Механизация приготовления корма для пчел

Введение. На восполнение кормовых запасов в зиму с целью обеспечения жизнедеятельности и дальнейшего интенсивного весеннего развития на одну пчелосемью необходимо заготовить от двух до пяти килограммов канди [1, 2].

Канди – это тестообразный корм для пчел, специальная углеводная подкормка, состоящая в основном из сахарной пудры и меда с добавлением небольшого количества очищенной воды, в пропорции 80:19:1. В её состав также можно включать лечебные компоненты для профилактики заболеваний пчел [3, 4].

Приготовление канди в больших объемах – задача не из легких. Цена одного килограмма такой подкормки в рознице варьируется в диапазоне 160–200 рублей. Для пчеловода крупной пасеки это значительная часть расходов, которая отнимает большую долю прибыли.

Однако если приготавливать канди самостоятельно, то эти расходы можно значительно сократить. Большую часть затрат составляет закупка сахарной пудры и материала для упаковки – полиэтиленовых пакетов. Снизить затраты на приготовление канди можно, отказавшись от закупки сахарной пудры и наладив её собственное производство из сахара-песка. Ведь цена сахарной пудры почти вдвое больше цены сахара. Упаковку в виде полиэтиленовых пакетов можно заменить покрытием поверхности подкормки слоем воска.

Затраты же на сам процесс приготовления единицы продукции минимальны и идут, в основном, на оплату электроэнергии и обслуживание оборудования.

Но в условиях, когда требуются десятки, или даже сотни килограммов канди, без средств механизации не обойтись. При этом потребуется обзавестись хотя бы минимальным количеством оборудования. Часть его можно изготовить самостоятельно, приспособив и переделав стандартное оборудование, частично можно заимствовать в исходном виде, адаптировав под требуемые технологические параметры процесса приготовления канди [5].

Например, такой процесс, как измельчение сахарного песка до состояния пудры, можно осуществить на серийно выпускаемых промышленных машинах [6, 7].

При приготовлении сахарной пудры из сахара-песка качество помола можно определить, перетирая продукт между пальцами. Ни на ощупь, ни визуально мы не должны наблюдать кристаллы сахара. Однако данный способ не исключает присутствие недоизмельченных кристаллов сахара, а их в канди быть не должно, так как это ведет к преждевременному затвердеванию подкормки и повышенному износу пчел. Поэтому измельченный сахар необходимо просеивать.

Качество просеивания зависит от формы и размеров ячеек сит, размеров частиц и влажности продукта, толщины слоя продукта на сите, характера движения продукта по поверхности сита и характера движения самого рабочего органа (сита).

Для просеивания измельченного продукта с целью разделения его на сахарную пудру и недоизмельченные кристаллы сахара отечественная и зарубежная промышленность выпускает большой ряд просеивателей. Они имеют разные принципы действия и производительности.

Есть примитивные механические ручные просеиватели с емкостями небольшого объема, в промышленных масштабах применяют машины с лопастными, барабанными побудителями движения измельченного сырья по просеивающему элементу конструкции (ситу), машины с вращающимися ситами. Есть машины вибрационного, возвратно-поступательного действия и т.д. [8, 9].

Роспуск меда или декристаллизация – это процесс, в результате которого затвердевший закристаллизовавшийся мед переходит в жидкое состояние.

В настоящее время отечественная и зарубежная промышленность выпускает различное по конструкции оборудование для декристаллизации меда [10, 11].

Поверхностные декристаллизаторы предназначены для обогрева соответствующих им по размерам металлических и пластиковых ёмкостей. Они включают в себя гибкий нагревательный элемент, защитный гибкий корпус, кабель питания. Преимуществом гибких декристаллизаторов является то, что они могут свободно использоваться на любых герметичных емкостях, выполненных из любого материала: стекла, пластика, металлов. В домашних условиях, когда необходимо растопить мед в обычной трехлитровой банке – это лучший вариант. Достаточно обмотать емкость и включить медо-грейку в розетку. Достаточно быстро продукт станет жидким и пластичным, что позволит легко его переливать.

В профессиональном пчеловодстве часто требуется распускать мед в больших количествах. Поэтому отдают предпочтение корпусным декристаллизаторам, которые выполняются из четырех термоактивных кассет. Они соединены между собой таким образом, чтобы получалось замкнутое пространство, которое хорошо прогревается изнутри. Чаще всего такая медогрейка изготавливается с возможностью сборки-разборки.

Корпусная и гибкая поверхностная модели хороши тем, что не нужно открывать контейнер с медом, чтобы осуществить декристаллизацию. Но также есть модели, которые работают исключительно при контакте с продуктом.

