Barothermal Processing of Animal Feed Ingredients

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The article substantiates the need for high-temperature processing of feed ingredients. Principles of operation and design features of the applied methods and equipment for feed production are considered. Phase transitions, along with advantages and energy, technological, and technical drawbacks are highlighted. The aim of the study is to justify a possibility of creating high-efficiency production lines using heat treatment of feeds by application of heat valves ensuring continuous loading of raw materials into a reactor and discharge of the treated feed at high pressures and temperatures.
Materials and Methods. It is proposed to transfer the process of barothermal processing to a higher zone of the phase diagram of the system p,t (pressure and temperature). This is a section of the superheated steam zone with temperature 300–374 °C, pressure 12–21 MPa and treatment exposure 30–60 seconds, which replaces costly processes of normalizing, expansion, extrusion and granulation. The change in enthalpy in the pressure range 0–21 MPa and temperature range 0–600 °C is shown. Thermal modes are presented as formulas which is the basic condition for the use of digital technologies.
Results. The design of the reactor with a thermal gate for loading and unloading, being the main unit of the production line of the feed heat treatment, was proposed. The results of the study are fundamental for the development of the sample flow low-capacity line.
Discussion and Conclusion. The transfer of the process of barothermic processing of feed into the zone of superheated steam allows for the transfer of poorly digestible elements of grain and legumes in easily digestible, pathogen-free feed. Advantages of the reactor and line include the user-friendly design, energy saving and possibility of implementation of advanced digital technologies.

Full Text

Введение

Актуальность данной работы состоит в том, что объем производства и качество продуктов питания – зеркальное отражение этих показателей в комбикормах1 [1; 2]. Известно, что мировое производство комбикормов в 2017 году составило 1,07 млрд т2, в том числе для свиней – 289 млн т или 28 % мирового производства; для птиц – 300 млн т, для молочных коров – 118 млн т. В Китае на 6000 заводах произведено 187 млн т комбикормов, в США – 173 млн т, в Бразилии – 70 млн т, в Индии – 34 млн т. В России произведено 27,3 млн т на комбикормовых заводах и в хозяйствах – 10,7 млн т. Общее производство комбикормов составило 38 млн т. Заводские корма использованы: для свиней – 10 млн т, для птиц – 15,2 млн т и для КРС – 2,1 млн т3. Кроме того, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах ежегодно используется 40–50 млн т фуражного зерна в виде кормовых смесей. Мировое производство масличных культур (соя, рапс, арахис и подсолнечник) в сезоне 2016–17 года составило 509 млн т4, а с учетом семян хлопка, кокосовых орехов, масличной пальмы производство составит 571 млн т. В США произведено сои 114,3 млн т, при урожае 34 ц/га, в Бразилии – 101 млн т, в Аргентине – 57 млн т, в России – 3,5 млн т, а рапса – 1,5 млн т5.

Обзор литературы

Решение задачи вытекает из потребности в тепловой обработке ингредиентов комбикормов.

В зависимости от вида фуражного зерна, сорта растения, условий его произрастания и других факторов в нем содержится 56…70 % безазотистых экстрактивных веществ6, которые плохо усваиваются животными и птицей. При тепловой обработке крахмал переходит в усвояемые декстрины и полисахариды.

Нейтрализация антипитательных веществ в сое и рапсе. Соя и рапс – важные белковые и энергетические компоненты. Соевая мука является основным источником белка при производстве комбикормов, однако содержит 5…10 % антипитательных веществ-ингибиторов, которые подавляют и задерживают ферменты, вырабатываемые поджелудочной железой. В результате поджелудочная железа вынуждена продуцировать их более интенсивно, что вызывает ее гипертрофию [3–5].

Эффективным путем устранения ингибиторов является высокотемпературная обработка в сочетании с повышенным давлением. Увеличивает эффективность термообработки также предварительное пропаривание сои в течение 20–30 мин. Наибольшую энергетическую ценность в комбикормах составляют семена рапса, поскольку содержат 40–48 % жира и 21–33 % сырого протеина при коэффициенте переваримости 84,4–93,4 % (табл.1)7.

