Лобода, О. І.

Tavria State Agrotechnological University

УДК 636.085.002.61  ВИРОБНИЧА ПЕРЕВІРКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ І УСТАНОВКИ ДЛЯ  ПІДВИЩЕННЯ КОРМОВОЇ ЦІННОСТІ ЗЕРНОВИХ КОМПОНЕНТІВ З ВИКОРИСТАННЯМ НВЧ-ЕНЕРГІЇ  Лобода О. І.  Таврійський державний агротехнологічний університет  Запропоновано результати виробничої перевірки установки для підвищення кормової цінності зернових компонентів з використанням НВЧ енергії.  Постановка проблеми. Фуражне зерно є основ-ним компонентом у рецептурі різних комбікормових сумішей, тому підвищення його живильної цінності за рахунок спеціальної обробки забезпечує підвищення продуктивності тварин і зниження питомої витрати кормів. Усі живильні речовини корму в травному тракті з моменту вступу їх і до усмоктування піддаються ме-ханічному впливу, гідратуванню, кислотній обробці й ферментативному розщепленню. Це приводить до пере-творення наявних у них складних біополімерів у прості й вимагає значних витрат фізіологічної енергії.  У міру просування по ланцюгам перетворення фі-зіологічна енергія, що затрачувалася на кожне наступ-не перетворення, суттєво зменшується. Тому такі пе-ретворення при підготовці корму штучним способом з погляду фізіології травлення є доцільними. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Відо-мо [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] значна кількість різних способів термообробки фуражного зерна, що дозволяють дося-гнути тією чи іншою мірою бажаний ефект. До них належать пропарювання, підсмажування, екструду-вання та інші. Найбільш ефективним серед них по якості обробки є спосіб теплової обробки фуражного зерна інтенсивним (більш ніж 10 кВт/м2) потоком ІЧ - випромінювання з довжиною хвилі 1,8…3,4 мкм, що має назву мікронізація. Практично встановлене [5], що в результаті мік-ронізації зерна набрякаємість крохмалю збільшується з 30 до 70%, розчинність - з 12,8 до 109,3 мг/г, ступінь декстринізації - з 12 до 78,8%, зміст цукру - з 5,6 до 9,6%. Знижується бактеріальна засіяність фуражного зерна на 70…100%, зменшується опір роздавлюванню, наприклад для ячменя, на 11…27%. Мета статті. Пропонуються результати досліду використання енергії надвисокої частоти для теплової обробки фуражного зерна в комплексі з інфрачерво-ним випромінюванням. Основні матеріали дослідження. Важливим джерелом енергії в кормах є крохмаль. У фуражному зерні він перебуває у вигляді крохмальних зерен різної величини й форми. Зерна крохмалю мають ділянки зі структурою, близької до кристалічної, і дуже стійкі до руйнування. У цих ділянках молекули речовини зв'яза-ні настільки міцно, що молекулам іншого роду дуже важко проникнути в їхнє розташування, розірвавши молекулярні зв'язки. В аморфних ділянках невеликі молекули, наприклад води, можуть проникати в зерна крохмалю й, розірвавши ланцюги амілази й амілопек-тину, зруйнувати структуру крохмального зерна. У природньому стані крохмаль не розчинний у холодній воді, хоча й адсорбує певна її кількість. Од-нак при підвищеній температурі диссоціюрувані в крохмаль молекули води здатні гідратувати численні гідроксильні групи уздовж його молекул, руйнуючи молекулярні зв'язки. У результаті цього процесу крох-мальне зерно руйнується, утворюючи гель, і почина-ється ферментативне розщеплення крохмалю по лан-цюжкові  через стадію декстринів. Таким чином, поліпшення живильних властивостей зерна за рахунок перетворення нативного крохмалю по-в'язане з його тепловою обробкою. Великий ефект досягається при мікронізації бобо-вих культур. Так, при мікронізації сої крім помітного зменшення вмісту інгібітору трипсину (до 2…3 мг/кг) спостерігається значне підвищення живильної цінності білка, а також зріст рівня енергії з 1850 до 3750 ккал/кг. Таким чином, у цей час доведене, що мікронізація дозволяє суттєво поліпшити живильну цінність фураж-ного зерна й насіння бобових культур, редукувати чут-ливі до температури не харчові компоненти сировини, знизити зміст бактерій і мікротоксичних плесенів. Основні показники ефективності процесу