CC BY
58
Инженерия
стрированы полученные результаты для случая емкости объемом 60 литров.
Относительное расхождение опытных и расчетных данных, представленных на рис. 5, в среднем составляет 7 %.
Таким образом, для процесса нестационарной теплопроводности в стенке технологических емкостей аппаратов с рубашкой представлена математическая модель (2)-(8), которая состоит из уравнений в част-
ных производных, связанных между собой с помощью условий сопряжения. Она позволяет определять температурное поле стенки сложной конфигурации с цилиндрической и полусферической обечайкой. Расчетные значения температур, по нашему мнению, являются довольно хорошей аппроксимацией экспериментальных наблюдений. Полученные выражения также позволяют решать обратную задачу и находить температуру парогазовой смеси в рубашке аппарата в любой момент времени процесса разогрева.
Работа выполнена при частичной поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» и гранта РФФИ № 10-01-96045-р_урал_а.
Литература
1. Минухин Л. А. Расчеты сложных тепло- и массобмена в аппаратах пищевой промышленности. М. : Агропромиздат, 1986. 174 с.
2. Туголуков Е. Н. Методика математического моделирования нестационарных температурных полей емкостного аппарата // Химическая промышленность. 2004. Т. 81. № 2. С. 84-92.
3. Шихалёв С. В., Ермаков С. А., Решетников И. Ф. Моделирование процесса нестационарной теплопередачи в аппаратах с рубашкой // Журнал прикладной химии. 2008. № 9. С. 1432-1435.
4. Минухин Л. А., Шихалев С. В., Решетников И. Ф. Исследование тепловых процессов при нестационарном режиме работы варочных аппаратов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. № 5. С. 75-76.
5. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. М. : Наука, 1977. 736 с.
6. Карташов Э. М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел : учеб. пособие. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк., 2001. 550 с.
7. Моисеев Н. Н., Иванилов Ю. П., Столярова Е. М. Методы оптимизации. М. : Наука, 1978. 197 с.
ВЛИЯНИЕ ГИДРОБАРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА УГЛЕВОДНЫЙ СОСТАВ КОНЦЕНТРАТОВ
A. И. ПАНЫШЕВ,
соискатель,
B. А. СИТНИКОВ,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, 614099, г. Пермь, Пермская государственная сельскохозяйственная академия, ул. Петропавловская, д. 23
C. Ю. НИКОЛАЕВ, руководитель НПО «Семена Прикамья»
Положительная рецензия представлена Д. Ф. Ибишовым, доктором ветеринарных наук, профессором Пермского института Федеральной службы исполнения наказаний России.
Анализ рационов кормления животных в Пермском крае показал, что в структуре рационов на концентраты приходится до 50 % от общей питательности.
Концентрированные корма по своей стоимости превышают стоимость других кормов, поэтому стоит задача их правильного рационального использования. В своем составе концентрированные корма содержат крахмала до 500 г, сахара до 20 г. Нормальное соотношение сахара к крахмалу для оптимизации рубцового брожения жвачных животных должно быть 1 : 3, следовательно, необходимо выбрать такой способ подготовки концентратов, который бы изменял их углеводную структуру. Применяемые во многих хозяйствах способы подготовки концентратов к скармливанию сводятся к измельчению (дроблению, плющению), которое улучшает переваримость корма, не изменяя его хи-
мический состав [1, 5]. Ранее применялась гидротермическая обработка концентрированных кормов, но она не получила широкого распространения в силу того, что, не изменяя химический состав, приводила к увеличению затрат ручного труда на раздачу жидкого пойла.
Цель и методика исследования.
Цель исследования — оптимизация способа подготовки концентратов, который бы в процессе их обработки изменял углеводный состав и повышал качество кормления.
В изученной нами литературе мы не нашли рекомендуемых параметров и поставили перед собой задачу провести предварительные испытания на отрубях для установления оптимальных параметров давления, температуры и времени воздействия, при которых будет обеспечен наибольший выход сахаров в расчете на глюкозу.
шшш.т-эуи. пэгоб. ги
29
Инженерия Д7
Рисунок 1 Внешний вид гидролизера
Исследования проводили в лаборатории Уральского лесотехнического университета г. Екатеринбурга. Навески с отрубями увлажнялись водой в различных соотношениях, помещались в ампулы, после чего ампулы герметически закрывались и помещались в баню с разогретым до определенной температуры сплавом Вуда. Данный сплав позволяет поддерживать постоянную температуру в ампулах, при этом вода превращается в пар, и за счет него в ампулах создается давление. Затем ампулы вскрывали и в содержимом определяли выход глюкозы и редуцирующих веществ (РВИ-продукты гидролиза сложных сахаров). Если в исходном образце отрубей моносахаров в расчете на глюкозу было 54 г в 1 кг абсолютно сухого вещества, то после гидробаротермического воздействия их содержание увеличивалось более чем в 2 раза и составило 134-142 г.