 

Таблица 1 Химический состав масличных культур

Table 1 The chemical composition of oilseeds

Вид зерна / Type of grain

Вода, % / Water, %

Белок, % / Protein, %

Жир, % / Fat, %

Углеводы усвояемые, % / Digestible carbohydrates, %

Пищевые волокна, % / Alimentary fiber, %

Зола, % / Ash, %

Горох / Peas

14,0

20,5

2,0

49,5

11,2

2,8

Соя / Soy

12,0

34,9

17,3

17,3

13,5

5,0

Подсолнечник / Sunflower

8,0

20,7

42,9

10,5

5,0

2,9

Рапс / Rape

8,1

30,8

43,6

7,2

5,8

4,5

Фасоль / Beans

14,0

21,0

2,0

47,0

12,4

3,6

Чечевица / Lentils

14,0

24,0

1,5

46,3

11,5

2,7

Горчица / Mustard

6,4

25,8

30,8

23,4

8,8

4,8

 

 

Однако семена рапса содержат эруковую кислоту, которая не утилизируется ферментативной системой млекопитающих и птиц и имеет тенденцию накапливаться в их организме. Эруковая кислота вызывает нарушения сердечно-сосудистой системы, инфильтрации скелетной мускулатуры и миокарда, цирроз печени. Доля эруковой кислоты в составе растительных масел: рапсовое масло 56–65 %, горчичное – 50 %, сурепное масло – 47 %. Семена рапса подлежат глубокой термообработке. Температура разложения эруковой кислоты – 380 °C, а плавления – 33,8 °C8.

Зерновое сырье и другие компоненты, используемые для производства комбикормов, нередко обсеменены микроорганизмами, где присутствуют токсичные для человека и животных продукты метаболизма этих грибков. Обеззараживание всех компонентов улучшает качество комбикормов.

Использование в комбикормах рыбной, мясокостной муки, мелассы, жиров и других незерновых компонентов невозможно без глубокой тепловой обработки [6].

Достижение температуры обрабатываемого комбикорма 170–180 °C в настоящее время [7; 8] осуществляется в несколько этапов с применением сложных технологических схем и дорогостоящего оборудования: первый этап – нормализация смеси, то есть рассыпной комбикорм паром прогревается до 100 °C; второй – смесь пропускается через экспандер, где подогревается до 130 °C, затем – в экструдер, где температура смеси достигает 150 °C и в заключение корма подаются в гранулятор, где температура гранул достигает 180 °C [9; 10]. Этой температуры недостаточно для более глубокой декстринизации (только 60 %). На всех трех этапах повышение температуры корма достигается трением при высоком давлении, что энергоемко. Все это ведет к увеличению удельного расхода электроэнергии. Технологическую схему тепловой обработки ингредиентов комбикормов следует упростить, что значительно снизит удельную энергоемкость, металлоемкость и капиталоемкость; это возможно при выполнении процесса тепловой обработки в области сухого пара9 [11; 12].

Материалы и методы

Исходя из мировых тенденций развития энергетики, необходимо переводить процесс баротермической обработки в более высокую область фазовой диаграммы системы p, t (давление, температура). В p,t-диаграмме фазового состояния воды рабочий процесс тепловой обработки комбикормов смещен от нулевой к критической точке (374 °С)10 [13]. Это участок зоны перегретого пара с параметрами температуры 300–374 °С, давления 12–21 МПа и экспозицией обработки 30–60 с (рис. 1)11, что позволяет исключить высокозатратные несовершенные процессы (экспандирование, экструдирование, гранулирование), упростить структурную схему поточных линий по производству гранулированных кормов, в несколько раз снизить энергоемкость и металлоемкость, использовать отработанный пар (120–150 °С) на предварительную тепловую обработку сои, рапса, зернового сырья, а также мелассы, жира и других добавок, применить цифровые технологии и малоемкостные поточные автоматизированные линии по производству обезвреженных, экологически чистых рассыпных, гранулированных, лечебных кормов, а также вспученного фуражного зерна.

 

 
 
Рис. 1. Области применения уравнений состояния Международной системы в p,t-диаграмме: K – критическая точка

Fig. 1. Fields of application of equations of state International system in p,t-diagram: K – critical point
 
 

Энтальпия системы теплового процесса

Известно, что в результате подвода теплоты к телу ее температура повышается и вследствие увеличения объема тела производится внешняя работа; подведенная к телу теплота расходуется на увеличение внутренней энергии тела U и на совершение работы L12 [14].

Это выражается уравнением:

Q 12 =Δ U 12 + L 12 ,            (1)

где Q1‒2 – теплота, сообщенная телу при нагревании от состояния 1 до состояния 2; ΔU1‒2 ‒ изменение внутренней энергии тела в том же процессе, равное разности внутренних энергий системы в точках 2 и 1; L1‒2 – работа, совершенная телом в процессе перехода системы из точки 1 в точку 2 (повышение давления в котле).

