Эффективные приемы сепарации зерна при производстве комбикормов

ЭФФЕКТИВНЫЕ ПРИЕМЫ 

СЕПАРАЦИИ ЗЕРНА 
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ 

КОМБИКОРМОВ

Т.А. КЛЕВЦОВА

Москва 
ИНФРА-М 

2025

МОНОГРАФИЯ

УДК 631.363:636.085.55(075.4)
ББК 36.824
 
К48

Клевцова Т.А.

К48  
Эффективные приемы сепарации зерна при производстве комби
кормов : монография / Т.А. Клевцова. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 
158 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/2137606.

ISBN 978-5-16-019791-3 (print)
ISBN 978-5-16-112318-8 (online)
В монографии рассматриваются вопросы эффективных приемов сепа
рации зерна в технологии производства комбикормов.

Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследова
ний процесса сепарации зерна через щелевые отверстия гравитационного 
сепаратора.

Рассчитана на специалистов сельхозпроизводства, конструкторов 

и технологов, работающих в области создания новых и совершенствования 
существующих машин и технологий производства комбикормов. Может 
быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам средних и высших 
учебных заведений сельскохозяйственного профиля.

УДК 631.363:636.085.55(075.4)

ББК 36.824

Р е ц е н з е н т ы:

Соколов С.А., доктор технических наук, профессор, заведующий 

кафедрой общеинженерных дисциплин Донецкого национального 
университета экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского;

Глобин А.Н., доктор технических наук, доцент, профессор кафедры 

технологий и средств механизации агропромышленного комплекса 
Донского государственного аграрного университета

ISBN 978-5-16-019791-3 (print)
ISBN 978-5-16-112318-8 (online)
© Клевцова Т.А., 2024

Предисловие

Процесс сепарации зерновых смесей широко используется на раз
личных стадиях производства комбикормов: от подготовки сырья 
до финишных операций по обеспечению качества продукта.

Сепарирование зерна — это разноплановая сложная научно-техни
ческая проблема, которая в зависимости от постановки задачи имеет 
разнообразные решения. В рамках данной работы ограничимся рассмотрением вопросов сепарирования (под термином сепарирования 
объединим такие операции, как очистка, сортировка и фракционирование) зерна на этапе послеуборочной обработки, подготовки партий 
зерна до необходимых кондиций для комбикормового производства 
сепарацией (фракционированием) перед измельчением и подготовки 
компонентов комбикормов к скармливанию. Этот выбор сделан из соображений максимального объема сепарируемого зерна. Можно смело 
сказать, что сепарированию на данных этапах подвергается 100% 
зернового урожая России.

Отличительными особенностями монографии от ранее изданных 

является то, что в ней изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса сепарации зерна через щелевые 
отверстия гравитационных сепараторов при производстве комбикормов. Предложены усовершенствованные конструктивно-технологические схемы гравитационной сепарации зерновых смесей на этапе 
подготовки зерна к переработке в комбикорма и на заключительном 
этапе получения полноценных комбикормов для соответствующей 
категории животных и птиц. Предложены теоретическое и экспериментальное обоснование параметров сепаратора для предварительной 
сепарации зерна при дроблении. Разработана методика расчета и компьютерного моделирования основных параметров гравитационного 
сепаратора.

Монография предназначена:

 
•  для инженерно-технических и научных работников, занима
ющихся вопросами сепарирования зерна на этапе послеуборочной обработки, подготовки партий зерна до необходимых 
кондиций для комбикормового производства, сепарации (фракционирования) перед измельчением и подготовки компонентов 
комбикормов к скармливанию;

 
•  для аспирантов, обучающихся по программам подготовки кадров 

высшей квалификации — программам аспирантуры по направлению подготовки 35.06.04 Технологии, средства механизации 
и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве (дисциплины: технологии и средства механизации сельского хозяйства, научные исследования в агроинженерии, тех

нологии и технические средства для послеуборочной обработки 
продукции растениеводства, технологии и средства механизации 
и обслуживания в сельском, рыбном и лесном хозяйстве);

 
•  для обучающихся по программам высшего образования — прог
раммам магистратуры по направлению подготовки 35.04.06 Агроинженерия (дисциплины: современные проблемы науки и производства в агроинженерии, теория рабочих процессов сельскохозяйственных машин; испытания сельскохозяйственных 
машин, методологические основы научных исследований, моделирование и оптимизация технологических процессов в агроинженерии).
Монография может использоваться для подготовки обучающихся:

