а при добавлении пророщенного зерна в комбикорма улучшается их поедаемость, повышается усвоение питательных веществ. Это объясняется тем, что при проращивании зерна становятся активными ферменты, превращающие сложные питательные вещества в простые, которые легко усваиваются в организме взрослых животных и птицы, а также в организме молодняка [1-3].
Одной из проблем при использовании пророщенного зерна является ограниченный срок хранения, т. к. при хранении пророщен-ного зерна влажностью свыше 50% более 1,5-2,0 ч происходит покрытие его плесенью и загнивание [4-6]. Пророщенное зерно необходимо скармливать животным в кратчайшее время. Поэтому есть необходимость создания технологических линий кормления
и установок для получения пророщенного зерна непосредственно на производстве. Это повысит эффективность выращивания и снизит себестоимость продукта.
Цель исследования - разработка многоярусной конструкции установки для проращивания зерна, обеспечивающей высокую производительность и снижение себестоимости продукции за счет повторного использования воды после очистки.
Материалы и методы исследований -анализ способов и технических средств для проращивания зерна и результаты исследований по разработке многоярусной конструкции установки для проращивания зерна.
Результаты исследований и обсуждение. Проведенный анализ использования различных способов проращивания зерна, конструкций установок для проращивания зерна, изучение известных технических решений, классификация которых приведена на рисунке 1, позволили сделать вывод, что в настоящее время для проращивания зерна необходимо использовать моноблочные конструкции.
По месту расположения установки для проращивания зерна - ' .-
На открытом воздухе
В закрытом помещении
Го принципу работы |
Периодического действия
Непрерывного действия ■-
ГЬ способу увлажнения пророщенного зерна
Орошение
Комбинированный
Погружение
ГГо степени автоматизации | -
С ручным управлением
Автоматические
Автьматwирьванные
По конструкции установки
Модульная
Конвейерная
Моноблочная
Го кратности использования воды/для замачивания - ■ .-
Однократное
Многократное
Рис. 1. Классификация установок для проращивания зерна
Рассмотрена разработанная в Белгородском ГАУ конструкция установки для проращивания зерна (патент на изобретение Ки2741111) [7], обеспечивающая высокую производительность и снижение стоимости конечного продукта.
Для проращивания зерна необходимо соблюдение ряда факторов, таких, как питание зерна, освещенность, температура окружающей среды. При этом эффективность проращивания зависит от оптимальных значений этих факторов. Предлагаемая конструкция установки для проращивания зерна позволяет обеспечить управление воздействующими факторами при проращивании.
Установка для проращивания зерна состоит из емкости для воды, каркаса установки, который включает основание и боковые опоры, ванны, емкости для проращивания, дно которой выполнено в виде перфорированного листа, а также имеет ручки. Емкость для проращивания выполнена с возможностью снятия, перемещения и ворошения зерна за счет ее встряхивания. Кроме того, в установку входят: барботеры, лампы искусственного освещения, опоры для ламп, датчик температуры, трубчатый электронагреватель (ТЭН), насосы, трубопроводы, клапаны, фильтры механической очистки и ультрафиолетовые стерилизаторы (УФ-стерилизатор) (рис. 2) [7].
Установка для проращивания зерна работает следующим образом. В емкость для проращивания зерна укладывают подготовленное зерно. Из емкости для воды при помощи насоса через трубопровод перекачивают воду в нижнюю ванну, затем перекрывают клапан. Далее зерно замачивают на 2,5-3 часа. Для освещения зерна включают лампы искусственного освещения. После замачивания воду перекачивают при помощи насоса. Далее воду направляют через трубопровод, очищают при помощи фильтра механической очистки и УФ-стерилизатора и подают в верхнюю ванну, где предварительно установлены емкости для проращивания зерна. Как только верхнюю ванну наполнят, перекрывают клапан.
