Исследование физико-механических свойств фуражного зерна, обработанного методом микронизации

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 631.363                                        

Корм для животных и птиц должен быть вкусным, питательным и легко усваиваемым. Они не должны содержать добавок, которые вредны для здоровья животных и могут отрицательно повлиять на продукцию животноводства [3, 4]. Другим животным, за исключением лошадей и птиц, редко дают цельнозерновые продукты [6]. Цельное зерно (особенно зерно с твердым покрытием) трудно достать животным. Таким образом, есть разные способы подготовки зерен для кормления, чтобы улучшить их питание, вкус, пищеварение и усвоение питательных веществ.

Комбикормовая промышленность в нашей стране производит корма для всех видов сельскохозяйственных животных, птиц и рыб. Однако эти корма, производимые в стране, часто не достигают желаемого уровня по сравнению с развитыми странами с точки зрения объема, разнообразия и качества.

Организм сельскохозяйственных животных превращает в продукты только 15 ... 25% энергии, получаемой с кормами. 25 ... 35% всей энергии тратится на физиологические потребности, остальная часть выводится через кишечник без использования [1, 5, 6].

Целью подготовки зерна к кормлению является уменьшение потерь энергии корма, получаемого за счет повышения питательной ценности, переваривания и усвоения животными [7, 9, 12]. Специальное приготовление кормов предотвращает болезни животных, исключает вредное воздействие некоторых кормов на продукт [1, 8, 9, 10].

Развитие кормов расширяет использование в кормовом балансе различных кормовых смесей, в том числе сельскохозяйственных отходов, незначительных компонентов грубых кормов, отходов пищевой промышленности и предприятий общественного питания [2, 3]. Кормовые смеси поедаются животными целиком и с аппетитом. В результате продуктивность животных увеличивается на 8 ... 10%, расход корма на единицу продукции снижается на 15 ... 20%. Это позволяет сэкономить на фуражном зерне для получения крепких комбикормов.

Из вышесказанного ясно, что перед кормлением корм нужно правильно приготовить. Существуют следующие различные способы приготовления кормов для кормления: механическая, химическая, биологическая и термическая обработка [3, 5, 11, 13, 14].

В свою очередь, механический способ послеуборочной обработки зерна — очистка, дробление, измельчение, просеивание, прессование [1], существуют операции [5, 6, 9, 12, 14]. Термическая обработка включает сушку, тушение, запекание, выпечку, экструзию и микронизацию. Метод химической обработки включает гидролиз, известкование, консервирование, обработку щелочами, кислотами и аммонием. В биологическом методе используются такие процессы, как силос, ферментация, удобрение и проращивание.

Механическое приготовление кормов чаще встречается на небольших фермах и в цехах по приготовлению комбикормов, а также на крупных комплексах [2, 4, 11, 13].

Химический метод применяется редко из-за сложной операции, сложности хранения, требует наличия действующих веществ.

Самый распространенный биологический метод — силос. Самый большой недостаток этого метода — необходимость строить большие траншеи или башни.

Одним из способов снижения доли зерна в приготовлении комбикорма является повышение его кормовой ценности. Для увеличения кормовой ценности в фуражном зерне их подвергают различным способам термообработки [3, 14]. Его положительные эффекты проявляются в усилении переваривания крахмала, изменении белкового комплекса зерна, инактивации ингибиторов пищеварительного тракта, пастеризации (снижение уровня грибковой флоры на 99,5%), образовании ароматических веществ, улучшающих вкусовые качества. зерно и, в конечном итоге, корм для животных.

Цель и задачи исследования: обосновать конструктивные и рабочие параметры с целью повышения эффективности рабочей зоны микронайзера, а также физико-механические свойства фуражного зерна методом микронизации.

Результаты исследования и обсуждение

На основании значений, полученных в результате исследования, график изменения объема зерна (γ) в зависимости от влажности приведен на Рисунке 1.

