УДК 631.365.25: 633.853.494
Инновационные технологии производства комбикормов
Innovation in technologies of mixed feed production
Сыроватка В.И. ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства»
Аннотация. В статье изложены новые технические решения по высокотемпературной обработке комбикормов и микрони-зации фуражного зерна с использованием СВЧ-энергии. Рабочий процесс тепловой обработки смещен от нулевой к критической точке (374°С). Это участок зоны перегретого пара с параметрами температуры 300-374°С, давления 12-21 МПа и экспозиции обработки 30-60 с. Процесс микронизации осуществляется при том же высокотемпературном режиме, но температуру внутри зерна доводят до температуры на его поверхности энергией СВЧ. Это эффективно при производстве вспученного зерна для животных и птицы.
Summary. The article presents new technical solutions for high-temperature treatment of feed and fodder grain micronization byuse microwave energy. Workflow heat treatment is offset from zero to the critical point (374°C). This is a plot area of superheated steam with parameters 300-374°C temperature, pressure 12-21 MPa and 30-60 s with exposure treatment. Micronisation process is performed under the same high temperature operation, but the temperature inside the grain is brought to a temperature on the surface of the microwave energy. It is effective in the production of expanded grain to animals and birds.
Ключевые слова: высокотемпературная обработка кормов, тепловые параметры, процесс микронизации, СВЧ-энергия, вспучивание фуражного зерна, изменение энтальпии, линия микронизации.
Key words: high-temperature processing of feed, thermal parameters, the process of micronization SVCh-energy, swelling of coarse grains, the enthalpy change, line micronization.
Мировое производство комбикормов в 2014 г. выросло на 2,1% по сравнению с предыдущим годом и достигло 980,12 млн. т. В 2014 г. Китай произвел 180 млн. т., США - 173, Бразилия - 66, Мексика - 31, Индия и Испания - по 29 млн. т, Россия - 26 млн. т и Япония - 24 млн. т.
Птицеводство потребляет 439 млн.т комбикормов (45%), свиноводство и домашние животные - 278 млн. т, объем комбикормов для аквакультуры вырос до 41 млн. т, для жвачных животных составил 195 млн. т.
В странах АТР в 2014 г произведено 350,54 млн. т комбикормов, на 0,6% больше, чем в
2013 г., в Африке - 34,57 млн. т, в странах Европы - 232,58 млн.т комбикормов, рост составил 2,1%. Объем производства кормов в Латинской Америке в
2014 г. составил 144,84 млн.т. В государствах Ближнего Востока произведено 24,75 мнл. т. В северной Америке - 192,8 млн. т комбикормов, на 2% больше, чем в 2013 г
По данным Росстата, в 2014 г. российские предприятия произвели 24,5 млн. т комбикормов. Производство комбикормов для свиней увеличилось на 10,9% - до 7,5 млн. т, а поголовье свиней на 5,8% - до 15,6 млн.голов. Объем выпуска комбикормов для птицы повысился на 3,3% - до 12,8 млн. т. Поголовье птицы в РФ за прошлый сезон выросло на 2,6%. Производство комбикормов для крупного рогатого скота осталось на уровне предыдущего сезона
- 2,0 млн. т, в хозяйствах всех категорий насчитывалось 20,6 млн. голов. В Белгородской области выращивается 20% поголовья свиней и потребляется около 3,6 млн. т комбикормов, в Ленинградской области производится 6,7% комбикормов, в Краснодарском крае - 4,9% от общего объема производства.
Отмечается большой контраст в производстве мяса на человека в год в различных странах,
- от 5,1 до 300 кг [1,2].
Основной компонент в комбикормах - фуражное зерно. В зависимости от вида фуражного зерна, сорта растения, условий его произрастания и других факторов в нем содержится 56-
70% безазотистых экстрактивных веществ, которые плохо усваиваются животными и птицей. При тепловой обработке крахмал переходит в усвояемые декстрины и полисахариды, нейтрализуются антипитательные вещества в сое и рапсе. Соя и рапс - важные белковые и энергетические компоненты. Соевая мука - это основной источник белка при производстве комбикормов, однако содержит 5-10% антипитательных веществ, которые ингибируют ферменты, вырабатываемые поджелудочной железой [3].
Эффективным путем устранения ингибиторов является тепловая обработка в сочетании с повышенным давлением. Наибольшую энергетическую ценность в комбикормах составляют семена рапса, поскольку содержат 40-48% жира и 21-33% сырого протеина при коэффициенте переваримости 84,4-93,4%. Однако семена рапса содержат эруковую кислоту, которая вызывает нарушение сердечно-сосудистой системы, инфильтрации скелетной мускулатуры и миокарда, цирроз печени. Доля эруковой кислоты в составе растительных масел: рапсовое масло 56-65%, горчичное - 50%, сурепное масло - 47%. Семена рапса подлежат глубокой термообработке. Температура разложения эруковой кислоты - 380°С. Зерновое сырье и другие компоненты, используемые для производства комбикормов, нередко обсеменены микроорганизмами, где присутствуют токсичные для человека и животных продукты метаболизма этих грибов.