После лабораторных испытаний была проведена производственная проверка на базе НПО «Семена Прикамья». Для этого в гидролизер (рис. 1) емкостью 3 м3, поочередно были загружены дерть пшенично-ячменная, пивная дробина и отруби пшеничные [7]. Предварительно были взяты образцы, в которых в лаборатории ГНУ Пермский НИИСХ Россельхозакадемии (по методике Е. А. Петуховой, Р. Ф. Бессарабовой, Л. Д. Халеевой и др., 1989) был проведен полный зоотехнический анализ [3]. Загруженные в гидролизер концентраты увлажнялись водой в соотношении 1 : 5, в рубашку гидро-лизера заливалась вода, которая электротэнами доводилась до парообразного состояния, пар поступал в гидролизер, и за счет этого внутри создавалось давление.
По истечении 30 мин. гидролизер выключали, производили сброс давления и выгрузку гидролизата. Из полученных гидролизатов концентрированных кормов отбирали средние пробы, которым был произведен полный зоотехниче ский анализ по вышеуказанной методике в лаборатории ГНУ Пермский НИИСХ [3].
Для изучения поедаемости гидролизованных концентратов и их влияния на качество молока был проведен опыт в летний период в условиях стойлового содержания на дойных коровах в ООО «Русь».
30
Было сформировано две группы животных методом аналогов, из которых одна была контрольной, и ей скармливалась дерть из зерносмеси (ячмень, пшеница) к основному рациону, а животные опытной группы получали эту смесь в гидролизованном виде.
Перед постановкой на опыт от всех коров была взята кровь на биохиманализ, исследовано молоко по методике Л. Т. Лебедева, А. Т. Усович [2].
Результаты исследований и их обсуждение.
В силу того, что исходные концентраты отличались друг от друга и от гидролизатов содержанием воды, то все показатели приведены в расчете на абсолютно сухое вещество (табл. 1).
Как следует из табл. 1, в гидролизатах по сравнению с исходным кормом произошло уменьшение содержания протеина на 3-7 %, при этом наибольшее снижение произошло при гидролизе пивной дробины. Уменьшение протеина происходит из-за длительного воздействия высокой температуры на свободные аминокислоты, в результате чего азот в виде аммиака при сбросе давления улетучивается в окружающую среду. Значительное понижение содержания протеина после гидролиза в пивной дробине можно обЪяснить наличием повышенного содержания в ней свободных аминокислот, образующихся в процессе подготовки и использования ячменя в пивоваренном производстве [4].
Гидробаротермическая обработка концентрированных кормов ведет к частичному гидролизу жира, клетчатки, в результате чего произошло понижение энергетической питательности гидролизатов из дерти и отрубей на 0,34-0,39 МДж, или на 3 %, в сравнении с исходными образцами. В то же время в структуре безазотистых экстрактивных веществ значительно увеличивается доля моносахаров. Содержание сахаров в пересчете на глюкозу в гидролизатах увеличивается более чем в 2 раза, что согласуется с данными других исследователей [6, 4, 5].
В результате гидролиза в конечном продукте увеличивается минеральная составляющая за счет кальция, очевидно, это связано с жесткостью воды, используемой для гидролиза.
Органолептическая оценка гидролизатов показала, что они имеют карамелевый запах, сладковатый привкус. Установлено, что лучшую консистенцию по однородности имели гидролизаты отрубей и пивной дробины, гидролизат из дерти имел очень вязкую структуру в силу значительного содержания крахмала в исходном материале.
Влияние ввода гидролизатов из дерти пшеницы и ячменя на углеводную полноценность рационов кормления опытной группы коров показано в табл. 2.
Скармливаемые рационы были рассчитаны на получение от животных суточных надоев в 15 кг. Общая питательность рациона была одинаковой в обеих группах и составляла 147 МДж. Различия в компонентах питательных веществ заключались в содержании сахара.
Вследствие использования в кормлении коров зеленой массы из многолетних злаковых трав в количестве 38 кг содержание сахара удовлетворяло минимальные потребности. Но в рационе опытной группы коров, по сравнению с животными контрольной группы (1014 г), сахара содержалось больше на 194 г при сахаропротеиновом отношении 0,99 : 1, что ближе к нормативному показателю для дойных коров.
В силу увлажнения гидролизат имел жидкую структуру (влажность 87-88 %), поэтому его приходилось выпаивать вручную из ведер три раза в сутки.
