Оценка эффективности производства экструдированных кормов на основе смеси зерна и растительных компонентов

Введение. В настоящее время одной из важнейших проблем животноводства является низкая эффективность производства животноводческой продукции, обусловленная низким качеством кормов по основным питательным, минеральным и биологически активным веществам и высокими затратами труда и средств на ее получение [1,2].

Общемировые современные тенденции роста цен на корма неизбежно приведут к увеличению производственных затрат в животноводстве.

В современных условиях ведения животноводства большое значение приобретает рациональное расходование зерна, направляемого на фуражные цели. Наиболее эффективно фуражное зерно используется в виде комбикормов, сбалансированных по протеину, аминокислотам и другим биологически активным веществам [3].

Прогрессивной технологией является экструдирование комбикормов и их компонентов, обеспечивающее высокую сохранность кормов и повышенную продуктивность животных. Применение экструдирования кормов и совершенствование технологии его производства является важной народно-хозяйственной задачей [4].

Простым и эффективным способом повышения питательной ценности и качества зернового корма является технология экструдирования смеси зерна и соломы. Недостатком данного способа является низкое содержание питательных веществ в растительной добавке (солома). В технологии экструдирования кормов целесообразно использовать сено или другие компоненты, превосходящие по своей питательности все другие корма или зеленую массу растений [5].

Поэтому разработка и внедрение инновационных технологий приготовления кормов в условиях хозяйств, позволяющих не только сокращать удельные издержки на кормовые рационы, но и повышать конверсию кормов, является актуальной проблемой [3].

Цель исследований : сравнительная оценка эффективности производства экструдированных кормов на основе смеси зерна и растительных компонентов.

Условия и методы исследований. Исследования проводились на базе «Учебно-опытного хозяйства “Миндерлинское”» Сухобузимского района Красноярского края. На территории учебно-опытного хозяйства расположен цех для производства экструдированных кормов мощностью 0,3 т в час.

В исследованиях использовалась пшеница сорта Новосибирская-15, ячмень сорта Ача, овес сорта Сельма, прессованное сено в рулонах, зеленая масса люцерны, жом. Изготовление кормовых экструдатов осуществлено на экструдере марки ЭТР-700/45 КФСО. Анализ исходного сырья и готовой продукции проводился по стандартным методикам в НИИЦ ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет» и ФГБУ ГЦАС «Красноярский».

Энергетический доход (ΔЕ), как энергетический эквивалент эффективности различных видов производства, определяли из выражения

Д Е = Ej - Е,

где Е 1 – энергетическая ценность единицы заготовленного корма, МДж/т;

Е – удельные энергозатраты на получение корма, МДж/т.

Для сравнительной оценки процесса (или объекта) иногда недостаточно просто определить, дает ли она энергетический доход. Процессы, дающие некотоpoe количество энергетического дохода, могут оказаться неконкурентоспособными по отношению к другим процессам, у которых величина энергии больше. Сравнивая процессы между собой, можно рассчитать для них коэффициент энергетической эффективности, который равен отношению произведенной энергии корма (Е 1 ) к энергии, затраченной в процессе производства (Е):

Е 1

Л ээ =     ^.

Е

Если коэффициент энергетической эффективности больше единицы, то имеет место энергетический доход [6].

Результаты исследований и их обсуждение . Анализ энергетической ценности зерновых культур показал увеличение количества обменной энергии после экструдирования на 8–11 %. Обменная энергия экструдированного зерна пшеницы увеличилась на 1,34 МДж/кг, ячменя – на 1,33, овса – на 1,03 МДж/кг. В полученных экструдатах отмечено изменение в содержании основных питательных веществ. Так, количество сырой клетчатки в экструдатах, как и содержание сырого жира, уменьшалось на 10–20 %, при одновременном увеличении содержания сахаров на 15–22 %.

В связи с тем, что наибольшее содержание обменной энергии среди экструдированных зерновых культур приходится на пшеницу, именно ее и использовали в дальнейших исследованиях.

На первом этапе исследований для экструдирования использовали смесь зерна пшеницы и сена. Сено смешивали с зерном пшеницы в соотношении 50:50. В полученном экструдате из смеси зерна пшеницы и сена отмечено снижение количества белка на 7 % по сравнению с приготовленной для экструдирования смесью (с 11,11 до 10,36 %), что связано с денатурацией белка в результате кратковременного воздействия высокой температуры и давления. Содержание клетчатки в смеси зерна пшеницы и сена в процессе экструзии снижается на 23 % (с 16,67 до 12,85 %), при одновременном увеличении количества сахаров на 21 % (с 5,44 до 6,58 %). Обменная энергия полученного эструдата из смеси зерна пшеницы и сена составляет 13,23 МДж/кг, что на 21 % выше исходной смеси, и превышает энергетическую ценность зерна пшеницы на 3 %.

