1 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки

1
На правах рукописи
ИЛЬЯШИК Александр Викторович
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВВОДА
ТРУДНОСЫПУЧЕГО СЫРЬЯ В КОМБИКОРМА
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2013
2
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)
Научный руководитель:
Соловьёва Евгения Васильевна,
кандидат технических наук, доцент
Официальные оппоненты:
Панин Иван Григорьевич,
доктор технических наук, старший
научный сотрудник, генеральный
директор ООО «Авита» (г. Воронеж)
Шенцова Евгения Сергеевна,
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры технологии
хлебопекарного, кондитерского,
макаронного и зерноперерабатывающего производств ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет
инженерных технологий»
Ведущая организация:
ГНУ Северо-Кавказский
научно-исследовательский институт
животноводства Россельхозакадемии
Защита диссертации состоится 28 ноября 2013 г. в 15:00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский
государственный технологический университет» по адресу: 350072,
г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО
«Кубанский государственный технологический университет».
Автореферат разослан 28 октября 2013 года.
Учёный секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент
В.В. Гончар
3
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность исследований. Одним из приоритетных направлений Государственной программы «Развитие сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на
2008-2012 годы» является ускоренное развитие животноводства и увеличение
продуктивности животных. Увеличение продуктивности животных обусловливает повышение требований к однородности кормов. Особенно важно равномерно распределять компоненты комбикормов, имеющие высокую биологическую ценность (рыбная и мясокостная мука). Однако ввод этих трудносыпучих компонентов затруднен по многим причинам, например таким, как
высокое содержание жира, неравномерный гранулометрический состав, явление статического электричества и т.п., что приводит к ухудшению сыпучести,
комкованию, сводообразованию, неоднородности смешивания. И это при том,
что в состав комбикормов в России вводится 9-11 % белковых компонентов
вместо необходимого минимума – 18%. А белковый дефицит в рационах
сельскохозяйственных животных (более 25%) снижает на треть выход продукции, приводит к увеличению непроизводительных затрат в 1,3-1,4 раза,
повышению себестоимости продукции в 1,5 раза.
Несбалансированность комбикормов, как по содержанию белка, так и
по аминокислотному составу тормозит развитие животноводства в России.
Вышеуказанная проблема характерна и для плотоядных (домашних)
животных, рацион которых не менее чем на 30% должен состоять из белков
животного происхождения, источником которых является мясокостная мука,
относящаяся к трудносыпучим видам сырья.
Существенный вклад в развитие исследований по повышению качества
комбикормов, в том числе в части равномерного распределения питательных
веществ, внесли российские ученые В.А. Афанасьев, Л.С. Кожарова, Н.И.
Кузнецов, Я.Ф. Мартыненко, П.Н. Миончинский, Т.М. Околелова, И.Г. Панин, А.Д. Пелевич, Н.П. Черняев, О.Е. Щербакова и другие исследователи.
Однако и до настоящего времени данная проблема пока еще не решена.
Перспективным направлением в решении данной проблемы является
совершенствование технологии комбикормов с использованием компонентов,
способных оптимизировать технологические свойства трудносыпучих видов
сырья. В этой связи важное значение приобретает возможность применения в
рационах нетрадиционных кормовых добавок, среди которых существенная
роль отводится природным сорбентам, в частности бентониту, обладающему
4
ценными свойствами, богатым минеральным составом и нашедшему широкое
применение в различных отраслях деятельности человека.
В связи с вышеизложенным, совершенствование технологии ввода
трудносыпучего сырья при производстве комбикормов является актуальным.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим
планом НИР кафедры пищевой инженерии и высоких технологий КубГТУ
«Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий глубокой переработки зерна и продуктов его переработки» (№ госрегистрации
01201152076).
1.2 Цель и задачи исследований. Цель работы – совершенствование
технологии ввода трудносыпучего сырья при производстве комбикормов для
повышения качества, в том числе однородности готового корма.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– изучение, анализ и систематизация литературных данных по теме исследований;
– исследование трудносыпучего сырья, используемого при производстве комбикормов (мясокостной муки, рыбной муки, мучнистого сырья);
– исследование эффективности просеивания трудносыпучего сырья;
– исследование качества бентонита;
– исследование гранулометрического состава трудносыпучего сырья и
бентонита;
– разработка оптимальных параметров ввода бентонита в трудносыпучие компоненты комбикормов с получением предварительных смесей;
– исследование влияния бентонита на физико-механические свойства
смесей трудносыпучих компонентов комбикормов с бентонитом;
– исследование влияния бентонита на эффективность просеивания смесей трудносыпучих компонентов комбикормов с бентонитом;
– исследование влияния бентонита на гранулометрический состав смесей трудносыпучих компонентов комбикормов с бентонитом;
– совершенствование технологии ввода трудносыпучего сырья при
производстве комбикормов;
– разработка рецептов комбикормов с использованием бентонитовых
глинопорошков;
– исследование влияния ввода трудносыпучего сырья через предварительные смеси с бентонитом на однородность комбикормов;
– математическая обработка экспериментальных данных;
5
– опытно-промышленная апробация результатов исследований и разработка технической документации на новую продукцию;
– расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения в производство усовершенствованной технологии ввода трудносыпучего сырья.
