Разработка технологии премиксов с вермикулитовым наполнителем

МРНТИ 68.39.15                        

Большое значение в кормлении сельскохозяйственных животных и птиц имеют минеральные вещества и их нормированное использование для повышения продуктивности животных. Недостаток минеральных веществ в рационе наносит большой ущерб птицеводству, сдерживает рост поголовья, снижает продуктивность, вызывает болезни и падеж, ухудшает качество продукции. Для решения данной проблемы необходимо обогащать комбикорма комплексом биологически активных добавок - премиксами. Поэтому организация производства высококачественных премиксов является актуальным направлением в развитии отечественной комбикормовой промышленности.

Поскольку дозы ввода в комбикорм биологически активных веществ: витаминов, микроэлементов ферментов и т.д. очень малы, и непосредственное смешивание их со всем объемом корма не гарантирует равномерного распределения вводимых компонентов, широкое распространение получило производство премиксов.

В премиксах обычно используют следующие минералы - бентониты, минералы группы цеолитов, известняк [1]. Природные минералы: цеолиты, бентониты, вермикулиты и бишофиты – позитивно влияют на переваримость питательных веществ кормов и, как следствие, способствуют улучшению их конверсии, повышению продуктивности животных и птицы.

Одним из минеральных видов сырья, добываемым на территории Республики Казахстан, пригодным для использования в сельском хозяйстве является вермикулит. В Казахстане имеются достаточные ресурсы вермикулитов. На Барчинском месторождении СевероКазахстанской области запасы вермикулита составляют 2 млн.т., на Каратасском месторождении Западно-Казахстанской области запасы составляют более 2 млн.т.

В исследованиях Сербских ученных Девич и др. [2] изучен минеральный состав импортных премиксов, с целью выявления полезных ископаемых в премиксах для производства отечественных и замещения импортных премиксов на рынке. Авторы статьи делают вывод, что корм с импортным премиксом показал хорошие результаты при выращивании птицы и скота. Минерал клиноптилолит относится к группе цеолитов. Благодаря своему составу и хорошим характеристикам цеолиты находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Их использование в сельском хозяйстве показало огромные преимущества. Выявление клиноптилолита в качестве исходного минерала в высококачественных зарубежных премиксах подтверждает необходимость более полного и комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов в производстве комбикормов.

Добавка с клиноптилолитом способна адсорбировать повреждающие токсины, потенциально способные замедлять рост животных [3], влиять на морфологию кишечника, снижать pH и количество патогенных бактерий, что позволяет предположить, что здоровье кишечника птицы может быть улучшено [4].

Эмам и др. [5] изучали влияния добавки цеолита (клиноптиолита) на продуктивность и состав крови цыплят-бройлеров, которым в рацион добавляли соленую колодезную воду. Цыплята употребляли соленую колодезную воду, содержащую 3 % цеолита и 6 % цеолита, соответственно. Эритроциты, гемоглобин и объем эритроцитов были увеличены у цыплят, получавших 3% цеолита по сравнению с контрольной группой.

По результатам исследований добавление 3% цеолита в питьевую воду цыплят-бройлеров может повысить продуктивность и некоторые гематобиохимические показатели цыплят-бройлеров.

Турецкие ученые Бинташ и др. [6] изучали влияние природного цеолита на усвоение кальция (Ca) и фосфора (P) цыплятами-бройлерами товарной линии Росс-308 (от 1 до 42 дней). Добавление цеолита (8 г/кг рациона) не влияло на прирост общей массы тела, потребление корма или коэффициент конверсии корма цыплят-бройлеров. Общая смертность цыплят, которых кормили цеолитом, была ниже, чем у контрольной группы. Цеолит увеличивал массу большеберцовой кости и толщину. Авторы предполагают, что положительное влияние цеолита на кальций, вероятно, связано с его сродством с кальцием и высокой способностью к ионному обмену. Благодаря способности к обмену ионов, таких как Ca и Mg, и поглощению этих ионов, использование цеолита у бройлеров увеличивает содержание кальция в крови, влияя на участие Ca в костях.

В опытах Сафиуллиной Г.Я. и др. [7] выявлено, что обогащение рационов утят-бройлеров с 7-дневного возраста вермикулитом в количестве 3,0 % от нормы сухого вещества обусловило увеличение прироста живой массы на 8,9%, сохранности поголовья на 2%. Установлено, что сорбция у вермикулита носила дозозависимый характер: чем выше была доза вермикулита, тем больше было количество сорбированных токсинов. Сохранность поголовья утят, получавших вермикулит, была 98 % против показателей контроля – 92%. У утят, получавших разные дозы вермикулита, масса тела была выше контрольных на 13,3-26,6 %, что выражалось в дополнительном приросте массы на 213,0420,0 г на одну птицу.

