Технологические процессы и оборудование для приготовления кормов

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ - БАКАЛАВРИАТ

серия основана в 1 996 г.




И.Я. Федоренко



ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ


            УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ




Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов по агроинженерному образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности 110301 «Механизация сельского хозяйства»

znanium.com

Москва

2020

ИНФРА-М

УДК 636(075.8)
ББК 45.45я73
Ф33

   ФЗ    Издание не подлежит маркировке   
№ 436-ФЗ в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

      Рецензенты:
        Земсков В.И. — доктор технических наук, профессор Алтайского ГАУ, заслуженный деятель науки и техники РФ;
        Злочевский В.Л. — доктор технических наук, профессор Алтайского ГТУ, заслуженный изобретатель


       Федоренко И.Я.
Ф33 Технологические процессы и оборудование для приготовления кормов : учеб. пособие / И.Я. Федоренко. — М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. — 176 с. — (Высшее образование: Бакалавриат).
         ISBN 978-5-91134-173-2 (ФОРУМ)
         ISBN 978-5-16-015514-2 (ИНФРА-М, print)
         ISBN 978-5-16-107950-8 (ИНФРА-М, online)
         Изложены технологические и технические основы создания и эксплуатации оборудования, предназначенного для подготовки кормов к скармливанию. Рассмотрены способы измельчения, сушки и прессования кормов, а также дозирования и смешивания.
         Для студентов вузов, обучающихся по специальности 110301 — «Механизация сельского хозяйства». Будет полезно инженерно-техническим работникам, занимающимся разработкой и эксплуатацией машин и оборудования для кормоприготовления.
УДК 636(075.8)
ББК 45.45я73


ISBN 978-5-91134-173-2 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-015514-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107950-8 (ИНФРА-М, online)


© Федоренко И.Я., 2007
© ФОРУМ, 2007

ООО «Издательство Форум»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
E-mail: forum-book@yandex.ru Тел.: (495) 280-15-96
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М» 127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1 Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29 E-mail: books@infra-m.ru http://www.infra-m.ru
Подписано в печать 27.06.2019.
Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать цифровая. Усл. печ. л. 11,0. ПТ20.
ТК 85990-1016431-260407
Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М» 127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
              Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

                ПРЕДИСЛОВИЕ






    Экономические показатели отрасли животноводства в последние 10-15 лет резко ухудшились, при этом оборудование для подготовки кормов практически не обновлялось. Все это привело к тому, это компоненты рациона скармливают не в смеси, как этого требует зоотехническая наука, а поочередно и практически в неподготовленном виде. Специалисты указывают: недополучение продукции и перерасход кормов достигают 15...20 %.
    Справедливости ради нужно отметить, что ряд технологий и машин, разработанных еще в годы советской власти, в рыночных условиях оказались неконкурентоспособными, приводящими к большим издержкам на приготовление кормов. В связи с этим остро встает задача разработки технологических, технических и экономических основ создания высокоэффективных средств механизации для подготовки кормов, обеспечивающих минимальные трудовые, энергетические и материальные затраты.
    Обоснованность расчетов при создании кормоприготовительной техники, правильность ее выбора и эксплуатации во многом зависят от информации о техническом уровне машин, принципах их работы, свойствах кормовых материалов.
    Предлагаемое учебное пособие является обобщением и критическим переосмыслением трудов многих ученых, работавших и работающих в области механизации кормоприготовления. В него включены теоретические и практические разработки самого автора, выполненные в Алтайском ГАУ, а также результаты совместных работ с коллегами по университету, аспирантами и докторантами — С.Н. Васильевым, М.Г. Желтуновым, В.И. Лобановым, С.В. Золотаревым, А.А. Смышляевым.
    Автор надеется, что книга будет способствовать формированию у студентов отчетливого понимания тех физических процессов и явлений, которыми сопровождается переработка и приготовление кормов. В связи с такой постановкой задачи в пособии почти нет методик расчетов конкретных конструкций машин, а упор сделан на изложение механико-технологических основ ра

