Исследование плотности зеленой массы при силосовании

Силосование является сложным микробиологическим и биохимическим процессом консервирования сочной зеленой массы. В результате силосования происходит сбраживание растительных углеводов ферментами молочнокислых бактерий, а в силосуемой массе накапливается молочная кислота, что способствует сохранности силоса – сочного растительного корма [1, 2, 4].

При приготовлении силоса в мягких вакуумированых контейнерах плотность является важным фактором процесса, так как от нее зависит качество получаемого продукта. Плотность определяет протекание микробиологических процессов: увлажнение силосной резки, развития тех или иных микроорганизмов, протекание процессов брожения [1,2,3,4].

Для установления зависимости между плотностью силосной массы усилием сжатия были проведены исследования. Разделенную на фракции силосную резку помещали в прибор для исследования влияния сжимающих напряжений на плотность силоса (рис. 1).

а

б а – общий вид; б – 3D модель;

1 – станина, 2- гидравлический домкрат, 3- упорная труба с уплотняющей площадкой, 4 – направляющий цилиндр, 5 – подвижное основание,

6 – тарированные пружины

Рисунок 1 – Прибор для исследования влияния сжимающих напряжений на плотность силоса

Прибор работает следующим образом, в направляющий цилиндр закладывается проба силосной массы с определенным размером резки. Вес пробы определяется предварительно. Сжатие пробы силоса производили с помощью гидравлического домкрата через упорную трубу. Величина давления рассчитывалась на основании усилия домкрата с учетом площади поперечного сечения уплотняющей площадки.

При сжатии силосной резки в направляющей трубе происходит смещение подпружиненной площадки, усилие сжатия определяют по средней величине сжатия тарированных пружин, установленных между площадкой и основанием. Величина усилия определяется по формуле:

F c = C n • h

где F c – усилие сжатия пробы сена, Н;

С n – коэффициент жёсткости блока пружин, Н/м;

h n – перемещение подпружиненной площадки, м.

Силосную массу, разделенную на фракции с длиной резки менее 10 мм, от 10 до 20 мм, составляющие наибольший удельный вес в пробе поочередно исследовали на приборе для исследования влияния сжимающих напряжений на плотность силоса (рисунок 3). Силосной массой наполняли перфорированный цилиндр диаметром 135 мм и длиной 200 мм, а затем с помощью гидравлического домкрата уплотняли силосную массу. Степень уплотнения измеряли штангенциркулем с нутромером по изменению положения уплотняющей площадки (поршня) в направляющем перфорированном цилиндре. Испытания проводились в трехкратной повторности. Результаты эксперимента приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Результаты исследования влияния величины давления на плотность силосной резки

Для изучения внешней твердости мягкого вакуумированного контейнера изготавливался штамп в виде цилиндра с ограничителем. Для определения плотности силоса снаружи и внутри мягкого вакуумированного контейнера твердомер вдавливали в его оболочку (рис. 3). При определении твёрдости материалов в материал погружается штамп с ограничителем.

Твердость силоса (кПа) определяют по формуле

F cp           _n

SS

где Т – твердость силоса, кПа;

F ср — среднее усилие для погружения наконечника, Н;

• z — среднее значение сжатия пружины плотномера, в мм;

• k п — жесткость пружины плотномера, Н/мм;

• S — площадь основания наконечника, мм².

По отношению усилия к площади контакта (смятому объёму) определяется твёрдость поверхностного слоя. При исследовании твердости боковых сторон мягкого вакуумированного контейнера определяли усилие внедрения штампа до ограничителя сразу после вакуумирования и через сутки после него, а затем сравнивали результаты. С учетом результатов полученных на рисунке 2, установлена взаимосвязь между параметрами твердости силоса (давления сжатия) и плотностью силоса. Таким образом, по изменению усилий плотномера можно судить о плотности силоса внутри мягкого вакуумированного контейнера.

а – общий вид; б – 3D модель;

1 – рукоятка; 2 – шток со шкалой; 3 – стакан; 4 – тарированная пружина; 5 – ограничитель; 6 – штамп.

Рисунок 3 – Общий вид и 3D модель плотномера

В результате проведенных исследований установлено что между твердостью в поверхностном слое мягкого вакуумированного контейнера и плотностью силоса имеется прямая пропорциональная зависимость. Это позволяет контролировать плотность силоса в герметичной упаковке (рис. 4).

Рисунок 4 – Контроль плотности силоса в герметичной упаковке

Также при нарушении герметичной упаковки плотность силоса в мягких вакуумированных контейнерах существенно снижается, что трудно определить визуальными методами. Плотномер позволяет герметичность мягких вакуумированных контейнеров по снижению плотности (твердости) массы при отсутствии газов в МВК.