1.3 Научная новизна работы. Научно обоснована и экспериментально
доказана целесообразность и высокая эффективность использования бентонита в качестве добавки – улучшителя физико-механических свойств трудносыпучих компонентов, используемых при производстве комбикормов.
Впервые выявлена способность бентонита улучшать технологические
свойства (влажность, объемная масса, угол естественного откоса и т.п.) и эффективность просеивания трудносыпучего сырья.
Впервые выявлена способность бентонита стабилизировать качество
трудносыпучего сырья, в том числе животного происхождения, и в частности
препятствовать развитию микрофлоры и снижать кислотное число жира.
Впервые выявлена способность бентонита выравнивать гранулометрический состав (повышать однородность) и увеличивать количество частиц
компонентов.
Впервые выявлена способность бентонита повышать однородность
распределения трудносыпучих компонентов, в том числе ценного белкового
сырья, в готовом корме.
Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены этапы,
способы и оптимальная норма ввода бентонита при производстве комбикормов.
Разработаны модели статистической оценки характера и закономерностей влияния основных параметров исследований – количества ввода бентонита в комбикорма и содержания меди на степень однородности комбикормов.
1.4 Практическая значимость. Усовершенствована технология ввода
трудносыпучего сырья при производстве комбикормов с использованием
бентонита, позволяющего улучшить физико-механические свойства сырья,
снизить влажность, кислотное число жира, содержание микроорганизмов, повысить его стойкость при хранении и улучшить качество готового корма.
Разработана и утверждена техническая документация (ТУ) на смеси трудносыпучих компонентов с бентонитовыми глинопорошками для производства
комбикормов для сельскохозяйственных и плотоядных животных. Разработаны и утверждены ТУ на комбикорм ПК 57-1 для хряков-производителей с ис-
6
пользованием бентонитовых глинопорошков; комбикорм К 65-1 с рапсовым
шротом для откармливаемых бычков с использованием бентонитовых глинопорошков; комбикорм для домашних животных (собак).
Разработана и предложена к производству технология выделения коллоидной фракции трудносыпучих компонентов, смешивания ее с бентонитом
и последующим смешиванием с тонкой и мелкой фракциями с получением
предварительных смесей.
На основании результатов исследований была разработана принципиальная схема технологической линии по производству кормов с использованием бентонита для сельскохозяйственных (патент на полезную модель №
115627) и плотоядных (патент на полезную модель № 120336) животных.
1.5 Реализация результатов исследований. Результаты выполненных
исследований апробированы в условиях промышленного производства ООО
«Вита-лайн» (ст. Динская Краснодарского края). Экономический эффект от
внедрения усовершенствованной технологии ввода трудносыпучего сырья
при производстве комбикормов с использованием бентонита, составляет от 60
до 200 руб., в зависимости от вида используемого сырья, на 1 тонну готового
комбикорма.
1.6 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
были доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научных семинарах
кафедры Пищевой инженерии и высоких технологий КубГТУ (г. Краснодар,
2010 – 2012 гг.); в материалах третьей Международной сельскохозяйственной
научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития народно-хозяйственного комплекса: опыт, проблемы и
пути их решения» (г. Москва, 2010 г.); в материалах второй Международной
научно-практической конференции молодых ученых (г. Москва, 2011 г.); в
материалах первой Международной научно-практической конференции «Интеллектуальный потенциал молодых ученых России и зарубежья» (г. Москва,
2011 г.); в материалах четвертой Международной научно-практической конференции «Современное состояние естественных и технических наук» (г.
Москва, 2011 г.); в материалах тринадцатой Международной научнопрактической конференции «Актуальные вопросы современной науки» (г.
Москва, 2011 г.); в материалах второй Международной научно-практической
конференции «Современная наука: Тенденции развития» (г. Краснодар, 2012
г.).
7
Научные разработки по теме исследований были отмечены бронзовой
медалью на XVI Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2013» (г. Москва, 2013 г.).
1.7 Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК при
Минобрнауки России, получено 2 патента РФ на полезные модели.
1.8 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научнотехнической и патентной литературы, методической и экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 155 страницах компьютерного текста, содержит 36 таблиц и 36 рисунков. Список литературных источников
включает 183 наименования, в том числе 30 – зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. Основными объектами исследований были: мясокостная мука с содержанием 30 % сырого протеина, производимая на
мясокомбинатах и мука с санитарно-ветеринарного утилизационного завода
(г. Тимашевск); рыбная мука с содержанием 50 % сырого протеина, вырабатываемая на Дальнем Востоке и в Калининградской области; отруби пшеничные, выработанные на различных предприятиях Краснодарского края, бентонитовые глины Тарасовского месторождения, полученные с перерабатывающего предприятия ОАО «Ильский завод Утяжелитель», а также готовые комбикорма.
Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.
2.2 Методы исследований. В работе использовали как общепринятые,
так и специальные методы исследований сырья и готовой продукции. Объемную массу и угол естественного откоса определяли по ГОСТ 28254-89. Для
определения угла внешнего трения используем установку, состоящую из поверхности скольжения и вертикального угломера.
Влажность сырья и комбикормов определяли по ГОСТ 13496.3 – 92
(ИСО 6496-83). Обсемененность микрофлорой определяли в соответствии с
ГОСТ Р 51426-99 (ИСО 6887-83). Определения кислотного числа жира осуществляли в соответствии с ГОСТ 13496.18-85, кислотности – по ГОСТ
13496.12-98.
8
Для исследования гранулометрического состава применяли ситовой
метод. Просеивание проводили вручную и на лабораторном рассеве.
Рисунок 1 − Структурная схема исследований
В результате просеивания получали различные фракции продуктов
(классы крупности). Число частиц в каждой фракции определяли по известным методикам. Модуль крупности определяли по ГОСТ 13496.8-72. Для определения крупности подбирали сита, установленные нормативно-техническими документами на соответствующий вид продукта. Эффективность просеивания продуктов в сочетании с различными побудителями и крупность размола иссле-
9
дуемых образцов определяли в соответствии с ГОСТ 13496.8-72. Просеивание
производили на рассевке-анализаторе. Смешивание трудносыпучего сырья, коллоидной фракции сырья и бентонита, а также приготовление партий комбикормов
проводили на лабораторном кубовом смесителе. Однородность комбикормов
определяли по содержанию меди, методом подсчета коэффициента однородности. Содержание меди определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на анализаторе ААS-1.
Оценку результатов экспериментальных исследований проводили с использованием современных методов расчёта статистической достоверности
результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft
Office Excel 2007 и Statistika 6.0 for Windows.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование трудносыпучего сырья, используемого при производстве комбикормов. Отруби – один из основных компонентов для производства комбикормов. При этом используются отруби с различных мельниц, с разной степенью подготовки зерна к помолу. Поэтому качество отрубей может сильно варьировать, в том числе по содержанию частиц коллоидного измельчения.
Из белковых компонентов наибольшей ценностью для животных и
птицы обладают рыбная и мясокостная мука. Эти виды сырья характеризуются высоким содержанием протеина, имеющего почти полный набор незаменимых аминокислот в пропорциях, адекватных потребностям животных, что
определяет их высокую биологическую ценность.
Повышенное содержание жира в рыбной и мясокостной муке, наличие
около 70% частиц неправильной формы из оболочек и алейронового слоя с
преобладающим размером 240-230 мкм в отрубях, и, что особенно важно, неоднородность гранулометрического состава с наличием в составе около 15-25
% частиц коллоидного измельчения, предопределяют плохую сыпучесть
(трудносыпучесть) данных видов сырья, что снижает продуктивность и экономическую эффективность их использования.
Влажность соответствовала требованиям стандартов и для образцов мясокостной муки не превышала 8,8%, а рыбной муки – 8,4%. Влажность отрубей, полученных на мельницах, расположенных в разных зонах Краснодарского края варьировала в пределах от 14,5% до 16,5%.
Модуль крупности (таблица 1) исследуемых образцов трудносыпучего
сырья отличается: мясокостная мука поступает чаще всего мелкого измельче-
10
ния (Мкр≈1,07-1,10 мм), рыбная мука – тонкого измельчения (Мкр≈0,50-0,55
мм). Модуль крупности отрубей варьировал в пределах от 1,34 до 2,24 мм.
Таблица 1 – Фракционный состав трудносыпучего комбикормового сырья
Сход сырья с
сита
Средневзвешенный размер
частиц, мм
1-50
1-45
1-35
1-30
1-20
1-18
1-10
сетка 0,562
0
5,25
4,75
4,00
3,25
2,50
1,90
1,40
0,78
0,28
Содержание фракции в массе сырья, %
мясокостная
мука
2,26
1,67
2,28
2,96
8,92
5,87
14,39
9,68
51,97
рыбная мука
отруби
0,57
0,73
0,84
2,90
1,35
6,32
6,67
80,62
0,12
0,89
2,66
16,73
13,88
16,14
32,42
17,16
Объемная масса образцов мясокостной муки составила 550 г/л, рыбной
– 530 г/л, что находится в пределах справочных данных. Объемная масса отрубей, полученных на разных мукомольных заводах, значительно варьирует
(от 280 г/л до 300 г/л), что нежелательно, так как будет по разному влиять на
степень заполнения рабочего объема машин и емкостей, а также влиять на
равномерность смешивания.
Угол естественного откоса мясокостной муки составил 53 град, рыбной
муки – 58 град. Угол естественного откоса отрубей варьировал в пределах 4858 град, что свидетельствует о различной степени сыпучести продуктов.