Обеззараживание всех компонентов улучшает качество комбикормов. Использование в комбикормах рыбной, мясокостной муки, мелассы, жиров и других незерновых компонентов невозможно без тепловой обработки.
Для достижения температуры обрабатываемого комбикорма 170-180°С применяются сложные технологические схемы и дорогостоящее оборудование: первый этап - нормализация смеси - рассыпной комбикорм
Рис. 1. Линия тепловой обработки комбикормов
паром прогревается до 100°С; второй - смесь пропускается через экспандер, где подогревается до 130°С (иногда через экструдер, где температура смеси достигает 150°С) и в заключение корма подаются в гранулятор, где температура гранул достигает 180°С. Этой температуры также недостаточно для более глубокой декстри-низации (только 60%). На всех трех этапах повышение температуры корма осуществляется трением при высоком давлении, что неэкономично. В этом причина высокого удельного расхода электроэнергии. Технологическую схему следует упростить и значительно снизить удельную энергоемкость, металлоемкость и капиталоемкость, что возможно при выполнении процесса тепловой обработки в области сухого пара.
Исходя из мировых тенденций развития энергетики, необходимо переводить процесс баротермической обработки в более высокую область фазовой диаграммы системы р, t - давления, температуры. В рД -диаграмме фазового состояния воды рабочий процесс тепловой обработки комбикормов смещен от нулевой к критической точке (374°С). Это участок зоны перегретого пара с параметрами температуры 300-374°С, давления 12-21 МПа и экспозицией обработки 30-60 с.
Это позволяет исключить высокозатратные несовершенные процессы: экспандирование, экструдирование, гранулирование и др.; упростить структурную схему поточных линий по производству гранулированных кормов, что снизит в несколько раз энергоемкость и металлоемкость; использовать отработанный пар (120-150°С) на предварительную тепловую обработку сои, рапса, зернового сырья, а также мелассы, жира и др. добавок; применить малоемкостные поточные автоматизированные линии по производству обезвреженных, экологически чистых рассыпных, гранулированных, лечебных кормов, а также вспученного фуражного зерна.
В соответствии с этим предложена поточная линия баро-термической обработки комбикормов и новое оборудование (рис.1) [4].
Исходное сырье (ингредиенты) засыпают в приемные бункеры 1 - для сои, 2 - для рапса, 4 - для наполнителя, 5 - для зерновых, 6 - для жира, 7 - для мелассы, 8 - для БМВД. При работающем реакторе ба-ротермической обработки 18 тепло через тепловой затвор выгрузки 19 и газгольдер 20 по паропроводу 26 и при открытом кране 27 под давлением пар поступает в теплообменники 3 приемных бункеров для сои 1 и для рапса 2, где происходит предварительное запаривание сои и рапса. Далее дозатора-
ми непрерывного действия 9 из приемных бункеров 1, 2, 4 установленную дозу каждого из перечисленных компонентов подают в смеситель 11, из которого смесь равномерным потоком высыпается в винтовую зерноплющилку 12, в которой за счет шнека 14, расположенного в цилиндрическом корпусе 13 и имеющего однозаходный винтовой элемент, продавливается вдоль зерноплющилки и в процессе продавливания через зазор, равный 0,5 мм, между кольцами 15, установленными на внутренней стороне цилиндрического корпуса 13 на расстоянии друг от друга, равном шагу S ленточной резьбы шнека и имеющие высоту 3-4 мм, и витками шнека 14, происходит
плющение и измельчение частиц до размеров толщиной менее 0,5 мм, чем обеспечивается хороший доступ пара при дальнейшей обработке в баро-термическом реакторе 18. Обработанная смесь сои, рапса и наполнителя поступает в шнеко-вый транспортер 16, в который также посредством дозаторов непрерывного действия 9 и кранов 10 подаются ингредиенты из приемных бункеров 5, 6, 7, 8. Все составляющие смешиваются и перемещаются через тепловой затвор загрузки 17 в реактор баротермической обработки 18, где при температуре обработки 250-300°С и под давлением 6-8 МПа происходит кондиционирование, гомогенизация кормов при экспозиции (время обработки) 20-30 сек с одновременным перемещением обрабатываемой массы в сторону теплового затвора выгрузки 19, который также встроен в газгольдер 20. Далее обработанный комбикорм посредством барабанного шлюза 21 выгружается в охладитель 22, в который подается атмосферный воздух, регулируемый механизмом дозированной подачи 23, и, равномерно распределяясь по всей длине охладителя, снабженного перфоратором 24, охлаждается и выгружается в тару. При включенном вентиляторе 30 циклона 29 и посредством механизма регулирования количества отбора теплоносителя 25 по тепловой магистрали 28 тепло из охладителя подается к приемным бункерам 5, 6, 7 также для подогрева зерновых, жира и мелассы и регулируется паровыми кранами 32. Небольшая часть ингредиентов (зерновых) засасывается пневмоси-стемой и, оседая в циклоне 29, ссыпается в приемный бункер 5 для дальнейшей переработки. Образовавшийся конденсат с устройства для сбора и слива 33 на паровой системе 26 и те
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.