Уравнение (1) выражает первый закон термодинамики или частный случай общего закона сохранения энергии: для любой изолированной системы количество энергии, заключенное в этой системе, сохраняется неизменным.

Это же соотношение, записанное в дифференциальной форме, имеет вид:

dQ=dU+dL .                (2)

Принято, что теплота, подводимая к системе, считается положительной, а теплота, отводимая от системы – отрицательной. Соответственно, работу, производимую системой, считать положительной, а работу, совершаемую над системой – отрицательной.

Так как работа расширения является функцией процесса p,V-диаграммы, то уравнение (2) можно записать:

dQ=dU+pdV .               (3)

Сумма внутренней энергии системы U и произведения давления системы p на величину объема системы V называется энтальпией (теплосодержанием) и обозначается через H:

H=U+pV .                 (4)

Энтальпия – это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту или работу при определенной температуре и давлении. Энтальпия измеряется в тех же единицах, что и теплота, работа, внутренняя энергия.

Первый закон термодинамики характеризует процессы превращения энергии теплоты или работы с количественной стороны13.

Второй закон термодинамики характеризует качественную сторону этих процессов. Так же как и первый закон, он сформулирован на основании опытов: любой реальный самопроизвольный процесс является необратимым. Теплота не может сама собой переходить от  более холодного тела к более нагретому, поэтому идею о существовании вечного двигателя второго рода осуществить  невозможно (Планк)14.

Термическим коэффициентом полезного действия (КПД) цикла ηB называется отношение работы цикла (Q1 ‒ Q2) к количеству теплоты Q1, подведенного к рабочему телу в цикле:

η T = Q 1 Q 2 Q 1 ,                    (5)

где Q2– количество полезно использованной теплоты.

η T = T 1 T 2 T 1 = Q 1 Q 2 Q 1 ,          (6)

где T1 и T1 ‒ начальная и конечная температура цикла.

Энтропия (от греческого «поворот») – степень неполноты, неопределенности знаний, впервые был введен Клаузисом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального:

dS= δQ T ,                    (7)

где dS – приращение энергии; δQ – минимальная теплота, подведенная к системе; Т – абсолютная температура процесса.

Дифференциал энтальпии, выраженный в собственных переменных, через энтропию S и давление p:

dH=d U+pV ,

dH=δQ+Vdp  ,             (8)

dH=TdS+Vdp .

Энтальпией системы удобно пользоваться в тех случаях, когда в качестве независимых переменных, определяющих состояние системы, выбирают давление p и температуру T, H (p,T).

По таблице 315 рассчитаны и показаны изменения энтальпии (рис. 2) в диапазоне t от 0 до 600 °С и p от 0 до 21,0 МПа.

Из графика (рис. 2) видно, что энтальпия системы при температуре 300–400 °С в пять раз выше, чем при температуре на участке 100 °С, а коэффициент теплопередачи резко возрастает. Этот тепловой поток при высоком давлении и коэффициенте теплопередачи ускоряет прогрев комбикормов и многократно сокращает время обработки (от 60–70 минут до 50–60 секунд). При этом достигается экономия удельных затрат энергии и металлоемкости.

 

 
 
Рис. 2. Изменения энтальпии Н при увеличении p от 0 до 21,0 МПа и t от 0 до 600 °С

Fig. 2. Changes in the enthalpy H with increasing p from 0 to 21,0 MPa and t from 0 to 600 °C
 
 

Удельный расход комбикормов при использовании измельченных смесей фуражного зерна, но не подверженных тепловой обработке, возрастает в 1,2…1,3 раза. В таком случае выгодно применять, в особенности для свиней, вспучивание отдельных видов фуражного зерна или их смесей.

Задача заключается в обеспечении заданных режимов баротермической обработки концентрированных кормов в непрерывном потоке за счет создания устройств загрузки и выгрузки в виде тепловых затворов, обеспечивающих непрерывную загрузку сырья и выгрузку обработанных кормов (при высоком давлении и температуре), что позволяет исключить простои реактора при загрузке и выгрузке, повысить КПД реактора и его производительность, при этом снизить потери энергии [14].