 
•  по программам специальностей 15.04.02 Технологические ма
шины и оборудование (дисциплины: машины и оборудование 
в растениеводстве, теория технических средств агропромышленного комплекса; механизация хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, оборудование стационарных комплексов, сельскохозяйственные машины);

 
•  по программам бакалавриата по направлению подготовки 

35.03.06 Агроинженерия (дисциплины: машины и оборудование в растениеводстве, механизация хранения и переработки 
сельскохозяйственной продукции, оборудование стационарных 
комплексов, сельскохозяйственные машины, основы научных 
исследований);

 
•  по программам бакалавриата по направлениям подготовки 

35.03.03 Агрохимия и агропочвоведение, 35.03.04 Агрономия, 
35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции, 36.03.02 Зоотехния, 38.03.01 Экономика.

Введение

Согласно постановлению Правительства Российской Феде
рации от 25 августа 2017 г. № 996 к приоритетным направлениям 
развития сельского хозяйства в России относятся создание и внедрение до 2026 г. конкурентоспособных отечественных технологий 
производства высококачественных кормов, кормовых добавок для 
животных и лекарственных средств для ветеринарного применения 
в соответствии с Федеральной научно-технической программой развития сельского хозяйства на 2017–2025 годы (ФНТП) [221].

По прогнозам специалистов, ожидается рост производства комби
кормов в России: объем производства комбикормов в 2025 г. составит 
около 40 млн т [29].

При производстве комбикормов важным направлением развития 

отрасли является совершенствование технологий производства комбикормов [116].

В этой связи создание эффективных технологий, машин, агре
гатов и комплексов, способных при требуемой производительности 
увеличить объемы производства комбикормов требуемого качества 
и снизить затраты на их производство, является весьма важной народнохозяйственной проблемой, решение которой внесет существенный 
вклад в обеспечение России высококачественными комбикормами.

Предлагаемая книга состоит из пяти глав.
В первой из них приводится анализ общих направлений и мето
дологических основ совершенствования технологий и технических 
средств сепарации зерна при производстве комбикормов. Во второй 
главе изложены теоретические исследования процесса сепарации 
зерна через щелевые отверстия сепаратора. В третьей главе приведено 
экспериментальное обоснование гравитационного сепаратора зерна. 
В четвертой главе изложены результаты экспериментального обоснования параметров сепаратора для предварительной сепарации зерна 
при дроблении. Разработан номограммный метод анализа результатов 
многофакторного эксперимента. В пятой главе изложены методика 
прогнозирования результатов сепарации зерна и расчета основных 
параметров гравитационного сепаратора, а также компьютерного 
моделирования поверхностей гравитационного сепаратора.

Результаты работы будут содействовать реализации подпрог
раммы «Развитие производства кормов и кормовых добавок для 
животных» ФНТП, содержащиеся в ней сведения помогут сельхозтоваропроизводителям организовать эффективное производство 
комбикормов в своих хозяйствах в полном соответствии с предъявляемыми требованиями [152].

Ряд результатов исследований, изложенных в монографии, полу
чены совместно с кандидатом технических наук А.В. Гвоздевым при 
активном участии аспирантов А.А. Пупынина и Я.А. Мирошниченко.

Надеемся, что монография будет полезна как начинающим ис
следователям, так и опытным научным работникам, занимающимся 
разработкой технологий и машин комбикормового производства.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 272312, Запо
рожская область, г. Мелитополь, проспект Б. Хмельницкого, 18, Мелитопольский государственный университет, кафедра «Оборудование 
пищевых и перерабатывающих производств» или по электронной 
почте: e-mail: klevtsova1204@yandex.ru.

Глава 1. 

АНАЛИЗ ОБЩИХ НАПРАВЛЕНИЙ 
И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ 

И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СЕПАРАЦИИ ЗЕРНА 

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОМБИКОРМОВ

1.1. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ РАЗРАБОТКИ 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 

ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ АПК

Как свидетельствует практика развитых стран и отечественный 

опыт последнего десятилетия, резкий подъем аграрного производства 
во времени полностью совпадает с активизацией процессов научного 
поиска, технического прогресса, оптимизацией ресурсного обеспечения производства, широким внедрением перерабатывающих производств непосредственно на месте производства сырья. Лучшие 
достижения в сельском хозяйстве были закономерным результатом 
разработки и научного производственного внедрения интенсивных 
технологий, их комплексного материально-технического обеспечения 
[36, 61, 79].