Использование сухой послеспиртовой барды и природного цеолита при производстве комбикормов может решить проблему с белковым и энергетическим сырьем, позволит значительно удовлетворить потребность животных в питательных, минеральных и биологически активных веществах, а также обеспечит сохранность поголовья, повысит продуктивность и эффективность животноводства [8].

Выращивание цыплят-бройлеров на 5% вермикулитовом рационе позволяет получить среднесуточный прирост 51 г (контрольная группа 46,6 г), при использовании вспученного вермикулита с рыбной мукой в количестве 5% от сухого вещества рациона прирост увеличивается на 9,1%. Исследователи наблюдали, что мышцы птиц, в рационе которых был вермикулит богаты микроэлементами, которые участвуют в обмене веществ [9].

Наличие макро- и микроэлементов в составе вермикулита в достаточно большом количестве отличает его от других природных минералов [10]. С вермикулитом животные получают необходимые микро- и макроэлементы, а эндо- и экзотоксины выводятся из организма, подготавливая пищеварительный тракт к лучшему усвоению эфирных веществ. Вермикулит улучшает процессы пищеварения за счет увеличения площади биохимических реакций в кишечнике и сорбции низкомолекулярных метаболитов [11].

Он также экологически безопасен, так как вермикулит не содержит примесей, которые являются канцерогенными или вредными для здоровья человека и животных. Его природное происхождение и способность пролонгировать действие комплексных препаратов микроэлементов позволяют сократить количество веществ, используемых для профилактики и лечения заболеваний животных [12].

Положительный эффект вермикулита был подробно изучен Консильер и др. [13], которые обнаружили, что средняя скорость роста свиней была выше у групп, которые получали вермикулит, по сравнению с контрольной группой.

Результаты физиологических исследований, полученных при скармливании цыплятам-бройлерам минеральной смеси, состоящей из 0,4 % известняка, 0,4 % окисленного бурого угля, 0,4 % белитового шлама, 0,4 % вермикулита, 0,3 % монокальцийфосфата, свидетельствуют о повышении переваримости питательных веществ в рационе, использование птицей азота, что согласуется с данными ряда авторов [14].

Накопленный к настоящему времени отечественный и зарубежный опыт показывает, что наиболее высокий эффект от добавок биологически активных веществ в комбикормах можно получить при комплексном их применении в виде премиксов. При непосредственном введении малых доз микродобавок в комбикорма не достигается необходимая точность их дозирования и равномерность распределения в единице корма.

Известно, что качество премикса напрямую зависит не только от стабильности, совместимости используемых биологически активных веществ, технологии производства, но и от характера наполнителя. Наилучшим наполнителем комплексных премиксов являются отруби. Главными недостатками растительных наполнителей, безусловно, является небольшой срок хранения, плесневение, прогоркание, обязательное соблюдение условий хранения. К тому же малая объемная масса отрубных наполнителей приводит к невысокой продуктивности оборудования и нерациональному использованию транспортных средств [15]. Поэтому в состав премиксов стали вводить определенное количество наполнителей (преимущественно вещества минерального происхождения, к которым можно отнести мел, цеолиты, бентонит, известняк).

Объектом исследования служил природный минерал вермикулит Кулантауского месторождения.

Предметом исследования являются физико-технологические, химические свойства вермикулита, использование вермикулита Кулантауского месторождения в качестве наполнителя при производстве премиксов и компонента при производстве комбикормов.

Цель исследования - определить целесообразность использования вермикулита Кулантауского месторождения в качестве наполнителя при производстве премиксов и компонента при производстве комбикормов.

Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:

• -    Изучить физико-технологические свойства наполнителей премикса;

• -    Оценить эффективность смешивания по содержанию марганца, эффективность процесса по коэффициенту вариации;

• -    Определить оптимальное время предварительного смешивания микрокомпонентов с наполнителем.

Значение работы прежде всего заключается в изучении минерала вермикулита как наполнителя премикса, а поиск новых наполнителей премиксов представляет собой важную научно-техническую проблему, решение которой имеет большое значение для комбикормовой промышленности. Высокое качество премиксов базируется на развитой сырьевой базе и использовании высокоэлективной технологии их производства, и в значительной степени зависит от используемого наполнителя.