3

бочих процессов. Этим, видимо, оно отличается от существующих пособий и справочников подобной тематики. Книга будет полезна преподавателям, ведущим курс механизации и технологии животноводства, а также аспирантам, научным сотрудникам и практическим работникам сельского хозяйства.
    Автор отдает себе отчет в том, что изложение в данном пособии многих теоретических вопросов по-иному, нежели в классических книгах Н.Г. Соминича и С.В. Мельникова, вызовет, по крайней мере на первых порах, критику со стороны коллег по «профессиональному цеху». В связи с этим любые замечания и пожелания по материалам книги будут приняты с должным вниманием.
    Во втором издании (1-е — 2004 г.) переработаны и дополнены некоторые разделы.
    Адрес для сообщений: 656049, г. Барнаул, пр-т Красноармейский, 98, Алтайский ГАУ, кафедра «Механизация животноводства».

                1. ТРЕБОВАНИЯ К КОРМАМ, СПОСОБЫ И СХЕМЫ ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЯ







            ■ 1.1. Общие сведения о кормах и способах их приготовления



    По энергетической ценности корма подразделяют на объемистые (в 1 кг массы 0,6 кормовых единиц (к. ед.) и менее) и концентрированные (в 1 кг более 0,6 к. ед.). По происхождению различают корма растительные, животные, микробиологического и химического синтеза, комбинированные.
    В практике кормоприготовления принято следующее деление кормов:
    • зеленые (трава пастбищ и зеленых подкормок);
    •    грубые (сено, солома, мякина, веточный и древесный корм);
    •    сочные (силос, сенаж, корнеплоды, клубнеплоды, бахчевые и другие сочные плоды);
    • концентрированные (зерно и семена, жмых, шроты и др.);
    •    корма животного происхождения (молоко, молочные продукты, отходы молочной и мясной промышленности);
    •    отходы технических производств (спиртовой, сахарной, консервной, пищевой, масложировой);
    • пищевые отходы;
    •    корма микробиологического синтеза (дрожжи, микробный белок);
    • синтетические азотистые добавки;
    • минеральные и витаминные кормовые добавки;
    • комбикорма.
    Корма подготавливают для повышения их поедаемости, переваримости и использования питательных веществ, улучшения технологических свойств, обеззараживания. Кроме того, корма должны быть очищены от примесей и веществ, вредных для здоровья животных или неблагоприятно влияющих на качество про

5

дукции. Наряду с этим подготовка кормов значительно расширяет возможности использования различных отбросов и отходов как сельскохозяйственного, так и других производств.
    Зоотехнической наукой и практикой доказано, что наиболее эффективно корма скармливать в виде смеси, состоящей из разных компонентов. В этом случае продуктивность животных значительно повышается (до 20 %), а расход кормов сокращается.
    В настоящее время для переработки и смешивания кормов строят специальные предприятия - кормоцехи животноводческих ферм и комплексов.
    Различают следующие способы приготовления кормов: механические, химические, тепловые, биологические.
    К механическим способам относятся измельчение, плющение, дозирование, смешивание, уплотнение и т. д. Некоторые механические способы, кроме всего прочего, обеспечивают лучшие условия и для других операций приготовления и раздачи кормов. Например, измельчение компонентов создает условия для их хорошего смешивания, а уплотнение кормов позволяет облегчить их транспортировку, хранение и раздачу.
    Химические способы заключаются в воздействии на некоторые виды кормов химическими веществами (соляной кислотой, известковым молоком, щелочью, аммиаком и т. д.). Чаще всего этим способом обрабатывают солому с целью расщепления клетчатки и увеличения ее переваримости.
    Тепловые способы сводятся к воздействию на корм тепла (запаривание, поджаривание, сушка, заваривание (горячей водой)). При этом убивается плесень, если она есть на корме.
    Биологические способы основаны на воздействии на корм различных микроорганизмов (дрожжевание, осолаживание и т. д.).
    Корма подвергаются различным способам подготовки.
    Сено для повышения поедаемости и улучшения его технологических свойств, особенно в условиях крупных ферм, в основном измельчают. Термические и химические способы нецелесообразны, поскольку они могут даже снижать кормовые достоинства сена. Эти способы могут быть полезны для обработки сена, приготовленного из перестоявших трав, с высоким содержанием клетчатки, а также сена из низко питательных трав — осоки и др. Измельченное сено можно использовать для приготовления полнорационных кормовых смесей.