В соответствии с научными концепциями развития кормопро
изводства в России мощность предприятий комбикормовой промышленности необходимо увеличить и это, по мнению ученых, надо 
осуществить в основном за счет ввода в эксплуатацию современных 
малогабаритных комбикормовых агрегатов непосредственно в хозяйствах, особенно в отдаленных от комбикормовых заводов [121, 
145, 152].

Значительный вклад в развитие теории и практики комбикор
мового производства и совершенствования процессов и аппаратов 
для его осуществления внесли Г.М. Кукта, Р.А. Егоров, Н.П. Черняев, В.А. Афанасьев, А.Я. Соколов, Д.Б. Демский, Е.Н. Калошина, 
В.Ф. Хлыстунов, В.И. Пахомов, Е.М. Клычев, Л.С. Кожарова, 
К.И. Лыткина, В.В. Садов, ученые зарубежных фирм Buhler, Muench, 
Sprout-Matador и проч. [49, 121, 126, 133, 175, 190, 191, 231].

Исходя из потребностей России на современном этапе развития 

производственных отношений, необходимости сохранения энергоресурсов, улучшения качества и расширения ассортимента продовольственных товаров, решение проблемы децентрализации перера

ботки зерна в автономных условиях фермерских хозяйств и малых 
перерабатывающих предприятий возможно путем их обеспечения 
техническими средствами конкретного технологического назначения 
и завершенного технического решения в виде агрегатного оборудования [29, 39].

Решая эти задачи, машиностроительная промышленность должна 

идти по пути создания и организации серийного производства комплектных установок различного технологического назначения с высокой степенью унификации, современным технологическим и транспортным оборудованием, обеспечивающим компактность установок 
и высокие технико-экономические показатели предприятий [84].

Комплектное оборудование и технологические линии сельскохо
зяйственного назначения состоят из небольшого количества машин, 
имеют простое устройство, относительно дешевые и пользуются 
спросом у сельскохозяйственного потребителя. Однако производимые продукты не всегда соответствуют стандартам по показателям 
качества, их выходы ниже нормативных на 10–15%, значительная 
часть продовольственного зерна попадает в отходы, энергоемкость 
зернопродуктов значительно завышена по сравнению с продукцией 
промышленных предприятий.

Поэтому в условиях рыночных отношений крайне обостренного 

энергетического кризиса существует насущная потребность в выполнении оценки технического уровня машин и реальных затрат 
на переработку зерна и другого сырья сельскохозяйственными предприятиями и определения направления усовершенствования оборудования. Решение этой задачи включает следующие этапы: выбор количественных и качественных характеристик (критериев) машин для 
сравнительного анализа; выбор лучших отечественных и зарубежных 
аналогов технологий и машин, реализующих рассматриваемый процесс; собственно, проведение сравнительного анализа по техническим 
и экономическим критериям и выбор лучшего варианта из них.

Сегодня в нашей стране и за рубежом практически отсутствуют 

алгоритмы создания технических решений, необходимых для 
реализации последующих поколений машинных технологий. Одна 
из главных причин возникновения такого состояния заключается 
в том, что каждое вновь созданное технологическое решение в большинстве случаев базируется на уже существующих решениях. То есть 
количество создаваемых технологических решений переходит в бесконечность. В какой-то степени эта бесконечность прогнозируется 
с помощью различных моделей, эффективность которых, как правило, 
недостаточна для проектировщиков и производителей [97].

С позиции системного анализа процесс переработки зерна, 

включая его сепарирование и измельчение, можно представить в виде 
модели детерминированной системы с явно выраженной целевой 

функцией, позволяющей оптимизировать режимы работы оборудования. Изменчивость свой ств сырья приводит к изменению внешних 
воздействий на рабочие органы машин (зерновые сепараторы, дробилки и т.д.). Оно проявляется в неравномерной их загрузке, показателях качества и суммарных энергетических затратах.