Материалы и методы иследований

Экспериментальные исследования выполнялись в Учебно-научном Центре комбикормового производства Алматинского технологического университета. Анализы исследования выполнялись в научно-исследовательской лаборатории по оценке качества и безопасности продовольственных продуктов Алматинского технологического университета. Материал исследования – вермикулит из месторождения Кулантау, марка М-150, фракция 0,5-3,0мм.

Методы исследовании:

– Влажность наполнителей премикса определяли согласно ГОСТ 13496.3 - 92, посредством высушивания навески массой 5 г в сушильном шкафу марки СЭШ - 3М при температуре 130 0С в течение 40 мин, с момента восстановления температуры 1300С. Затем определяли разность между массой навески продукта до и после высушивания.

– Объемная масса и угол естественного откоса наполнителей премикса определяли по ГОСТ-28254-89. Навеску испытуемого про- дукта засыпали в наполнитель. Мерку с наполнителями взвешивали и устанавливали натуру.

Угол естественного откоса определяли в соответствии с градусами, нанесенными на боковую поверхность устройства. За окончательный результат испытания принимали среднеарифметическое значение результатов трех параллельных определений.

– Модуль крупности наполнителей премикса определяли согласно ГОСТ-13496.8-72, навеску с наполнителями массой 100 г просеивали через набор сит, составленный в порядке уменьшения размеров отверстий сверху вниз. Просеивание производили на рассеве -анализаторе в течение 5 мин на двух-трех ситах набора. По окончании просеивания остаток на каждом из сит взвешивали отдельно на технических весах с погрешностью не более 0,1 г. За окончательный результат испытания принимали среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

– Определение содержания витамина А в премиксах определяли по ГОСТ 32043-2012, методом экстракции витамина А (ретинола ацетата), из премикса изопропиловым спиртом и последующем определении содержания витамина обращенно-фазной высокоэффективной жидкостной хроматографией.

– Определение содержания марганца в премиксах проводили по ГОСТ 26573.2-2014, сущность метода заключается в окислении марганца надсернокислым аммонием и фотометрическом измерении оптической плотности полученного раствора.

Результаты и их обсуждение

Проведены исследования по использованию вермикулита Кулантауского месторождения как наполнителя-разбавителя при производстве премиксов.

В таблице 1 приведены физикотехнологические свойства наполнителей, используемых при производстве премиксов.

Таблица 1 – Физико-технологические свойства наполнителей

Наполнители	Физико-технологические свойства
	Влажность, %	Средний размер частиц, мм	Объемная масса, кг/м3	Сыпучесть кг/см2·сек	Угол естественного откоса, град	Плотность, г/см3
Известняковая мука	7,2	0,55	1380,0	0,023	46	2,85
Цеолит	3,8	0-0,5	1482,0	0,071	41	2,94
Шунгит	0,5	0-0,5	1370,0	0,077	40	2,8
Вермикулит	2,9	0,5-0,75	240	0,079	36	1,25

Анализ результатов исследований, приведенных в таблице 1, свидетельствует о том, что вермикулит обладает хорошей сыпучестью, низкой влажностью, не слеживается, поэтому использование вермикулита в производстве премиксов способствует повышению сохранности биологически активных веществ премикса.

Технологический процесс производства премиксов с вермикулитовым наполнителем осуществляется следующим образом: первоначально приготавливается предварительная минеральная смесь с наполнителем-разбавителем (вермикулит) и солей микроэлементов; стабилизация йодида калия природным минералом-вермикулитом, подготовка витаминных смесей из микрокомпонентов и вермикулитов, основное смешивание.

Подготовка наполнителей. Кукурузная мука поступает на заводы с заданной крупностью, т.е до 1,2 мм, если влажность кукурузной муки не превышает 10%, то минуя сушилки направляется в просеивающую машину для очистки от посторонних примесей, затем в магнитную колонку для очистки от металломагнитных примесей.

Вермикулитовая кормовая добавка поступает с Кулантауского комбината с задан- ной крупностью, т.е. размерами частиц до 0,5мм. Вермикулитовая кормовая добавка контролируется по крупности на просеивающей машине с диаметрами отверстий 1,2×1,2 мм сходовые продукты измельчаются на молотковой дробилке с диаметрами отверстий 1,2×1,2 мм и направляются на основную линию дозирования-смешивания.