Реактор баротермической обработки концентрированных кормов16 [29] включает горизонтально расположенную емкость (далее корпус) 1 (рис. 3) с загрузочной горловиной 2, выгрузным люком 3 и рабочим органом 4. На загрузочной горловине 2 установлен тепловой затвор загрузки, состоящий из цилиндрического корпуса 5, внутри которого на валу 6 последовательно расположены: двухступенчатый шнек, прецезионно сопряженный с корпусом затвора (рис. 4), ленточная навивка и лопасти квадратной формы 9, установленные под углом α = 30° к оси вала, имеющие рабочие кромки, заточенные под углом 15–20°. К выгрузному люку 3 присоединен тепловой затвор выгрузки, состоящий из цилиндрического корпуса 10, внутри которого на валу 11 последовательно расположены: двухступенчатый шнек с ленточной навивкой (12 и 13) и лопасти квадратной формы 14, установленные под углом 30° к оси вала, имеющие рабочие кромки, заточенные под углом 15–20°.

Конструктивное выполнение тепловых затворов загрузки и выгрузки в виде последовательно установленных на валу двухступенчатого шнека и лопастей позволяет за счет исполнения шнека, имеющего ленточную навивку (шаг навивки S первой ступени больше шага навивки второй ступени S1 в 2 раза), принимать рассыпной концентрированный корм (сырье) первой ступенью, перемещать его вдоль оси вала ко второй ступени, в которой происходит уплотнение и продавливание за счет изменения шага навивки и дальнейшее продвижение до встречи с лопастями, которые в свою очередь измельчают уплотненную массу. Так как одним из основных условий работы реактора при баротермической обработке кормов является поддержание постоянного давления и температуры, то уплотненный во второй ступени шнека корм не дает возможности выхода, находящегося под давлением пара и соответственно потери теплоты, причем достигается это за счет прецезионного сопряжения между шнеком и корпусом. Измельчение уплотненной массы необходимо для равномерной дальнейшей баротермической обработки корма.

За счет наличия двух затворов одинаковой конструкции упрощается строение самого реактора и его обслуживание, так как он работает в непрерывном режиме.

Реактор баротермической обработки концентрированных кормов (рис. 3) работает следующим образом: концентрированный рассыпной корм (комбикорм или его компоненты) непрерывным потоком поступает в корпус 5 теплового затвора загрузки, непосредственно на первую ступень 7 двухступенчатого шнека, расположенного на валу 6, которая перемещает его вдоль оси вала ко второй ступени 8, при этом сыпучий корм уплотняется, частично разрушается, далее в спрессованном виде он передается к лопастям 9, имеющим заточенные рабочие кромки, которыми измельчается и принудительно самими лопастями передается в загрузочную горловину 2 корпуса 1 реактора, в котором под воздействием высокой температуры и давления происходит баротермическая обработка корма, при этом рабочий орган 4 реактора производит рыхление, смешивание и перемещение его вдоль корпуса 1 к выгрузному люку 3, под которым расположен тепловой затвор выгрузки. Выгрузка из реактора происходит принудительно рабочим органом 4 реактора в корпус 10 теплового затвора выгрузки непосредственно на первую ступень 12 двухступенчатого шнека, расположенного на валу 11 теплового затвора, которая перемещает его вдоль оси вала ко второй ступени 13, при этом на второй ступени сыпучий корм уплотняется и в спрессованном виде передается к лопастям 14, которыми измельчается и принудительно выталкивается наружу.

 

 
 
Рис. 3. Реактор баротермической обработки концентрированных кормов:
1– корпус реактора; 2 – загрузочная горловина реактора; 3 – выгрузной люк;
4 – рабочий орган реактора; 5 – корпус теплового затвора загрузки; 6 – вал;
7 – двухступенчатый шнек; 8 – одноступенчатый шнек; 9 – лопасти;
10 – корпус теплового затвора выгрузки; 11 – вал теплового затвора;
12 – первая ступень двухступенчатого шнека; 13 – вторая ступень шнека; 14 – лопасти

Fig. 3. Reactor for barothermal processing of concentrated feed:
1 – reactor vessel; 2 – reactor loading neck; 3 – unloading hatch; 4 – reactor operating unit;
5 – heat load valve case; 6 – shaft; 7 – two-stage auger; 8 – one-stage auger; 9 – blades;
10 – body of the thermal discharge valve; 11 – shaft of the thermal shutter;
12 – first stage of the two-stage auger; 13 – second stage of the auger; 14 – blades
 
 

Использование данного реактора при баротермической обработке рассыпных концентрированных кормов позволяет исключить остановку реактора на загрузку и выгрузку, за счет надежной конструкции тепловых затворов загрузки и выгрузки (рис. 4), что дает возможность обеспечить непрерывную (поточную) работу реактора под рабочим давлением пара, ускорить время обработки, повысить производительность, сократить потери теплоты, а следовательно и энергии, при гарантированном выполнении процесса декстринизации крахмала и санитарной обработки концентрированных кормов.