В связи с этим для решения рассматриваемой задачи необходим 

системный подход, при котором исследование целесообразно проводить по соответствующим взаимозависимым подсистемам. Главное 
при этом заключается в научном их обосновании в соответствии 
с критериями оптимальности, которые в комплексе обеспечивают 
реализацию принципов энергосбережения [97].

Мероприятия по реализации стратегии энергосбережения сгруп
пированы И.Ф. Бородиным в четыре главных направления [97]:

 
•  организационный (использование потенциала растений и жи
вотных, оптимизация энергосбережения, нормирование и учет 
энергопотребления, рациональное техническое обслуживание);

 
•  технологический (модернизация технологий, переход на энер
госберегающие технологии, их интенсификация, использование 
биоэнергии животных и растений);

 
•  технический (использование мало энергоемкого оборудования, 

автоматизация технологических процессов, увеличение надежности и сроков службы техники);

 
•  энергетический (повышение КПД энергопотребления, исполь
зование вторичной энергии, энергии местных энергоносителей).
Одним из путей решения проблем, затрагивающих все четыре 

направления, является разработка основ синтеза многооперационных агрегатов с целью максимально возможного сокращения затрат 
на вспомогательные процессы.

В качестве путей выхода из кризиса также следует отметить поиск 

альтернативных источников энергии и повышение КПД использования энергии, создание высоконадежного недорогого оборудования, 
построенного на блочно-модульном принципе с улучшенными показателями по удельной энерго- и материалоемкости, как для малых 
фермерских хозяйств, так и для крупных перерабатывающих предприятий, что является основой продовольственной базы страны [27, 
84, 97].

Удовлетворить высоким современным требованиям и реализовать 

отмеченные перспективные направления совершенствования оборудования могут лишь новые типы машин, основанные на принципах 
действия, качественно отличающихся от традиционных. Одними 
из перспективных и хорошо зарекомендовавших себя на практике 
подходов к разработке современного оборудования являются методы 
системности [157] и идеализации [1].

В основе построения технологических линий современных пере
рабатывающих и комбикормовых предприятий лежат особенности 
идеального технологического потока В.А. Панфилова [1, 157]. Поиск 
современных конструктивных и технологических решений отдельных 
видов оборудования должен основываться на специальных моделях.

При разработке оборудования для классификации и сепарации 

сыпучих материалов можно использовать модель идеального гравитационного сепаратора Н.Е. Авдеева [1].

При совершенствовании конструкций дробилок можно использо
вать трехэлементную физическую модель дробилки, предложенную 
С.В. Мельниковым [137], или представить рабочий процесс дробилки 
как марковский процесс «размножения и гибели» по В.Р. Алешкину 
[21], или как модель послойного дробления, разработанную В.И. Сыроваткой [205].

При усовершенствовании конструкций дозаторов необходимо 

обратить внимание на использование гравитационных сил и создание 
таких рабочих органов, которые будут изменять свой ства сыпучего 
материала для свободного равномерного вытекания, например, свободного вытекания из вращающегося барабана [196, 220].

Перспективным направлением совершенствования конструкций 

смесителей является использование новых способов смешивания, 
которые обеспечивают прогнозируемое перераспределение ингредиентов смеси при тонкослойном или разреженном состоянии смешиваемых компонентов с использованием инерционных сил. Кроме 
того, для обеспечения движения потоков, в целях экономии энергетических ресурсов, необходимо использовать гравитационные силы 
[57, 62, 195, 250].

При совершенствовании увлажнителя комбикормов наиболее 

эффективно смешивать комбикорм с жидкостью в падающем потоке 
при мелкодисперсном распылении жидкости [151].

Процесс создания перспективных машинных технологий и техни
ческих средств авторы статьи [120] предлагают осуществлять в два 
этапа.

Первый этап — разработка новых способов осуществления ма
шинных технологий. Он базируется на основе общих технологий, 
которые включают несколько отдельных процессов, в том числе создание способов сепарирования и измельчения зерна для реализации 
отдельных технологических процессов рабочих органов, то есть тех, 
которые входят в состав основной технологии переработки зерна.

Второй этап — проектирование и производство, то есть внедрение 

новых технологических решений в машинные линии.

Оба этапа являются взаимосвязанными между собой и определяют 

уровень разрабатываемых машин и технологий.