мікроні-зації зерна обумовлені інтенсивністю його нагрівання або, точніше, інтенсивністю фазового переходу вологи усередині капілярів зерна в пару. З обліком цього був розроблений процес комбінованої обробки (мікроніза-ції) фуражного зерна, при якому його нагрівання здій-снюється у два етапи, один з яких був попередній, що забезпечує нагрівання зерна до температури близької до початку інтенсивного паротворення (кипіння) воло-ги в його капілярах, а інший етап, що завершує, забез-печував інтенсивне паротворення та "вибух" зерна. При цьому завершальний етап здійснювали за допо-могою енергії електромагнітного поля надвисокої ча-стоти (ЕМП НВЧ) високої питомої потужності. Для розробки принципової схеми процесу висо-коінтенсивної (по типу мікронізації) теплової оброб-ки фуражного зерна з використанням НВЧ енергії й визначення його раціональних параметрів були про-ведені експериментальні дослідження із впливу НВЧ обробки зерна на ступінь декстринізації нативного крохмалю в ньому, як основного якісного показника змін його кормової цінності (рисунки 1-3). Отримані результати дозволили встановити грани-чно - припустимі значення параметрів ЕМП НВЧ (три-валість обробки тс і питомої потужності ЕМП НВЧ No), що визначають мінімально потрібну зоотехнічни-ми умовами ступень декстринізації крохмалю (DЗ > 30%) при раціональній вихідній вологості зерна Wu в межах кондиційній вологості, тобто 12…14%. Так, при тривалості НВЧ - обробки тс < 100 с гра-нично - припустимі (мінімальне) значення питомої по-тужності ЕМП НВЧ повинна бути:  для зерна ячменя скгкДж,N .Д.П 48010 ; для зерна пшениці скгкДж,N .Д.П 78010 ; для зерна сорго скгкДж,N .Д.П 14420 ;    Рисунок 1 – Вплив режимних параметрів НВЧ- обробки пшениці на ступень декстринізації в ній нативного кро-хмалю   Рисунок 2 – Вплив режимних параметрів НВЧ-обробки сорго на ступень декстринізації в ній нативного  крохмалю   Рисунок 3 – Вплив режимних параметрів НВЧ-обробки ячменю на ступень декстринізації в ній нативного  крохмалю де: 1. скгкДж4,20N0  ; 2. скгкДж,153N0  ; 3. скгкДж,262N0  ; 4. скгкДж,850N0  .  В результаті рішення оптимізаційної математичної моделі було встановлені оптимальні значення керую-чих параметрів технологічного процесу, що забезпечує мінімальні можливі питомі витрати енергії на теплову обробку зерна різноманітних сільськогосподарських культур при обраних умовах. Так для зерна ячменю рі-зноманітної вологості наведені в таблиці 1.  Таблиця 1 – Параметри технологічного процесу теплової обробки фуражного зерна (ячменю) з викори-станням НВЧ енергії  Мікронізація зерна різної вологості, % Режимні параметри 9 11 13 15 17 Температура теплоносія, С 190 Питомі ви-трати повіт-ря, кг/кг ви-пареної во-логи 31,2 Швидкість теплоносія в шарі зерна, м/с 0,65 Інтенсив-ність НВЧ обробки, С/с 0,93 Тривалість конвективної обробки, с 220 1270 2320 2398 3103 Тривалість НВЧ оброб-ки, с 60 59 57 62 64 Питомі енер-говитрати на 1 кг отрима-ного продук-ту, кВт год 0,09 0,12 0,13 0,17 0,2  Відповідно до них питома витрата енергії при ви-ході установки на проектну потужність складає 130...150 кВт год/т. Аналіз біохімічних показників для фуражного зерна обробленого за допомогою експери-ментальної установки (таблиця 2) підтвердив ефектив-ність обробки і не виявив будь яких негативних змін.  Таблиця 2 – Зміна біохімічних показників в зерні пі-сля теплової обробки з використанням НВЧ – енергії  Ячмінь Показники вихідний оброблений протеїн, % 10,68 11,69 клітковина, % 2,90 2,63 жир, % 0,22 2,70 триптофан, % 0,22 0,20 треонін, % 0,41 0,42 цистин, % 0,17 0,15 метіонін, % 0,08 0,06 лізин, % 0,32 0,33 легкозасвоювані, % 2,40 6,40 декстринізація, % - 55,0  Для підтвердження ефективності обробки був проведений зоотехнічний дослід. Установлене, що в порівнянні з контрольною гру-пою середньодобовий приріст ваги поросят, відгодо-вуваних сумішшю з мікронізованим ячменем, був ви-ще в середньому на 36%. При цьому витрата корму в поросят дослідної групи склав на 15% менше, чим у ко-нтрольній групі, а його засвоюваність була суттєво ви-ще (таблиця 3).  