 

 
Рис. 4. Тепловой затвор

Fig. 4. Thermal shutter
 

Линия тепловой обработки комбикормов (рис. 5)17включает приемный бункер для сои 1 (soy receiving bin 1) и приемный бункер для рапса 2 (rapeseed receiving bin 2) с установленными в их нижней части теплообменниками 3 (heat exchangers 3), бункер для наполнителей 4 (filler bin 4), для зерновых 5 (grain bin 5), для жира 6 (fat bin 6), для мелассы 7 (molasses hopper 7), для БМВД 8 (protein-vitamin mineral supplements bin 8), дозаторы непрерывного действия 9 (continuous dispensers 9) или краны 10 (cranes 10); под приемными бункерами для сои 1 (soy receiving bin 1), рапса 2 (rapeseed receiving bin 2) и наполнителей 4 (filler bin 4) размещен смеситель 11 (mixer 11), последовательно сообщенный с винтовой зерноплющилкой 12 (grain crusher 12), внутри цилиндрического корпуса которой 13 (cylindrical housing 13) расположены цилиндрический шнек 14 (cylindrical auger 14) с однозаходным винтовым элементом и радиальные кольца 15 (radial rings 15), установленные на внутренней стороне цилиндрического корпуса 13 (cylindrical housing 13) на расстоянии друг от друга равном шагу S-ленточной резьбы шнека с зазором к виткам шнека 0,5 мм и имеющие высоту 3–4 мм, и шнековым транспортером 16 (screw conveyor 16), соединенным с тепловым затвором загрузки 17 (thermal shutter boot 17) реактора баротермической обработки 18 (barothermal processing reactor 18), имеющего тепловой затвор выгрузки 19 (thermal shutter discharge 19), встроенный в газгольдер 20 (gazgolder 20), который нижней частью, посредством барабанного шлюза 21 (drum gateway 21) соединен с охладителем 22 (chiller 22), снабженным механизмом дозированной подачи атмосферного воздуха 23 (atmospheric dosing mechanism 23), перфоратором 24 (perforator 24) и механизмом регулирования количества отбора теплоносителя 25 (mechanism for regulating the amount of coolant selection 25), а верхней частью посредством паропровода 26 (steam lines 26), имеющего кран 27 (crane 27), сообщен с теплообменниками 3 (heat exchangers 3) приемных бункеров 1 и 2 (receiving hopper 1 and 2), при этом охладитель 22 (chiller 22) через тепловую магистраль 28 (heat line 28) сообщен с приемными бункерами 5–7 (receiving bins 5–7). Над приемным бункером для зерновых 5 (receiving bin for grain 5) установлен циклон 29 (cyclone 29) с вентилятором 30 (fan 30), над приемными бункерами для сои 1 и рапса 2 (receiving bins for soybean 1 and rapeseed 2) установлены предохранительные клапаны 31 (safety valve 31), а на входе пара в приемные бункера для зерновых 5 (receiving bin for grain 5), жира 6 (fat bin 6), мелассы 7 (molasses hopper 7) установлены паровые краны 32 (steam taps 32). Паропровод 26 (steam lines 26) и тепловая магистраль 28 (heat line 28) снабжены устройством для сбора и слива конденсата 33 (device for collecting and draining condensate 33).

 

 
 