Микрофлора мясокостной муки (таблица 2) представлена в основном
плесневыми грибами рода Rhizopus nigricans, Aspergillus spp (зеленый, желтозеленый) и бактериями – споровые и неспоровые палочки, рыбной муки грибами рода Penicillium, Aspergillus sp и бактериями – неспоровые палочки и
сарцина. В отрубях обнаружили в основном плесневые грибы рода Penicillium
spp и бактерии – неспоровые палочки и кокки.
Таблица 2 – Количественное содержание микроорганизмов в 1 г
исследуемых образцов комбикормового сырья
Содержание микроорганизмов, КОЕ/г
Образец
на первые сутки хранения
бактерии
плесени
после месяца хранения
дрожжи
бактерии
плесени
дрожжи
Мясокостная
мука
24×105
9×102
0
15×105
9×102
0
Рыбная мука
20×105
8×102
0
60×105
7×102
0
11
Отруби
пшеничные
24×105
8×102
0
16×105
7×102
0
Кислотное число жира рыбной муки равнялось 16,6 мг КОН/г, что удовлетворяет требованиям нормативной документации. Кислотное число жира
мясокостной муки – 14,9 мг КОН/г (не нормируется), кислотность отрубей –
13,4 градуса Неймана (не нормируется).
3.2 Исследование эффективности просеивания трудносыпучего сырья. При определении эффективности просеивания использовались два типа
сит, установленных стандартами: сетки проволочные №1,8 с ячейками размером 1,8×1,8 мм и полотно решетное №20 с отверстиями диаметром 2 мм. Для
повышения эффективности процесса использовали побудители: шарики из
натуральной резины, шарики из синтетической резины, цилиндры из натуральной резины, побудитель из бельтинга, щетки с конским волосом.
Установлено, что для улучшения просеивания наиболее целесообразно
использование сеток проволочных в сочетании с шариками из синтетической
резины, это позволяет получить оптимально высокую эффективность для
всех образцов исследуемого трудносыпучего сырья.
3.3 Исследование качества бентонита. Бентонит – однородный сыпучий порошок серого цвета, без запаха.
Влажность не превышала 2,1 %.
Исследовали фракционный состав бентонита (таблица 3).
Таблица 3 – Фракционный состав бентонита
Сита
Средневзвешенный размер частиц,
мм
Содержание фракции в массе сырья,
%
1-18
1-15
1-10
сетка 0,636
сетка 0,562
26
0
1,90
1,65
1,25
0,82
0,60
0,41
0,13
0,33
0,51
1,18
0,23
13,57
84,18
Модуль крупности бентонита составил 0,19 мм, что позволяет отнести
его к сырью коллоидного измельчения.
Исследовали образцы на общую обсемененность микрофлорой. Микрофлора бентонита представлена плесневыми грибами рода Rhizopus nigricans, Aspergillus sp (желто-зеленый), Penicillium sp (не более 100 колониеоб-
12
разующих единиц (КОЕ) в 1 г) и бактериями – споровые и неспоровые палочки (не более 4500 КОЕ/г).
3.4 Исследование гранулометрического состава трудносыпучего
сырья и бентонита. Даже на самом совершенном оборудовании невозможно
производить комбикорма высокого качества, если не подобрано сырьё необходимого гранулометрического состава, поэтому фракционировали исследуемое сырье (рисунок 2).
100
Мясокостная мука
(ветсанутиль завод)
Содержание частиц, %
80
Мясокостная мука
(мясокомбинат)
60
Рыбная мука (Дальний
Восток)
40
Рыбная мука
(Калининградская
область)
Отруби пшеничные
20
Бентонит
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Средневзвешенный размер частиц, мм
< 0,4 мм – коллоидная фракция сырья; 0,4 – 1,0 мм – фракция тонкого измельчения;
> 1,0 мм – фракция мелкого измельчения
Рисунок 2 – Фракционный состав трудносыпучего сырья и бентонита
Установлено, что 90% бентонита находится в зоне коллоидного измельчения. Мясокостная мука в среднем на 12-23% состоит из частиц коллоидного измельчения, на 33-46% - тонкого измельчения, 31-55% - мелкое измельчение. Рыбная мука содержит частиц коллоидного измельчения в среднем 17-20%, тонкого измельчения – 41-50%, мелкого – 30-42%. В отрубях частиц коллоидного измельчения – 16%, тонкого измельчения – 41%, мелкого –
43%.
Таким образом, на наш взгляд, большой разброс сырья по гранулометрическому составу не позволит получить однородный комбикорм при традиционном однократном смешивании.
3.5 Разработка оптимальных параметров ввода бентонита в трудносыпучие компоненты комбикормов с получением предварительных
13
смесей. Исследуемое трудносыпучее сырье содержит достаточно большое
количество коллоидных частиц, что предопределяет его плохую сыпучесть
(трудносыпучесть). Поэтому мы предлагаем выделять коллоидную фракцию
и предварительно смешивать ее с бентонитом, который практически полностью (90-95%) состоит из частиц коллоидного измельчения (рисунок 3).