6

    Солому чаще всего обрабатывают механическими и термическими способами (измельчение, запаривание, сдабривание, гранулирование и т. д.), что повышает ее поедаемость и частично переваримость.
    Химические способы обработки соломы позволяют изменить ее химический состав и тем самым обеспечить значительное повышение переваримости ее питательных веществ и прежде всего углеводов - основного источника энергии.
    Корнеплоды перед скармливанием моют и измельчают, но не до кашеобразного состояния, так как в этом случае теряется много сока, а масса быстро темнеет и закисает. Для свиней и птицы целесообразно готовить пасту из смеси сочных кормов (силоса, зеленых кормов, корнеплодов и картофеля).
    Фуражное зерно обязательно измельчают, что повышает его переваримость.
    Кроме того, для фуражного зерна применяют следующие методы обработки:
    •    осолаживание (добавление в прогретый водой корм солода в количестве 1...2%), применяется для кормов, содержащих большое количество крахмала (ячмень, пшеничная и ржаная мука, отруби). В результате осолаживания часть крахмала переходит в легкоусвояемый сахар — мальтозу, и корм приобретает сладковатый вкус;
    •    дрожжеванию подвергают малоценные зерновые корма, богатые углеводами, но с низким содержанием белка. Этот вид обработки повышает питательные и диетические свойства кормов;
    •    микронизация — зерно подвергается действию микроволн, в результате чего оно разогревается, разбухает и растрескивается. Иногда зерно дополнительно дробится на вальцовой плющилке. Микронизированное зерно имеет пониженную влажность, хорошо сохраняется и легко смешивается с другими компонентами.
    При обработке зерна полезна желатинизация крахмала, происходящая вследствие разрыва оболочек крахмальных зерен. Питательные вещества зерна становятся более доступными для животных, что увеличивает эффект переваримости. В небольшой степени желатинизация крахмала зерна происходит при гранулировании комбикормов и при плющении сухого зерна, но наибольший эффект достигается при сочетании влаготепловой обработки и плющения зерна, а также при экструдировании зерна (сухого и пропаренного);

7

    •    экструдирование заключается в воздействии на зерно высокой температуры (120.. .200 °C) и большого давления (3.. .5 МПа).
    Среди всех способов приготовления кормов первостепенное значение имеют механические. При механизированном ведении животноводства они просто необходимы. Даже в трудные для России годы на рубеже веков механические процессы переработки кормов применялись повсеместно.




            ■ 1.2. Технологические схемы подготовки кормов к скармливанию



    Технологические процессы приготовления кормов отличаются большим разнообразием, что обусловлено природно-климатическими зонами содержания животных, особенностями местности, наличием вблизи ферм предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции, структурой посевных площадей, технологией содержания животных и другими факторами.
    Различают следующие типы рационов кормления крупного рогатого скота: сенной, силосный, концентратный, силосно-сенной, силосно-корнеплодный, силосно-жомовый, силосно-сенажный, силосно-сенажно-концентратный с долей концентрированных кормов до 30...35 % питательности рациона.
    Для свиней применяют следующие типы кормления: концентратно-корнеплодный и концентратно-картофельный с содержанием концентрированных кормов в рационах до 60...75 % питательности, концентратный.
    Для овец применяют сено-силосно-концентратный тип кормления с содержанием концентратов до 25...35 % по питательности. Для этих животных сено-концентратную часть желательно скармливать в виде гранул.
    Главным критерием экономической эффективности рационов являются наименьшая трудоемкость и себестоимость производства кормов, наибольший выход с 1 га кормовых угодий питательных веществ, высокая полноценность кормов.
    В связи с большим разнообразием рационов существует много схем обработки кормов:
    грубые корма (солома и грубостебельное сено):