'М'М'М. т-эуи. пэгоб. ги
Инженерия
Таблица 1
Химический состав концентратов (в абсолютно сухом веществе)
Образец корма Показатель
Сырой протеин, % Сырой жир, % Сырая клетчатка, % 3 £ §• £ Со з Са, г/кг Р, г/кг Сахар, г/кг Обменная энергия, МДж Корм. ед., кг
Дерть пшенично-ячменная 10,93 1,18 7,19 2,77 1,42 4,70 37,9 12,98 1,36
Гидролизат дерти 10,13 1,14 5,59 3,06 1,96 4,63 101,3 12,64 1,21
Отруби пшеничные 9,36 2,35 5,56 7,19 2,50 9,67 54,0 11,16 1,01
Гидролизат отрубей 9,10 2,02 4,36 7,94 3,21 9,69 134,7 10,77 0,94
Пивная дробина пивная 22,63 8,63 22,06 4,55 2,19 8,21 10,2 12,19 1,20
Гидролизат дробины 16,41 6,17 16,20 9,62 3,61 8,09 51,5 11,33 1,04
Таблица 2
Рацион кормления дойных коров живой массой 500 кг с суточным надоем 15 кг (опытная группа)
Показатель Требуется по норме Корм Дано в рационе +/- к норме
Зеленая масса Зернофураж (гидролизат) Мононатрий фосфат
Содержится в рационе, кг * 38,0 30,0 0,1 * *
ЭКЕ 14,2 11,0 3,7 14,7 +0,5
Обменная энергия, МДж 142 110 37 147 +5
Переваримый протеин, г 1210 874 344 1218 +8
Сырая клетчатка, г 4065 3062 192 3254 -811
Сухое вещество, г 15350 11640 3435 15075 -275
Сырой жир, г 435 428 39 467 +32
Сахар, г 1090 860 348 1208 +118
Кальций, г 89 94 6 100 +6
Фосфор, г 60 32 24 62 +2
Соль поваренная, г 89 89
Каротин, мг 565 1040 1040 +475
В то же время обычная дерть зерносмеси в количестве 4,8 кг давалась коровам контрольной группы в кормушки сверху на зеленую подкормку.
У всех подопытных животных гематологические показатели крови находились в пределах установленных норм. В силу одинакового энергетического уровня кормления разница в надоях между группами была незначительной, но по содержанию массовой доли молочного жира в пользу опытной группе была достоверной и превышала на 0,1 %.
Выводы.
Гидробаротермическая обработка концентрированных кормов значительно изменяет их состав: вследствие высокой температуры — 130° и давления происходит гидролиз крахмала и частично клетчатки до моносахаров, при этом их содержание в гидролизатах увеличивается почти в два раза.
Использование гидролизных концентратов в кормлении коров повышает уровень содержания сахара в рационах, приводит в норму сахаропротеиновое отношение 0,99 : 1, что благоприятно сказывается на качестве получаемого молока.
Гидробаротермическая обработка концентрированных кормов повышает влажность конечного продукта до 87-88 %, а это требует механизации раздачи жидкого пойла.
Рекомендации.
Для снижения трудоемкости раздачи жидкого гидролизованного корма, получаемого из любого зернового концентрата, необходимо в дальнейшем снизить содержание воды в нем до 20-30 % путем испарения, это позволит вводить его в состав монокорма при миксерной подготовке и раздаче животным, сохранять в условиях фермы более длительное время.
Литература
1. Булатов А. П., Ярмоц. Л. П. Кормовая база современного животноводства. Курган : Зауралье, 2002. 240 с.
2. Лебедев П. Т., Усович А. Т. Методы исследования кормов, органов и тканей животных М. : Россель-хозиздат, 1969. 476 с.
3. Петухова Е. А., Бессарабова Р. Ф., Халенева Л. Д. [и др.]. Зоотехнический анализ кормов. М. : Агропромиздат, 1989. 239 с.
4. Славнов Е. В., Коробов В. П., Лемкина Л. М. Получение концентрированных добавок экструзионной обработкой зерна озимой ржи с оценкой пищевой ценности // Аграрный вестник Урала. 2008. № 2. С. 80-83.
5. Сыроватка В. И., Обухова Н. В., Комарчук А. С. Новые технологические решения приготовления комбикормов в хозяйствах // Кормопроизводство. 2010. № 7. С. 41-47.
6. Чернышев Н. И., Панин И. Г. Способы подготовки кормов. М. : Россельхозиздат, 2000. 335 с.
7. Патент № 2412609 «Способ получения зернового корма для коров» / С. Ю. Николаев. 20 июля 2009 г.
№№№. т-Э¥и. ПЭГОб. Ги
31