1, 6 – просеиватель;
2 – наддробильные бункера;
3 – дробилка;
4 – циклонразгрузитель;
5, 9 - смеситель;
7 – наддозаторные бункера;
8 – дозатор
Рисунок 3 – Схема выделения коллоидной фракции трудносыпучих
компонентов при смешивании их с бентонитом
Эффективность смешивания определяли по содержанию солей меди
(таблица 4).
Таблица 4 – Степень однородности смесей трудносыпучего комбикормового
сырья с бентонитом
Образец
мясокостная мука
Сырье +бентонит
рыбная мука
отруби пшеничные
мясокостная мука
Коллоидная фракция сырыбная мука
рья + бентонит
отруби пшеничные
мясокостная мука
Смесь коллоидной фракции с бентонитом + тонкая рыбная мука
и мелкая фракция
отруби пшеничные
1
0,69
0,87
0,85
0,87
0,89
0,90
0,85
0,87
Процент ввода бентонита
2
4
6
8
0,71 0,74 0,78 0,85
0,88 0,88 0,89 0,95
0,90 0,90 0,93 0,92
0,88 0,88 0,91 0,92
0,89 0,94 0,96 0,98
0,92 0,94 0,97 0,98
0,86 0,88 0,89 0,90
0,90 0,90 0,95 0,97
10
0,85
0,98
0,95
0,94
1,00
0,99
0,90
0,99
0,88
0,91
0,98
0,93
0,93
0,97
Максимальная степень однородности смесей трудносыпучих компонентов с бентонитом достигается при вводе 10 % последнего. Ввод его в
14
больших количествах не желателен, так как для некоторых рецептов это может привести к превышению рекомендованных норм по содержанию кормового бентонита в рационах животных.
Установлено, что наиболее оптимальным при организации процесса
смешивания трудносыпучего сырья с бентонитом будет использование смеси
коллоидной фракции с бентонитом плюс фракции тонкого и мелкого измельчения.
3.6 Исследование влияния бентонита на физико-механические
свойства смесей трудносыпучих компонентов комбикормов с бентонитом. При вводе бентонита влажность компонентов кормов (таблица 5) снижается, причем при хранении в течение месяца увеличение влажности в смеси
(компонент + бентонит) происходит менее интенсивно, что подтверждает высокие гидрофильные свойства бентонита.
Таблица 5 – Влажность компонентов комбикормов
Продукт
Влажность, %
исходные компоненты
смесь компонент + бентонит
1 сутки
30 сутки
1 сутки
30 сутки
Бентонит
2,08
2,36
-
-
Мясокостная мука
8,81
10,34
8,11
9,01
Рыбная мука
8,42
9,96
7,80
8,63
Отруби пшеничные
13,43
14,01
13,36
13,68
Следует отметить, что снижение влажности положительно влияет на
физико-механические свойства трудносыпучих компонентов кормов. Введение бентонита в состав мясокостной, рыбной муки и отрубей несколько увеличивает объемную массу и снижает угол естественного откоса, что необходимо учитывать при расчете и использовании оперативных бункеров, складов
и оборудования.
Бентонит, имея кислотность 0,21 градуса Неймана, снижает кислотное
число жира смеси трудносыпучих компонентов на 14-24 %. При хранении в
течение месяца смеси компонентов кормов с бентонитом кислотное число
жира нарастает менее интенсивно, чем в образцах компонентов в чистом виде.
Исследовали влияние бентонита на общую обсемененность микроорганизмами компонентов (таблица 6). При анализе колоний, выросших на питательных средах, патогенная микрофлора не была обнаружена. Установлено,
15
что добавление бентонита положительно сказывается на снижении обсемененности микрофлорой исследуемых образцов компонентов комбикормов.
Таблица 6 – Количественное содержание микроорганизмов в образцах
компонентов кормов
Содержание микроорганизмов, КОЕ/г
Образец компонентов кормов
на первые сутки хранения
после месяца хранения
бактерии
плесени
бактерии
плесени
Мясокостная мука + бентонит
24×105
17×102
13×105
3×102
Рыбная мука + бентонит
20×105
6×102
40×105
3×102
Отруби пшеничные + бентонит
12×105
8×102
8×105
5×102
3.7 Исследование влияния бентонита на эффективность просеивания смесей трудносыпучих компонентов комбикормов с бентонитом. Для
определения влияния бентонита на эффективность просеивания, были использованы: полотно решетное тип 1 - 20 и сетке проволочной 1,800.
Следует отметить, что после добавления бентонита эффективность
просеивания повышается на 3-14 %. Максимальная эффективность для всех
образцов отмечается при просеивании на сетке проволочной 1,800. Это следует учесть при подготовке трудносыпучих компонентов кормов к смешиванию с другими компонентами.
3.8 Исследование влияния бентонита на гранулометрический состав смесей трудносыпучих компонентов комбикормов с бентонитом.