Спиральные декристаллизаторы помещаются в массу меда и включаются в сеть. При разогреве аппарат утопает в нем, постепенно осуществляя разогрев. Размер спирального декристаллизатора выбирается в зависимости от диаметра тары с мёдом. Обязательным условием технологического процесса при использовании спирали является полное погружение её нагревающейся части в мед и отсутствие контакта с воздухом. Чтобы облегчить погружение нагревательного элемента декристаллизатора в закристаллизовавшемся меде, сначала организуется выемка. Опущенную туда спираль покрывают медовой массой, изъятой для выполнения выемки. Когда спираль, погруженная в медовую массу, нагревается, то сначала декри-сталлизируется мед вокруг ее нагревательной части. При нагреве медовая масса размягчается, поэтому спираль постепенно погружается глубже. О завершении процесса декристаллизации свидетельствует достижение спиралью дна.

Конусная модель напоминает внешне кипятильник, только диаметр витков книзу сужается, формируя конус. Такой вариант используется только в быту, так как предназначен для малых объемов меда, расфасованных в стеклянные банки или пластиковые контейнеры.

Наиболее современной машиной для роспуска меда является микроволновая установка УРМ-4. Роспуск закристаллизовавшегося меда осуществляется с помощью микроволновой энергии в опрокинутом положении тары, поэтому распустившаяся часть меда немедленно покидает зону нагрева и не может перегреться. Помимо сокращения требуемых производственных площадей и улучшения условий труда рабочих, одно из важнейших преимуществ данного метода, по сравнению с традиционными, состоит в том, что тепловое воздействие производится в течение нескольких минут, а не многих часов и даже суток, в течение которых многие ценные качества продукта безвозвратно утрачиваются, и в нем происходит накопление вредных для здоровья компонентов [12, 13].

Для замеса сахаро-медового теста (канди) необходим тестомеситель. Его основная функция – смешать все входящие в состав канди компоненты до состояния однородной массы [14, 15]. В настоящее время специализированных машин, предназначенных для приготовления канди, промышленность не выпускает.

Для фасовки полученного продукта необходимы бытовые весы и импульсный запайщик полиэтиленовых пакетов – недорогие устройства, доступные в торговой сети. Весы необходимы также в самом начале процесса для взвешивания компонентов канди. Импульсный запайщик можно исключить из выбранного нами комплекта оборудования, однако в этом случае несколько увеличивается трудоемкость фасовки, что связано с необходимостью ручного завязывания узлов на каждом пакете с канди.

Полиэтиленовые пакеты можно заменить на покрытие защитной пластичной оболочкой. Натуральным природным материалом для этого является пчелиный воск. Есть и варианты с применением парафина, но он не является естественным для пчел и его, как и полиэтиле- новые пакеты, после скармливания подкормки пчелам, придется удалять из улья. Восковая же оболочка на подкормке естественна для пчел. Она используется ими в строительстве сот после поедания канди. Помимо этого отпадает необходимость очищать ульи от оставшихся полиэтиленовых пакетов, что снижает трудозатраты пчеловода.

Однако стоимость всех рассмотренных выше машин составляет значительную часть прибыли пчеловода, а на небольших пасеках зачастую превышает её.

Материалы и методы исследования.

В целом технологические процессы, представ- ленные выше, достаточно полно изучены и имеются конкретные рекомендации по обоснованию конструктивно-технологических параметров машин. Для сепарации сахарной пудры рационально применять серийный просеиватель (рисунок 1 а). Смешивание компонентов канди предлагаем производить в серийно выпускаемом смесителе с вращающейся рабочей камерой, снабженной лопастями (рисунок 1 б). Данная конструкция хорошо себя зарекомендовала при приготовлении объемов подкормки, обеспечивающих потребности пасеки от 75 пчелосемей и выше.

а а                                       б b а – просеиватель; б – смеситель

Рисунок 1 – Серийно выпускаемое оборудование a – sifter; b – mixer

Figure 1 – Serially produced equipment

При этом для приготовления подкормки в небольших объемах открытыми остаются вопросы измельчения сахара и предварительной рекристаллизации меда для придания ему текучести и улучшения смешивания с другими компонентами канди, а также вопрос хранения конечного продукта.

С целью уменьшения затрат на приобретение оборудования нами была предложена конструкция измельчителя сахарного песка с устройством плавного пуска и регулировки частоты вращения рабочего органа (рисунок 2 а ). Данное устройство состоит из станины 1 с поворотной рамкой 2, электропривода 3, цилиндрической емкости 4 с крышкой (не показана) и двухлопастного ножа 5, установленного с минимальным зазорами от стенок и днища емкости.

Для роспуска меда нами была изготовлена термокамера (рисунок 2 б). Она представля- ет собой прямоугольный ящик 1, изготовленный из листов пенополистирола толщиной 50 миллиметров. Изнутри стенки в ней обклеены пленкой 2 с инфракрасными излучающими элементами, применяемыми в электрических теплых полах. Требуемая температура внутри термокамеры поддерживается устройством автоматического регулирования 3. Стенки термокамеры могут быть выполнены из любого материала с низкой теплопроводностью. Да и в нагревательных элементах в настоящее время имеем большое разнообразие, так что наша конструкция может быть заменена на любую другую доступную.