8

    1)    измельчение — дозирование — смешивание с другими компонентами,
    2)    измельчение — дозирование — запаривание — смешивание,
    3)    измельчение — дозирование — биологическая или химическая обработка — смешивание;
    корнеклубнеплоды:
    1) мойка — измельчение — дозирование — смешивание,
    2)    мойка — запаривание — разминание — дозирование — смешивание,
    3)    мойка — измельчение — дозирование — дрожжевание — смешивание.
    Первую схему применяют на фермах крупного рогатого скота (КРС), вторую — на свинофермах, третью — на фермах всех видов;
    зерновые корма:
    1) очистка — измельчение — дозирование — смешивание,
    2)    очистка — измельчение — осолаживание (дрожжевание) — дозирование — смешивание,
    3)    очистка — измельчение — дозирование — смешивание — прессование,
    4) очистка — проращивание,
    5)    очистка — измельчение — смешивание с мочевиной — экструдирование,
    6) очистка — микронизация.
    Приведенные схемы используют при выборе технологии и оборудования кормоцехов.




            ■ 1.3. Физико-механические свойства кормов



    Корма и кормовые средства для сельскохозяйственных животных бывают растительного, животного и минерального происхождения. В качестве сырья для переработки они предоставляют огромное количество материалов различной химической природы и состава, специфики подготовки к скармливанию. При хранении, транспортировке и переработке корма подвергаются разнообразным воздействиям. Реальные показатели работы технологических и транспортных машин в кормоприготовлении

9

можно рассматривать лишь вкупе с определенными видами кормов, их структурой и физико-механическими характеристиками. Именно последние являются основанием для расчета кормоприготовительного оборудования.
    Большинство видов кормов представляет собой дисперсные системы, состоящие из двух или более фаз (так называемые дисперсные смеси). Твердые частицы, капли, пузырьки в дисперсной смеси называют дисперсными частицами, или дисперсной фазой, а окружающую несущую фазу (воздух, жидкость) — дисперсионной фазой. Все эти дисперсные смеси можно моделировать в виде сыпучего тела, ньютоновских и неньютоновских жидкостей, а также рядом специальных моделей.
    Различают следующие виды двухфазных дисперсных смесей:
    •    сыпучие тела — совокупность отдельных частиц, окруженных воздухом (фуражное зерно, дерть, комбикорм, микродобавки и т. д.);
    •    суспензии — смеси жидкости с твердыми частицами (жидкие и полужидкие корма в свиноводстве);
    •    эмульсии — смеси одной жидкости с каплями другой (например, заменитель цельного молока).
    В особую группу — группу плохо сыпучих (связных) тел — можно выделить сено-соломистые материалы до их измельчения.
    Иногда приходится учитывать наличие трех фаз в дисперсной смеси. В частности, измельченные корнеклубнеплоды, в связи с их большой влажностью, приходится рассматривать как смесь, состоящую из жидкой, твердой и газовой фаз.
    Процессы переработки кормов, как уже указывалось, являются часто не только механическими или гидродинамическими, но и тепловыми, сопровождаются сложными физико-химическими или микробиологическими явлениями. Тем не менее главная задача приготовления кормов заключается в управлении механическими процессами образования, деформации и разрушения дисперсных систем различного типа и получении на этой основе кормовых средств с заданными технологическими и питательными свойствами.
    Очевидно, что без изучения физико-механических и других свойств исходного кормового сырья решить эту задачу нельзя. Знание свойств является основанием к расчету рабочих органов, снижению энерго- и металлоемкости кормоприготовительных ма-10