Рис. 5. Линия тепловой обработки комбикормов

Fig. 5. Heat treatment line of mixed feeds
 

Работа линии тепловой обработки комбикормов (рис. 5) осуществляется следующим образом. Исходное сырье (ингредиенты) засыпают в приемные бункеры: 1 – для сои, 2 – для рапса, 4 – для наполнителя, 5 – для зерновых, 6 – для жира, 7 – для мелассы, 8 – для БМВД. При работающем реакторе баротермической обработки 18 через тепловой затвор выгрузки 19 и газгольдер 20 по паропроводу 26 и при открытом кране 27 пар под давлением поступает в теплообменники 3 приемных бункеров для сои 1 и для рапса 2, где происходит предварительное запаривание сои и рапса. Далее установленную дозу каждого из перечисленных компонентов подают в смеситель 11 дозаторами непрерывного действия 9 из приемных бункеров 1, 2, 4. Смесь равномерным потоком высыпается в винтовую зерноплющилку 12, в которой за счет шнека 14, расположенного в цилиндрическом корпусе 13 и имеющего однозаходный винтовой элемент, продавливается вдоль зерноплющилки и в процессе продавливания через зазор, равный 0,5 мм между кольцами 15, установленными на внутренней стороне цилиндрического корпуса 13 на расстоянии друг от друга, равном шагу S-ленточной резьбы шнека, и имеющих высоту 3–4 мм, и витками шнека 14, происходит плющение и измельчение частиц до размеров толщиной менее 0,5 мм, чем обеспечивается хороший доступ пара при дальнейшей обработке в баротермическом реакторе 18. Обработанная смесь сои, рапса и наполнителя поступает в шнековый транспортер 16, в который также посредством дозаторов непрерывного действия 9 и кранов 10 подаются ингредиенты из приемных бункеров 5–8, все составляющие смешиваются и перемещаются через тепловой затвор загрузки 17 в реактор баротермической обработки 18, где при заданных температуре, давлении и экспозиции происходит кондиционирование, гомогенизация кормов с одновременным перемещением обрабатываемой массы в сторону теплового затвора выгрузки 19, который также встроен в газгольдер 20, и далее обработанный комбикорм посредством барабанного шлюза 21 выгружается в охладитель 22, в который подается атмосферный воздух, регулируемый механизмом дозированной подачи 23 и, равномерно распределяясь по всей длине охладителя, снабженного перфоратором 24, охлаждается и выпускается в тару. При включенном вентиляторе 30 циклона 29 и посредством механизма регулирования количества отбора теплоносителя 25 по тепловой магистрали 28 тепло из охладителя подается к приемным бункерам 5–7 для подогрева зерновых, жира и мелассы и регулируется паровыми кранами 32. Небольшая часть ингредиентов (зерновых) засасывается пневмосистемой и, оседая в циклоне 29, ссыпается в приемный бункер 5 для дальнейшей переработки. Образовавшийся конденсат с устройства для сбора и слива 33 на паровой системе 26 и тепловой магистрали 28 удаляют при неработающей линии. Избыток давления (пара), поступающего в теплообменники приемных бункеров 1 и 2, стравливают через предохранительные клапаны 31. Линия тепловой обработки работает в непрерывном поточном режиме: содержит реактор с регулируемыми загрузочным и выгрузным затворами, узлы подготовки и подачи всех ингредиентов, пульт с интеллектуальной системой управления, исполняющий заданный технологический алгоритм работы, составленный на основе цифровой технологии и конструктивных параметров, представленных в статье.

Обсуждение и заключение

Перевод процесса баротермической обработки ингредиентов комбикормов в зону 300–374 °С и давления 12–21 МПа p,t-диаграммы обеспечивает стерильность, интенсификацию и надежность процесса перевода вредных и плохо усвояемых составляющих элементов зерновых и бобовых в полезные, легко усвояемые корма [15].

Применение реактора баротермической обработки кормов с тепловыми затворами взамен автоклавам и запарникам обеспечивает непрерывную поточную работу линии, экономию времени обработки и тепловой энергии18.

Линия тепловой обработки комбикормов с реактором совмещает энергоемкие процессы нормализации, экспандирования, экструдирования и гранулирования, при этом повышается качество обработки, снижается удельная энергоемкость и металлоемкость19. Комбикорма очищаются от сальмонеллы, патогенных бактерий, грибков и плесени. Время обработки 60–120 секунд. Представленный режим баротермической обработки и конструктивные решения линии могут быть полезными при разработке проектов на базе цифровых технологий комбикормовых предприятий и цехов животноводческих и птицеводческих ферм.

 

 

1           Указ Президента Российской Федерации «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации»: утв. указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642 // Собр. законодательства Рос. Федерации. 2016. URL: http://kremlin.ru/acts/bank/41449 (дата обращения: 15.05.2019).

2           ЕМИСС за 2013–2017 гг. Единая межведомственная информационно-статистическая система (ЕМИСС) [Электронный ресурс].URL: https://www.fedstat.ru (дата обращения: 15.05.2019).

3           Производство комбикормов в России [Электронный ресурс]. URL: https://agrovesti.net/news/indst/proizvodstvo-kombikormov-v-rossii.html (дата обращения: 15.05.2019).

4           Мировой рынок: производство масличных культур [Электронный ресурс]. URL: http://xn--80aplem.xn--p1ai/analytics/Mirovoj-rynok-proizvodstvo-maslicnyh-kultur (дата обращения: 15.05.2019).