Для приготовления канди необходимо выполнить следующие операции: дозирование компонентов, измельчение и просеивание сахара, роспуск меда, смешивание, упаковку и фасовку.

а а                                                 б b

Рисунок 2 – Измельчитель сахара ( а ) и термокамера ( б )

Figure 2 – Sugar grinder ( a ) and heat chamber ( b )

Предложенная конструкция измельчителя позволяет измельчать за один цикл до 0,5 кг сахара-песка. Время измельчения зависит от размера частиц в исходном продукте, его влажности и варьируется в диапазоне 30–60 секунд.

Далее просеивают измельченный сахар в вибрационном просеивателе.

Подготовленные компоненты взвешивают и засыпают во вращающуюся чашу тестомеси-теля – сначала пудру, поверх нее – медовый сироп.

При взаимодействии жидких и сухих компонентов в тестомесителе происходит перераспределение влаги между ними. В результате получают продукт – канди, напоминающий по консистенции тесто. Время приготовления 10 килограммов канди составляет 7–10 минут.

Канди упаковывают в полиэтиленовые пакеты порциями по 1 кг и фасуют в небольшие картонные коробки по 5 кг.

В случае защиты подкормки от засыхания с применением воскового покрытия взамен полиэтилена необходимо иметь в наличии, как минимум, устройства для расплавления воска и поддержания его в жидком состоянии.

Для использования засахаренного меда его необходимо распустить. Данный процесс мало изучен в настоящее время, поэтому нами были выполнены исследования с целью определения времени декристаллизации.

Методика исследований процесса декристаллизации меда. Часто предписывается не нагревать мёд при температуре выше 40 °С, для предотвращения перегрева. Однако более высокие температуры необходимы для полного растворения всех кристаллов. Закристаллизованный мёд является очень слабым проводником тепла, поэтому его необходимо либо перемешивать, либо увеличивать температуру нагревания. Поэтому для проведения исследования процесса нейтрализации, в частности определения времени декристаллизации меда в зависимости от объема, был принят диапазон изменения температуры термокамеры от 35 до 45 °С.

В термокамере устанавливали заданную температуру в диапазоне от 35 до 40 °С с шагом 5 °С. Затем внутрь камеры устанавливали контейнер с медом. В ходе эксперимента использовали контейнеры вместительностью 4,5 кг (3 литра); 16,5 кг (11 литров) и 33,0 кг (22 литра), так как они являются наиболее удобными в использовании и широко представлены на отечественном рынке. Процесс декристаллизации меда считали завершенным при его свободном перетекании внутри контейнера и отсутствии закристаллизовавшихся включений. Контроль за состоянием меда осуществляли каждый час.

Результаты исследования и их обсуждение. Для определения зависимости времени декристаллизации в качестве исследуемого материала использовали севший цветочный мед, собранный с разнотравья в Коломенском районе Московской области, выкаченный в первой декаде августа 2023 года. Влажность меда составляла 17–18%. Сроки проведения эксперимента – ноябрь 2023 года.

На основании полученных результатов были построены графические зависимости (рисунок 3). Анализируя графические зависимости, следует отметить, что характер кривых аналогичен. Ожидаемо, что процесс декристаллизации проходит быстрее в малых контейнерах.

Установлено, что при роспуске меда массой 4,5, 11,5 и 33,0 кг в контейнерах при температуре в термокамере 35 °С необходимо затра- тить 41, 68 и 119 часов соответственно. При

Рисунок 3 – Графические зависимости времени декристаллизации меда от температуры его нагрева для различной вместимости контейнера Figure 3 – Graphical dependences of honey decrystallization time on its heating temperature for different container capacities

На наш взгляд, наиболее приемлемо осуществлять декристаллизацию меда при температуре 40 °С. При этом уменьшение объема контейнеров позволит сократить время роспуска меда.

Выводы. В результате выполненных исследований установлено, что при роспуске меда массой 4,5, 11,5 и 33,0 кг в контейнерах при температуре в термокамере 35 °С необходимо затратить 41, 68 и 119 часов соответственно. При температуре внутри термокамеры +40 °С время декристаллизации меда массой 4,5, 11,5 и 33,0 кг в контейнерах составляет 15, 36 и 72 часов. Увеличивая температуру нагревания до 45 °С, время декристаллизации контейнеров меда массой 4,5, 11,5 и 33,0 кг можно уменьшить соответственно до 12, 19, 57 часов.

Вышеописанные технические средства мы объединили в технологическую линию, которую посильно собрать любому практикующему пчеловоду. Так как процесс приготовления подкормки для пчел носит сезонный характер, то целесообразнее задействовать имеющееся у каждого хозяйственника оборудование, немного переоборудовав его, чем закупать специфические сложные дорогостоящие машины, которые будут простаивать большую часть времени.

температуре в термокамере 40 °С время декристаллизации меда массой 4,5, 11,5 и 33,0 кг в контейнерах составляет 15, 36 и 72 часов. Увеличивая температуру нагревания до 45 °С, время декристаллизации можно уменьшить соответственно до 12, 19, 57 часов.