Рис. 2. Установка для проращивания зерна: 1 - емкость для воды; 2, 14, 23 - насос; 3, 15, 24 - трубопровод; 4, 18, 22 - клапан; 5 - основание установки; 6 - опоры боковые; 7 - ванна нижняя; 8 - ванна верхняя; 9 - емкость для проращивания зерна; 10 - лист перфорированный; 11 - ручки; 12, 13 - барботеры; 16, 25 - фильтр механической очистки; 17, 26 - УФ-стерилизатор; 19, 20 - лампы искусственного освещения;
21 - опора для ламп; 27 - датчик температуры; 28 - ТЭН
Далее зерно замачивают в течение 2,5-3 часов. После замачивания открывают клапан, воду перекачивают при помощи насоса через трубопровод, вода проходит дополнительную очистку через фильтр механической очистки и УФ-стерилизатор, и затем в очищенном виде воду подают в емкость. При помощи датчика температуры измеряют температуру, если вода оптимальной температуры, то повторяют цикл замачивания, если нет, то включают трубчатый электронагреватель (ТЭН) и доводят до оптимальной температуры и затем повторяют цикл замачивания.
На рисунке 3 представлена экспериментальная установка для проращивания зерна.
Научными задачами дальнейших исследований являются экспериментальные исследования по определению оптимальных конструктивно-режимных параметров работы установки для проращивания зерна. Наиболее важными критериями оптимизации параметров могут служить изменение массы зерна при проращивании (кг) и энергоемкость проращивания зерна (кВт-ч/кг). В качестве воздействующих факторов могут служить такие контролируемые величины,
как интенсивность облучения, спектр облучения, длительность облучения, температура воздуха, температура воды, высота слоя зерна в ванне, представленные на рисунке 4.
Рис. 3. Экспериментальная установка для проращивания зерна: 1 - каркас установки; 2 - ванна для воды; 3 - ванны для проращивания; 4 - светодиодная лампа (6400 К); 5 - светодиодная фитолампа; 6 - фильтр предварительной очистки; 7 - насос
Рис. 4. Блок-схема установки для проращивания зерна
Воздействующие факторы должны иметь возможность быть физически измеренными и менять свои значения независимо друг от друга. Критерии оптимизации также должны иметь возможность быть физически измеренными. Эффективность работы установки можно оценить по приведенным ниже критериям.
Изменение массы зерна при проращивании можно рассчитать по выражению:
Ат = т2 — тъ (1)
где т1 - начальная масса зерна перед проращиванием, кг; т2 - конечная масса проро-щенного зерна, кг.
После проращивания влажность проро-щенной массы зерна составляет 54-56%. При этом, кроме зерна с ростками в ней присутствует свободная влага. Чтобы снизить влияние массы свободной влаги на измерение массы пророщенного зерна, необходимо влагу по возможности удалить. Для этого после проращивания массу оставляют на решетах на 10-15 минут для свободного стока воды. После этого проводится измерение конечной массы т2.
Другим критерием эффективности работы установки может служить энергоемкость прорастания зерна. Энергоемкость прорастания зерна оценивается по выражению:
п = (2)
где 0 уд - энергоемкость прорастания зерна, кВт-ч/кг; Р - мощность электропотре-
бителей установки, кВт; I - время работы электропотребителей, ч; Мн - конечная масса пророщенного зерна после проращивания, кг; Ж1 - конечное содержание влаги в про-рощенном зерне, %; Ж2 - начальное содержание влаги в непророщенном зерне, %.
Выводы. Представлены конструктивно-технологическая схема установки для проращивания зерна с описанием принципа работы установки и блок-схема установки для проращивания зерна, а также экспериментальный образец установки. Рассмотрены факторы и критерии оптимизации, которые позволят определить качественные, количественные и энергетические характеристики при получении пророщенного зерна.
Конструкция установки для проращивания зерна обеспечивает механизацию процесса проращивания зерна и имеет следующие преимущества:
- повышение производительности процесса проращивания зерна за счет увеличения рабочей поверхности и непрерывности процесса;
- компактность и большую площадь для проращивания за счет применения многоярусной конструкции;
- равномерное освещение при проращивании за счет применения светодиодных ламп;
- снижение эксплуатационных затрат за счет повторного использования воды в процессе производства пророщенного зерна.
Литература:
1. Походня Г.С. Свиноводство и технология производства свинины. Белгород, 2009. 68 с.