Таблиця 3 – Результати визначення зоотехнічних показників у виробничих умовах  Групи Показники дослідна/контрольна Дата контрольного зважування 29.09 06.10 13.10 20.10 Середня вага од-ної тварини, кг 10,5/ 10,1 13,1/ 10,9 15,1/ 12,2 17,0/ 13,4 Середньодобовий приріст ваги, грами 71,4/ 14,3 365,0/ 114,2 285,0/ 178,0 271,0/ 169,0 Середньодобовий приріст ваги в ці-лому по групі за період досліду, грами 248,1/118,8 Приріст ваги жи-вої маси по групі за місяць, кг/м 7,0/3,4 Засвоюваність корму, %: Кількість незасво-єного  корму 8,0/ 25,0 6,0/ 14,0 8,0/ 19,0 4,0/ 29,0 в середньому по групі, % 6,0/21,0 Приріст живої ма-си, % 70,0/34,0  Висновки. Таким чином, випробування й вироб-нича перевірка показала, що розроблений і реалізова-ний в установці комбінований процес високоінтенсив-ної теплової обробки фуражного зерна з використан-ням НВЧ енергії забезпечує в порівнянні з відомим процесом мікронізації зерна ІЧ-нагріванням зниження питомих витрат з 200…250 до 130…150 кВт год/т, що на 35…40% нижче. При цьому слід зазначити високу якість готового продукту (ступінь декстринізації крохма-лю 37,8…55,0%).  Список використаних джерел   1. Горин А. Д. Использование СВЧ-энергии при приготовлении травяной муки // Тез. докл. V науч.-техн. конф. Применение СВЧ-энергии в энергосбере-гающих технологических процессах. Саратов, 1986. С. 43. 2. Шарков Г. А., Шахматов В. П., Андреев С. А. Эффективность облучения дражированных семян СВЧ-полем // Повышение экономичности и надежно-сти электрификации сельского хозяйства. Сб науч. тр. / МИИСП. М.: 1985. С. 17 - 21. 3. Оптимизация технологических параметров ра-боты СВЧ – установок / Бородин И. Ф., Кузне-цов С. Г. // Автоматика и вычислительная техника в сельскохозяйственном производстве: Сб. науч. тр. / МИИСП - Москва, 1990. С. 101 4. Использование микроволновой обработки сель-хозпродуктов для улучшения их хранения в зимне – весенний период и создание на этой базе автоматизи-рованных комплексов для обеззараживания овощей и фруктов / Долгопятов Р. М., Явчуновский В. Я., Зель-цер А. М., Явчуновская С. В. // Моделирование и про-гнозирование аграрных энергосберегающих процес-сов и технологий. Минск, 1998 5. Панкеев В. В. Глазами земледельца. Из опыта применения МВ-технологий в семеноводческом хо-зяйстве / В. В. Панкеев // Микроволновые технлоло-гии в народном хозяйстве. Внедрение. Проблемы, Перспективы.: Вып. 7-8, Южный филиал отделения промышленной радиоэлектроники МАИ.: Киев-Одесса, 2009.  – С. 88-91 6. Личко Н. М. Технология переработки продук-ции растениеводства / Н. М. Личко. — М.: Колос, 2000. – 522 с. 7. Михайлова О. В. Обоснование и разработка технических средств с источниками электромагнит-ных излучений для технологических процессов пти-цеводства: Дис. д-ра техн. наук: 05.20.01, 05.20.02.: Чебоксары, 2004. 507 c.  Аннотация  ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И  УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ  КОРМОВОЙ ЦЕННОСТИ ЗЕРНОВЫХ  КОМПОНЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ  СВЧ-ЭНЕРГИИ  Лобода А. И.  Предложены результаты производственной про-верки установки для повышения кормовой ценности зерновых компонентов с использованием СВЧ энер-гии.  Abstract  PRODUCTIVE VERIFICATION OF  TECHNOLOGICAL PROCESS AND SETTING FOR INCREASE TO FEEDVALUE OF  GRAIN-GROWING COMPONENTS WITH THE USE ELECTROMAGNETIC FIELD  ARE ENERGIES  A. Loboda  The results of productive verification of setting for the increase of feedvalue of grain-growing components offer with the use electromagnetic field energies. 

Виробнича перевірка технологічного процесу і установки для підвищення кормової цінності зернових компонентів з використанням НВЧ-енергії

http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/123456789/694/1/1099.pdf

Виробнича перевірка технологічного процесу і установки для підвищення кормової цінності зернових компонентів з використанням НВЧ-енергії

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Tavria State Agrotechnological University