Исследовали гранулометрический состав смесей трудносыпучих компонентов
с бентонитом (рисунок 4).
100
Мясокостная мука (
ветсанутиль
завод)+бентонит
Мясокостная мука
(мясокомбинат)+бентонит
Содержание частиц, %
80
60
Рыбная мука (Дальний
Восток)+бентонит
40
Рыбная мука
(Калининградская
область)+бентонит
Отруби
пшеничные+бентонит
20
Бентонит
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Средневзвешенный размер частиц, мм
3
3.5
16
Рисунок 4 – Фракционный состав смеси трудносыпучих компонентов
кормов с бентонитом
Установлено, что модуль крупности смесей мясокостной, рыбной муки
и отрубей с бентонитом соответственно на 25%, 33% и 4% ниже, чем сырья
до смешивания. Это происходит за счет увеличения массы фракций с размерами частиц до 0,37 мм, что в свою очередь можно объяснить снижением агрегатирования (слипания) частиц трудносыпучих компонентов, что особенно
актуально для рыбной и мясокостной муки, характеризующихся высоким содержанием жира.
Увеличение коллоидной фракции частиц происходит, главным образом, за счет снижения количества частиц мелкого измельчения.
Таким образом, происходит выравнивание гранулометрического состава (повышение однородности) компонентов, что, в сумме со снижением
влажности, приводит к улучшению их сыпучести.
3.9 Совершенствование технологии ввода трудносыпучего сырья
при производстве комбикормов. На основании результатов исследований
были разработаны линии производства комбикормов с использованием бентонита для сельскохозяйственных (рисунок 5) и плотоядных животных (рисунок 6) и получены два патента на полезные модели.
1, 6, 11, 18 – просеиватель;
2 – наддробильные бункера;
3, 19 – дробилка;
4 – циклон-разгрузитель;
5, 9 - наддозаторные бункера;
7, 16 – дозатор многокомпонентный;
8, 21 – смеситель;
10, 13, 22 – магнитный сепаратор;
12, 15 – распределитель
направлений;
14 - измельчитель валковый;
17, 20 – бункер на одну
порцию
Рисунок 5 – Схема технологической линии ввода трудносыпучего сырья
при производстве комбикормов для сельскохозяйственных животных
17
1, 3, 7, 11, 19 – просеиватель;
2, 6, 8, 12 – наддозаторные бункера;
4, 9, 13 – дозатор;
5, 10, 14 – смеситель;
15, 20 – магнитный сепаратор;
16 – распределитель
направлений;
17 - многокомпонентный
весовой дозатор;
18, 22 – бункер на одну
порцию;
21 – дробилка;
23 - смеситель периодического действия
Рисунок 6 – Схема технологической линии по производству кормов
для плотоядных (домашних) животных с использованием бентонита
Предложенные схемы позволяют вводить в комбикорма бентонит на
стадии предварительного дозирования и смешивания (изготовление предварительных смесей из коллоидной фракции трудносыпучего сырья и бентонита), что позволяет увеличить сроки хранения компонентов без потери качества, повысить однородность распределения животного белка в готовом комбикорме, что особенно актуально при производстве кормов для плотоядных
(домашних животных).
3.10 Разработка рецептов комбикормов с использованием бентонитовых глинопорошков. Ввод в состав комбикормов бентонита (бентонитовго глинопорошка) в составе смесей с трудносыпучими компонентами является целесообразным и решает ряд важных задач.
Происходит уменьшение доли ценного зернового сырья в составе комбикормов без ухудшения показателей качества, следовательно, снижение их
себестоимости. Комбикорма обогащаются микро- и макроэлементами. Улучшается структура и повышается однородность комбикормов.
Используя мясокостную муку, рыбную муку, отруби и другое комбикормовое сырье (зерно овса, ячменя, пшеницы и прочие компоненты), а также
бентонит, был изготовлен комбикорм ПК 57-1 для свиней (таблица 7), К 65-1
для крупного рогатого скота и комбикорм для плотоядных животных (собак).
18
Таблица 7 – Рецепт комбикорма ПК 57-1-89 для хряков-производителей
с использованием бентонита
Компоненты
Контроль, %
Опытные рецепты,%
Ячмень
32,0
№1
31,70
Овес
20,5
20,5
20,5
20,5
Кормовые дрожжи
3,0
3,0
3,0
3,0
Соевый шрот
10,0
10,0
10,0
10,0
Травяная мука
6,0
6,0
6,0
6,0
Мука рыбная
3,0
3,0
3,0
3,0
Молоко сухое
4,0
4,0
4,0
4,0
Отруби пшеничные
18,5
18,5
18,5
18,5
Фосфат обесфторенный
1,1
1,1
1,1
1,1
Мел
0,5
0,5
0,5
0,5
Соль
0,4
0,4
0,4
0,4
Премикс
1,0
1,0
1,0
1,0

0,3
1,85
2,15
100
100
100
100
Обменной энергии, кДж
11,11
11,08
10,88
10,84
Сырой протеин
18,34
18,31
18,13
18,09
Сырой жир
3,06
3,06
3,03
3,02
Сырая клетчатка
7,39
7,37
7,30
7,28
Na, г в 1 кг
4,01
4,06
4,29
4,33
Mg, г в 1 кг
2,42
2,47
2,63
2,66
Cu, мг в 1 кг
18,32
18,87
21,71
22,26
Бентонитовая глина
ИТОГО:
№2
30,15
№3
29,85
После ввода бентонита в рецептах увеличивается содержание отдельных микро- и макроэлементов, что позволит сократить объем ввода синтетических солей этих элементов через премиксы. Кроме того, за счет увеличенного содержания натрия в опытных рецептах, можно снизить процент ввода
поваренной соли, которая является основным поставщиком этого элемента и
традиционно отличается низкой распределяемостью по комбикорму.