Рисунок 1. Зависимость фуражного зерна от влажности: 1 — пшеница; 2 — ячмень; 3 — рожь

Анализ полученных зависимостей показывает, что с увеличением влажности зерна насыпная плотность уменьшается. Самая маленькая масса — ржи, самая большая — у пшеницы. При изменении влажности пшеницы с 10% до 18% весовой объем уменьшился с 794,2 до 743,8 кг/м3. При таком же увеличении влажности у ячменя объем уменьшился по весу с 710,6 до 690,2 кг/м3, а у ржи на 515,4 до 492,5 кг/м3. Это уменьшение объема зерна происходит из-за увеличения объема при увлажнении.

По результатам исследования был построен график изменения естественного угла наклона (α т.м. ) в зависимости от температуры зерен (Рисунок 2).

Анализ полученных зависимостей показывает, что с увеличением температуры зерен уменьшается их естественный угол наклона. Объясняется это тем, что коэффициент внутреннего трения зерна уменьшается из-за влияния температуры. При повышении температуры от 20 до 180 °С естественный угол наклона пшеницы составляет от 33,4 до 23,7 градусов, ячменя и ржи от 30,7 до 22,5 градусов соответственно; Он падает с 30,2 до 24 градусов.

Рисунок 2. Изменение естественного угла наклона корпуса в зависимости от температуры: 1 — пшеница; 2 — ячмень; 3 — рожь

На основе натуральных значений был построен график коэффициента текучести (λ) зерен в зависимости от их влажности (Рисунок 3).

Рисунок 3. Зависимость коэффициента текучести зерна от влажности: 1 — пшеница; 2 — ячмень; 3 — рожь

Анализ полученных значений показывает, что с увеличением влажности увеличиваются и коэффициенты текучести зерна. Это связано с тем, что с увеличением влажности уменьшается коэффициент внутреннего трения зерен. У ржи самая низкая скорость потока. Это связано с геометрическими размерами ее зерен, особенно длиной и состоянием поверхности. Также представляется, что с увеличением содержания влаги коэффициент текучести у ржи увеличивается меньше, чем у пшеницы и ячменя.

При увеличении влажности с 10% до 18% коэффициент текучести пшеницы увеличивается с 0,73 до 0,97, ячменя — с 0,85 до 0,98, ржи — с 0,54 до 0,62.

На основании полученных в результате исследования значений была построена температурная зависимость коэффициента трения зерен о поверхность металла (Рисунок 4).

Рисунок 4. Изменение коэффициентов трения кормовых зерен в зависимости от температуры на стальной поверхности: 1 — пшеница; 2 — ячмень; 3 — рожь

При изменении температуры с

20 до 180°С на металлической пластине (нержавеющая сталь 12х189хН10Т ГОСТ 5949-75) коэффициент трения пшеницы снижается с 0,296 до 0,246, ячменя с 0,343 до 0,275, ржи с 0,404 до 0,247.

На основе экспериментальных значений также были построены графики зависимости коэффициентов трения зерен о поверхность кварцевого стекла от температуры (Рисунок 5).

Рисунок 5. Изменение коэффициентов трения кормовых зерен в зависимости от температуры на поверхности кварцевого стекла: 1 — пшеница; 2 — ячмень; 3 — рожь

Анализ графической зависимости показывает, что при повышении температуры от 20 до 180 °C коэффициент трения пшеницы по кварцевому стеклу снижается с 0,296 до 0,253, ячменя с 0,334 до 0,271 и ржи с 0,401 до 0,234.

Заключение

Было обнаружено, что эффективность микронайзера зависит от радиуса внутреннего цилиндра, его длины, мощности инфракрасной лампы и времени между корпусом и внутренним цилиндром (кварцевым стеклом) и отражателем-покрытием.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что при правильном выборе плотности потока пучка и времени обработки зерна достигается значительное отделение влаги от оболочки зерна и снижение влажности сердцевины.