2. Ковригин А.В. Повышение продуктивности свиней за счет скармливания им пророщенного зерна. Белгород, 2020. 189 с.
3. Кунце В. Технология солода и пива. СПб.: Профессия, 2001. 153 с.
4. Прищеп Л.Г. Эффективная электрификация защищенного грунта. М.: Колос, 1980. 208 с.
5. Технология и оборудование для получения и подготовки пророщенного зерна на корм животным / С.В. Вендин и др. М., 2021. 204 с.
6. Саенко Ю.В. Механизация сушки сырья при производстве кормовых добавок. Майский, 2019. 166 с.
7. Пат. 2741111 RU. Установка для проращивания зерна / С.В. Вендин и др. Заяв. 28.07.20; Опубл. 22.01.21.
Literatura:
1. Pohodnya G.S. Svinovodstvo i tekhnologiya proizvod-stva svininy. Belgorod, 2009. 68 s.
2. Kovrigin A.V. Povyshenie produktivnosti svinej za schet skarmlivaniya im proroshchennogo zerna. Belgorod, 2020. 189 s.
3. Kunce V. Tekhnologiya soloda i piva. SPb.: Professiya, 2001. 153 s.
4. Prishchep L.G. Effektivnaya elektrifikaciya zashchish-chennogo grunta. M.: Kolos, 1980. 208 s.
5. Tekhnologiya i oborudovanie dlya polucheniya i pod-gotovki proroshchennogo zerna na korm zhivotnym / S.V. Vendin i dr. M., 2021. 204 s.
6. Saenko YU.V. Mekhanizaciya sushki syr'ya pri proiz-vodstve kormovyh dobavok. Majskij, 2019. 166 s.
7. Pat. 2741111 RU. Ustanovka dlya prorashchivaniya zerna / S.V. Vendin i dr. Zayav. 28.07.20; Opubl.22.01.21.
GRAIN GERMINATION'S INSTALLATION S.V. Vendin, doctor of technical sciences, professor Yu.V. Saenko, doctor of technical sciences, professor M.S. Shirokov, post-graduate student
FGBOU VO Belgorod state agrarian university named after V.Ya. Gorin
Abstract. In most cases, the animals and poultry's feeding ration consists of compound feed, therefore to saturate these feed with natural vitamins, it is recommend by zootechnicians sprouted grain to add. Dry type of feeding on livestock and poultry complexes is used. At the same time, sprouted grain better than dry one is consumed. It has a pleasant sweet taste, and at group keeping, because of stronger individuals do not eat the given entire mass of sprouted grain out, it must be mixed with compound feeds before it will be given out. Sprouted grain has a high humidity - 54-56%; therefore, in order to preserve its properties for a long time, the sprouted grain must be dried, cooled or preserved chemically. A mixture of wet sprouted grain with combined feed it should be given to animals within 1,5-2 hours. To take attention at the sprouted grain's storage short duration of, its using at products producing is problematic. Therefore, there is a need own grain's germination capacities on livestock and poultry complexes to create. The installation for grain's germination is given. It is characterized by design's simplicity and allows the water for grain's soaking to cleaned, disinfect and use repeatedly. The device and operation's principle of the presented experimental grain germination's installation are described. The factors influencing the grain's germination and optimi -zation's criteria by which quantitative and energy indicators of this installation's operation can be determined are given.
Keywords: grain germination's installation, device, operating principle, factors, optimization's criteria.
For citation: Vendin S.V., Saenko Yu.V., Shirokov M.S. Grain germination's installation // Machinery and technologies in livestock. 2023. No. 1(49). p. 60-64. EDN QFIHQJ
Заявленный вклад авторов: С.В. Вендин, Ю.В. Саенко - разработка общего устройства и принципа работы установки для проращивания зерна, определение критериев оптимизации при проведении отсеивающих экспериментов, планирование отсеивающих экспериментов по выявлению факторов, оказывающих наибольшее влияние на критерии оптимизации; М. С. Широков - разработка классификации установок для проращивания зерна, изготовление установки для проращивания зерна, проведение отсеивающих экспериментов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