Следует отметить, что опытные комбикорма обладают более высокими
технологическими свойствами.
3.11 Исследование влияния ввода трудносыпучего сырья через
предварительные смеси с бентонитом на однородность комбикормов.
Смешивание – один из наиболее важных процессов при производстве комби-
19
корма. Эффективность смешивания (степень однородности) тем выше, чем
более близки по составу компоненты.
С увеличением ввода бентонита через предварительные смеси с трудносыпучими компонентами возрастает степень однородности готового комбикорма.
На основании результатов исследований проведена статистическая обработка и корреляционно-регрессионный анализ, построены трёхмерные диаграммы и получены функциональные зависимости (рисунок 7).
Z = 143,917+(18,60)×Х+(-6,8004)×Y+(0,067)×X×X+(-0,5424)×X×Y+(0,1662)×Y×Y;
Рисунок 7 – Степень однородности комбикорма ПК 57-1
для хряков-производителей, выработанного с использованием бентонита
На основании проведенных исследований разработана техническая документация на смеси трудносыпучих компонентов с бентонитовыми глинопорошками, используемыми для производства комбикормов для сельскохозяйственных и плотоядных животных, на комбикорм ПК 57-1, вырабатываемый с использованием бентонитовых глинопорошков, для хряковпроизводителей, на комбикорм К 65-1 для откармливаемых бычков и комбикорм для собак.
Усовершенствованная технология ввода трудносыпучего сырья при
производстве комбикормов апробирована на предприятии ООО «Вита-лайн»
(ст. Динская Краснодарского края). Экономический эффект от внедрения
предлагаемой технологии комбикормов с использованием бентонита, составляет от 60 до 200 руб. (в зависимости от содержания трудносыпучих компонентов в рецепте) на 1 тонну готового комбикорма.
20
ВЫВОДЫ
На основании результатов выполненных исследований теоретически
обосновали и экспериментально установили целесообразность ввода трудносыпучего сырья при производстве комбикормов через предварительные смеси
с бентонитом.
1.
Качество исследуемого трудносыпучего сырья, используемого
при производстве комбикормов соответствовало требованиям стандартов.
При этом наблюдался непостоянность показателей по отдельным видам сырья. Так модуль крупности мясокостной муки с санитарно-ветеринарного
утилизационного завода составил 1,21мм, а с мясокомбината – 0,96 мм.
2.
Установлено, что для улучшения просеивания наиболее целесообразно использование сеток проволочных в сочетании с шариками из синтетической резины, это позволяет получить оптимально высокую эффективность просеивания исследуемого трудносыпучего сырья.
3.
Проанализирован химический состав и исследованы физикомеханические свойства бентонита; подтверждена его высокая дисперсность и
коллоидность (более 90 % частиц).
4.
Установлено, что трудносыпучее сырье неоднородно по фракционному составу, при этом содержит достаточно большое количество коллоидных частиц. Так рыбная мука содержит частиц коллоидного измельчения в
среднем 17-20 % (1388878-2219609), тонкого измельчения – 41-50 % (208611249596), мелкого – 30-42 % (10342-14951).
5.
Разработана технология получения предварительных смей включающая выделение коллоидной фракции трудносыпучих компонентов, смешивания ее с бентонитом и последующим смешиванием с тонкой и мелкой
фракциями. Максимальная степень однородности смесей трудносыпучих
компонентов с бентонитом достигается при вводе 10 % его от массы трудносыпучих компонентов
6.
Установлено положительное влияние бентонита на технологические свойства, содержание микроорганизмов и кислотное число жира трудносыпучего сырья; доказано, что смеси трудносыпучего сырья с бентонитом
обладают более высокими характеристиками, чем исходное сырье.
7.
Установлено, что после добавления бентонита эффективность
просеивания трудносыпучего сырья повышается на 3-14 %; предложено оптимальное сочетание сит и побудителей, при использовании которых наблюдается максимальная эффективность просеивания и выделения коллоидной
фракции
8.