На втором этапе исследований в качестве исходного сырья для производства экструдированных кормов использовалась пшеница сорта Новосибирская-15 и зеленая масса люцерны. Количе- ство зеленой массы люцерны для смешивания с зерном рассчитывали с учетом рекомендуемой влажности входящей в экструдер смеси: не более 20 %. Свежескошенную измельченную зеленую массу люцерны смешивали с измельченной пшеницей в бункере с ворошителем до получения оптимального параметра влажности входящей в экструдер смеси. Данным условиям соответствует использование до 10 % зеленой массы (при влажности люцерны 77,4 %) от общего объема смеси. Дальнейшее увеличение массы добавляемой травы приводит к получению смеси с более высокой влажностью.

Экструдирование смеси вызывает изменения в составе основных питательных веществ. Так, в полученном экструдате из смеси зерна пшеницы и зеленой массы люцерны отмечено снижение количества белка по сравнению с приготовленной для экструдирования смесью на 2 %. В отличие от экструдата смеси пшеницы и сена содержание клетчатки в смеси зерна пшеницы с зеленой массой люцерны в процессе экструзии остается на прежнем уровне и составляет 4,3 %. Обменная энергия полученного эструдата из смеси зерна пшеницы и зеленой массы люцерны – 14,3 МДж/кг, что больше на 8,5 % по сравнению с экструдатом смеси пшеницы с сеном.

Для уменьшения влажности зеленых растений и увеличения массы люцерны в составе смеси, увеличения энергетической ценности корма, поступающего на экструдирование, целесообразно применять механическое обезвоживание исходного растительного сырья [4].

Механическое обезвоживание зеленых растений производилось на гидравлическом прессе Р337. В качестве рабочей камеры использовался фрагмент зеерного цилиндра пресса (рис. 1). Отжим сока из растений производился при давлении, равном 7 МПа. Влажность исходной зеленой массы люцерны составляла 77,4 %, после отжима – 69,5 %.

Жом смешивали с измельченным зерном пшеницы в различных пропорциях для определения качества готовой продукции и величины энергетического дохода в зависимости от влажности исходной смеси и количества вносимого жома. Подобраны следующие количества добавляемого жома люцерны: 13; 16 и 28 % от общей массы готовой смеси.

После экструдирования максимальное значение обменной энергии в корме из смеси пшеницы и жома люцерны отмечено при внесении в смесь 13 % жома и составляет 14,228 МДж/кг сухого вещества, минимальное – 14,137 МДж/кг – при внесении 28 % жома. По сравнению с исходными смесями пшеницы и жома в указанных пропорциях обменная энергия повысилась на 10,8 и 14,5 % соответственно.

Рис. 1. Лабораторная установка для механического обезвоживания зеленой массы растений

Энергетический доход от применения технологии экструдирования пшеницы составил 0,486 МДж/кг, с включением 10 % зеленой массы люцерны (без учета амортизации зданий и затрат на скашивание, доставку зеленой массы на линию экструдирования кормов) составил 0,321 МДж/кг (рис. 2).

При экструдировании пшеницы с добавлением различного количества жома из люцерны отмечено увеличение энергетического дохода в ряду увеличения содержания жома в смеси. Так, при добавлении 13 % жома энергетический доход составил 0,453 МДж/кг, при 16 и 28 % – соответственно 0,521 и 0,689 МДж/кг.

Для оценки целесообразности внесения растительных компонентов при экструдировании кормов рассчитан коэффициент энергетической эффективности. При экструдировании пшеницы коэффициент энергетической эффективности составил 14,202, пшеницы с добавлением зеленой массы люцерны – 14,162. При использовании жома в количестве 13, 16 и 28 % данный коэффициент составил 15,100; 15,127 и 15,154 соответственно. Поскольку коэффициент энергетической эффективности больше единицы, то имеет место энергетический доход.

Рис. 2. Зависимость изменения обменной энергии и энергетического дохода экструдированного корма от используемого сырья

Наибольшее значение энергетического дохода и коэффициента энергетической эффективности отмечено при внесении в смесь 28 % жома люцерны, но при этом происходит уменьшение энергетической ценности экструдированного корма. Удельные энергозатраты на получение корма снижаются меньшими темпами, чем энергетическая ценность единицы заготовленного корма. В связи с этим оптимальной при экструдировании является смесь зерна пшеницы и 16 % жома люцерны при ее влажности 69,5 %.

При оптимальном соотношении пшеницы и жома коэффициент энергетической эффективности увеличивается на 6,5 % по сравнению с базовой технологией.

Выводы. Использование смеси зерна пшеницы с растительным материалом при экструди-ровании кормов позволяет сократить расход зерна, направляемого на фуражные цели. Наиболее эффективным способом является применение в качестве растительной добавки жома люцерны. Оптимальное соотношение пшеницы и жома люцерны, при указанной влажности исходных компонентов, отмечено при внесении 16 % растительного материала в состав смеси.