Подготовка предварительных смесей солей микроэлементов (средних компонентов). По технологическому регламенту производства премиксов время смешивания предварительных минеральных смесей составляет 6 минут. Соли микроэлементов, обладающие повышенной гигроскопичностью и слёживаемостью, измельчают в валковой дробилке, затем смешивают с наполнителем (вермикулитом) в пропорции 1:1, смесь измельчают и направляют в бункера над многокомпонентными весами. Результаты по определению оптимального времени смешивания минеральной предварительной смеси с вермикулитом приведены в таблице 2. Эффективность смешивания оценивали по содержанию марганца, а оценку эффективности процесса по коэффициенту вариации.

Таблица 2 – Степень однородности предварительных смесей минеральных компонентов

Виды премиксов	Коэффициент вариации, %
	Время смешивания, мин
	1	2	3	4	5	6
Контрольный премикс	23,30	21,54	18,25	17,14	11,03	23,56
Опытный премикс	17,69	7,09	6,63	8,65	13,37	15,97

Из таблицы 2 следует, что с вводом вермикулита уже после третьей минуты смешивания коэффициент вариации составляет 6,63%. При 5 минутах предварительного смешивания достигается однородность контрольной предварительной смеси по коэффициенту вариации, что сокращает время предварительного смешивания минеральных смесей на 2 минуты по сравнению с контрольным вариантом.

Определены оптимальное время предварительного смешивания микрокомпонентов с наполнителем. Степень однородности предварительных смесей микрокомпонентов оценена по содержанию витамина А и приведена в таблице 3.

Таблица 3 – Степень однородности предварительных смесей микрокомпонентов

Виды премиксов	Коэффициент вариации, %
	Время смешивания, мин
	1	2	3	4	5	6
Контрольный премикс	25,45	17,69	15,84	10,22	18,30	31,73
Опытный премикс	18,90	5,91	8,52	10,06	15,95	21,22

Результаты исследований, которые приведены в таблице 3, свидетельствуют о сокращении времени предварительного смешивания микрокомпонентов с вермикулитовым наполнителем на 2 минуты.

Ввод вермикулита в состав премикса благоприятно влияет на процесс смешивания и однородность готовой продукции. Минерал вермикулит снижает влажность премикса, обладает хорошей сыпучестью, препятствует расслоению компонентов премикса при транспортировании. Общее время смешивания предварительных смесей премиксов сокращается до 4 минут.

Заключение, выводы

Таким образом, высокое качество премиксов базируется на развитой сырьевой базе и использовании высокоэлективной технологии их производства, и в значительной степени зависит от используемого наполнителя. В качестве наполнителей чаше всего используют сырье органического происхождения, но высокая стоимость зерна и соответственно высокая стоимость премиксов обуславливают необходимость поиска новых наполнителей, в последнее время получили распространение минеральные наполнители, поэтому поиск новых наполнителей премиксов представляет собой важную научнотехническую проблему решение которой имеет большое значение для комбикормовой промышленности.

Одним из минеральных видов сырья, добываемым на территории Республики Казахстан, пригодным для использования в сельском хозяйстве является вермикулит. В Казахстане имеются большие ресурсы вермикулитов.

Проведены исследования по использованию вермикулита Кулантауского месторождения как наполнителя-разбавителя при производстве премиксов. Установили, что природный минерал вермикулит обладает хорошей сыпучестью, низкой влажностью, не слеживается, поэтому использование вермикулита в производстве премиксов способствует повышению сохранности биологически активных веществ премикса.

Разработан технологический процесс производства премиксов с вермикулитовым наполнителем.

Определены оптимальное время предварительного смешивания микрокомпонентов с наполнителем-вермикулитом. С вводом вермикулита после третьей минуты смеши- вания коэффициент вариации составляет 6,63%, что сокращает время предварительного смешивания минеральных смесей на 2 минуты по сравнению с контрольным вариантом. Ввод минерала вермикулита в состав премикса благоприятно влияет на процесс смешивания и однородность готовой продукции. Минерал вермикулит снижает влажность премикса, обладает хорошей сыпучестью, препятствует расслоению компонентов премикса при транспортировании.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что использование природного минерала вермикулита в составе премикса благоприятно влияет на процесс смешивания и однородность готовой продукции. При этом общее время смешивания предварительных смесей премиксов сокращается до 4 минут.

Изучение минерала вермикулита в составе премикса, усовершенствование технологической схемы производства премикса, позволит производить отечественный премикс высокого качества.

Апробация результатов исследований по применению вермикулита в качестве наполнителя-разбавителя проведены на заводе премиксов в ТОО «Кормовик».

Авторы одобрили статью и согласны с ее представлением в «Вестник АТУ», конфликта интересов между авторами статьи нет.