Ситовой анализ выявил более равномерный фракционный состав
смесей, в сравнении с исходными компонентами; выявлено снижение модуля
21
крупности смесей мясокостной, рыбной муки и отрубей с бентонитом соответственно на 25%, 33% и 4%; общее количество частиц возросло в 1,5-3,0
раза; увеличилась степень дисперсности компонентов.
9.
Предложена усовершенствованная технология ввода трудносыпучего сырья, позволяющая вводить в комбикорма бентонит на стадии предварительного дозирования и смешивания (изготовление предварительных
смесей трудносыпучего сырья и бентонита), что позволяет увеличить сроки
хранения компонентов без потери качества и повысить однородность распределения животного белка в готовом комбикорме, что особенно актуально
при производстве кормов для плотоядных (домашних животных).
10. Разработаны рецептуры комбикормов для сельскохозяйственных
и плотоядных животных с вводом трудносыпучих компонентов через предварительные смеси с бентонитом; установлено, что новые виды комбикормов
обладают более высокими технологическими свойствами.
11. Доказано, что с увеличением ввода бентонита через предварительные смеси с трудносыпучими компонентами повышается степень однородности рассыпных комбикормов; максимальная степень однородности достигается при вводе 10 % бентонита от массы трудносыпучего сырья; ввод
его в больших количествах нежелателен, так как для некоторых рецептов это
может привести к превышению рекомендованных норм по содержанию бентонита в рационах животных.
12.
Разработаны модели статистической оценки характера и закономерностей влияния основных параметров исследований – количества ввода
бентонита в комбикорма и содержания меди на степень однородности комбикормов;
проведена
статистическая
обработка
и
корреляционнорегрессионный анализ, построены трёхмерные диаграммы и получены функциональные зависимости.
13. Экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии ввода трудносыпучего сырья при производстве комбикормов, составляет от 60 до 200 руб. (в зависимости от содержания трудносыпучих компонентов в рецепте) на 1 тонну готового комбикорма.
Основные положения диссертации опубликованы
в следующих работах:
1 Ильяшик А.В. Особенности развития микрофлоры в отрубях для премиксов и полнорационных комбикормов / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева,
А.В. Козинец, М.Ю. Козлова // Народное хозяйство. Вопросы инновационного развития. – Москва, 2010. №4 – С. 295-297.
22
2 Ильяшик А.В. Влияние качества отрубей на их использование /
А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева // Матер. II межд. науч.-практич. конф. молодых ученых. – Москва, 2011. – С. 164-167.
3 Ильяшик А.В. Влияние бентонита на стойкость компонентов комбикормов животного происхождения к хранению / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева, Ю.В. Локтионова, О.Н. Любченко // Матер. IV межд. науч.-практич. конф.
«Современное состояние естественных и технических наук». – Москва, 2011.
– С. 115-118.
4 Ильяшик А.В. Эффективность просеивания трудносыпучих компонентов комбикормов / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева, Ю.В. Локтионова, О.Н.
Любченко, А.Н. Марцун, В.В. Шама // Матер. I межд. науч.-практич. конф.
«Интелектуальный потенциал молодых ученых России и зарубежья». –
Москва, 2011. – С. 74 – 79.
5 Ильяшик А.В. Бентонит в комбикормах с компонентами животного
происхождения / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева // Матер. XIII межд. науч.практич. конф. «Актуальные вопросы современной науки». – Москва, 2011. –
С. 428-431.
6 Ильяшик А.В. Компоненты животного происхождения в комбикормах для плотоядных животных / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева, Ю.Ю. Вертиева, Е.Н. Шипицина, М.А. Гринь // Матер. II межд. науч.-практич. конф. –
Краснодар, 2012. – С. 50-54.
7 Ильяшик А.В. Некоторые особенности развития микрофлоры в отрубях / А.В. Ильяшик, Т.В. Ваницкая, Е.В. Соловьева, А.В. Козинец, М.Ю. Козлова // Известия вузов. Пищевая технология. – Краснодар, 2011. – №4. – С.
118-119.
8 Ильяшик А.В. Использование бентонитовых глин при подготовке
комбикормового сырья / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева, Ю.В. Локтионова,
О.Н. Любченко, А.Н. Марцун, В.В. Шама // Известия вузов. Пищевая технология. – Краснодар, 2012. – №1. – С. 64-65.
9 Ильяшик А.В. К вопросу о смешивании компонентов комбикормов /
А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева, Ю.Ю. Вертиева, Е.Н. Шипицина // Естественные и технические науки. – Москва, 2012. - №2. – С. 453-454.
10 Патент на полезную модель № 115627 от 26.10.2011 МПК51: А 23
К1/00. Технологическая линия переработки смеси белково-минерального сырья / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева, А.Ю. Шаззо.
11 Патент на полезную модель № 120336 от 12.03.2012 МПК51: А 23
К1/10. Технологическая линия подготовки компонентов корма для плотоядных животных к экструдированию / А.В. Ильяшик, Е.В. Соловьева, А.Ю.
Шаззо, М.А. Гринь.