5           UNESCO Sceince report: towards 2030. France: UNESCO Publishing, 2015. 794 p. URL: http:// unesdoc.unesco.org/images (дата обращения: 15.05.2019); Фортов В. Е., Махутов Н. А. Машиностроение России. В 2-х томах. Т. 1: Состояние и развитие. М.: ОЭММПУ РАН, 2010; Т. 2: Этапы и приоритеты развития. М.: ОЭММПУ РАН, 2016.

6           Зерновые культуры [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki (дата обращения: 15.05.2019).

7           Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / под ред. И. М. Скурихина, В. А. Тутельяна. М.: ДеЛи принт, 2002. 126 с. URL: https://www.studmed.ru/skurihin-im-red-himicheskiy-sostav-rossiyskih-pischevyh-produktov_8fc891f30c3.html (дата обращения: 15.05.2019).

8           Эруковая кислота [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 15.05.2019).

9           Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. Изд. 3-е. М.: Pergamon Press, 1994. Ч. 1. Т. 5. 584 с. URL: http://old.pskgu.ru/ebooks/landau_05.html (дата обращения: 15.05.2019).

10          Toggerson B. K., Nguyen D. Physics 131: Forces, Energy and Entropy. Physics Educational Materials. Amherst, Massachusetts: University of Massachusetts Amherst Libraries, 2017. 443 p. URL: https://scholarworks.umass.edu/physics_ed_materials/1 (дата обращения: 15.05.2019).

11          Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. Изд. 2-е. М.: Энергоатомиздат, 1984. 80 с. URL: http://portal.tpu.ru:7777/SHARED/p/PNB/learning/Thermodynamics/Tab4/33380.pdf (дата обращения: 15.05.2019).

12          Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. М: «Энергия», 1974. С. 34.

13          Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика.

14          Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. М: «Энергия», 1974. С. 54–56.

15          Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. C. 42–43.

16          Реактор баротермической обработки концентрированных кормов: пат. 2429731 Рос. Федерация. № 2010109483/13; заявл. 12.03.2010; опубл. 27.09.2011. Бюл. № 27.

17          Линия тепловой обработки комбикормов: пат. 2480132 Рос. Федерация. № 2011145708/13; заявл. 10.11.2011; опубл. 27.04.2013. Бюл. № 12.

18          Сыроватка В. И. Тепловая обработка комбикормов. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства РАСХН, 2015. С. 68–74.

19          Сыроватка В. И. Машинные технологии приготовления комбикормов в хозяйствах. М.: ГНУ ВНИИМЖ, 2010. 248 с. https://www.twirpx.com/file/1866990/ (дата обращения: 15.05.2019).

×

About the authors

Vladimir I. Syrovatka

Institute of Livestock Mechanization – Branch of the Federal Scientific Agroengineering Center VIM

Email: vniimzh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2846-9041

Head of the Laboratory of Institute of Livestock Mechanization – Branch

Russian Federation, 31 Poselok Znamya Oktyabrya, Poselenie Ryazanovskoe, Moscow 108823

Natalya V. Zhdanova

Federal Scientific Agroengineering Center VIM

Email: vniimz@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5144-044X

Research Engineer

Russian Federation, Poselok Znamya Oktyabrya, Poselenie Ryazanovskoe, Moscow 108823

Aleksandr N. Rasskazov

Federal Scientific Agroengineering Center VIM

Author for correspondence.
Email: vniim@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9630-5404

Leading Researcher

Russian Federation, 31 Poselok Znamya Oktyabrya, Poselenie Ryazanovskoe, Moscow 108823

Dmitriy I. Toropov

Permanent Mission of the Republic of Mordovia to the President of the Russian Federation

Email: toropov54@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9883-8439

Plenipotentiary Representative of the Republic of Mordovia to the President of the Russian Federation

Russian Federation, 29 Obraztsova St., Moscow 127018

References

  1. Izmailov A.Yu. Smart Technologies and Robotic Tools in Agricultural Production. Vestnik Rossiyskoy Akademii Nauk = Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2019; 89(5):536-538. (In Russ.) DOI:https://doi.org/10.31857/S0869-5873895536-538
  2. Golikova T.A. Scientific Support of the Implementation of the Priorities of the Scientific and Technological Development of the Russian Federation. Speech by Deputy Prime Minister of the Russian Federation. Vestnik Rossiyskoy akademii nauk = Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2019;89(4):311-314. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-5873894311-314
  3. Madau F.A., Furesi R., Pulina P. Technical Efficiency and Total Factor Productivity Changes in European Dairy Farm Sectors. Agricultural and Food Economics. 2017; 5(17):1-14. (In Eng.) DOI: http://dx.doi.org/10.1186/s40100-017-0085-x
  4. Kostlivý V., Fuksová Z., Carpentier A. Technical Efficiency and Its Determinants for Czech Livestock Farms. Agricultural Economics. 2019; 65(4):175-184. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.17221/162/2018-AGRICECON
  5. Latruffe L., Bravo-Ureta B.E. Subsidies and Technical Efficiency in Agriculture: Evidence from European Dairy Farms. American Journal of Agricultural Economics. 2017; 99(3):783-799. (In Eng.)DOI: https://doi.org/10.1093/Ajae/Aaw077
  6. Kharmanda G. The Safest Point Method as an Efficient Tool for Reliability-Based Design Optimization Applied to Free Vibrated Composite Structures. Vestnik Donskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Don State Technical University Bulletin. 2017; 17(2):46-55. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-2-46-55
  7. Ferket P.R. Technological Advances Could Make Extrusion an Economically Alternative to Pelling.Feedstuffs. 1991; 63(9):19-21. Available at: http://edepot.wur.nl/121964 (accessed 15.05.2019). (In Eng.)
  8. Krolczyk J.B. Homogeneity Assessment of Multi-Element Heterogeneous Granular Mixtures by Using Multivariate Analysis of Variance. Tehnicki Vjesnik. 2016; 23(2):383-388. (In Eng.) DOI:https://doi.org/10.17559/TV-20151031183255
  9. Best P. Extruder Operating Costs. Comparisons with Double Pelleting in a Dutch Feedmill. Feed International. 1993; 14(6):32-34. (In Eng.)
  10. Wasserstein R.L., Lazar N.A. The ASA’s Statement on P-Values: Context, Process and Purpose. The American Statistician. 2016; 70(2):129-133. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1080/00031305.2016.1154108
  11. Krolczyk J.B. The Effect of Mixing Time on the Homogeneity of Multi-Component Granular Systems. Transactions of Famena. 2016; 40(1):45-56. Available at: https://hrcak.srce.hr/file/229037 (accessed 15.05.2019). (In Eng.)
  12. Strielkowski W., Lisin E. Economic Aspects of Innovations in Energy Storage. International Journal of Energy Economics and Policy. 2017; 7(1):62-66. Available at: https://www.econjournals.com/index.php/ijeep/article/view/3528 (accessed 15.05.2019). (In Eng.)
  13. Khoshbin-e-Khoshnazar M.R. Ice Phase Transition as a Sample of Finite System Phase Transition.Physics Education. 2016; 32(2). Available at: https://www.physedu.in/uploads/publication/23/371/4.-Ice-Phase-transition-as-a-sample-of-finite-system-phase--transition.pdf (accessed 15.05.2019). (In Eng.)
  14. Kovalchuk M.V., Naraykin O.S., Yatsishina E.B. Nature-Like Technologies: New Opportunities and New Challenges. Vestnik Rossiyskoy akademii nauk = Bulletin of the Russian Academy of Sciences.2019; 89(5):455-465. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-5873895455-465
  15. Luht H., Dolud M., Zyabrev V. Hydrothermal Treatment of Soybeans. Kombikorma = Mixed Feeds.2019; (1):31-34. Available at: http://kombi-korma.ru/arkhiv/no-01-19 (accessed 15.05.2019). (In Eng.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Fields of application of equations of state International system in p,t-diagram: K – critical point

Download (160KB)
3. Fig. 2. Changes in the enthalpy H with increasing p from 0 to 21,0 MPa and t from 0 to 600 °C

Download (81KB)
4. Fig. 3. Reactor for barothermal processing of concentrated feed: 1 – reactor vessel; 2 – reactor loading neck; 3 – unloading hatch; 4 – reactor operating unit; 5 – heat load valve case; 6 – shaft; 7 – two-stage auger; 8 – one-stage auger; 9 – blades; 10 – body of the thermal discharge valve; 11 – shaft of the thermal shutter; 12 – first stage of the two-stage auger; 13 – second stage of the auger; 14 – blades

Download (78KB)
5. Fig. 4. Thermal shutter

Download (25KB)
6. Fig. 5. Heat treatment line of mixed feeds

Download (145KB)

Copyright (c) Syrovatka V.I., Zhdanova N.V., Rasskazov A.N., Toropov D.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Founded in 1990
Certificate of registration PI № FS77-74640 of December 24 2018.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».