Технология производства полу-и полножирных продуктов сои и рапса для комбикормов на экструдерах КМЗ-2У с дополнительными маслоотделяющей приставкой и насадкой

1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1.1.Актуальность проблемы. В решении проблемы протеиновой и энергетической полноценности рационов, которая представляется ключевой задачей работников животноводства и сельскохозяйственной науки, важное место отводится бобовым и масличным кормовым культурам. Они находят широкое применение при кормлении животных в виде зеленых кормов, натуральных и консервированных (сенаж, силос), измельченных семян и продуктов их переработки (жмыхи, шроты, масло и др.) и ограниченно — в составе комбикормов. Комбикорма, особенно полнорационные, как многокомпонентные сбалансированные кормосмеси, приготовленные по научно обоснованным рецептам, являются в настоящее время наиболее рациональной формой использования кормов в промышленном животноводстве. Применение комбикормов обеспечивает максимально генетически предопределенную продуктивность при низких затратах корма на 1 ед. продукта.

Проблемой производства высококачественных комбикормов для всех видов животных является обеспечение энергетической и протеиновой их полноценности, разработка совершенных технологий, подготовка в этой связи семян бобовых и масличных культур в комбикормовой промышленности. Среди бобовых и масличных культур важная роль как источника белка и энергии отводится сое и рапсу.

Нативные бобы сои содержат 34−45% белка и 20−30% растительного жира. Белки бобов сои отличаются высокой биологической ценностью, что обусловлено их высоким уровнем и оптимальным соотношением незаменимых аминокислот. Так, если ценность белков молока или яиц принять за 100, то биологическая ценность белков большинства бобовых составит 75−85, а сои — даже близко к 100. Биологическая же ценность белков пшеницы будет равна 62−68, кукурузы — 52−58, овса — 70−78 (А. Пономарев, В. Колотко, 1995).

В белках зерна злаковых содержание лизина и триптофана низкое. Белки бобовых являются хорошим источником этих аминокислот. Например, лизина в сыром протеине сои — 14.8−21.9%, а в протеине злаковых -2.8−4.4% (Ю.И. Зуднев, 1988).

В одном килограмме нативных семян рапса содержится 2,18 кормовые единицы, 213 г. переваримого протеина, 400 г. — 490 г. жира.

Белки семян рапса по аминокислотному составу приближаются к белкам сои. Однако семена сои и рапса содержат антипитательные биологически активные вещества, которые снижают действие пищеварительных ферментов в организме животных и птицы и эффективность использования корма или оказывают токсическое действие (Р.Я. Кузнецов, 1977; Г. С. Посыпанов, 1979) .

В соевых бобах антипитательные вещества представлены ингибиторами трипсина и химотрипсина, пектинами, сапонинами, фитиновой кислотой и другими.

Ингибиторы трипсина и химотрипсина, связываясь с пищеварительными ферментами протеолитического действия, образуют неактивные комплексы, тем самым уменьшая переваримость белков. Ингибиторов трипсина и химотрипсина в сырых соевых бобах содержится выше, чем в горохе: 14−28 мгг и 4.5−9 мгг соответственно (З.М.Морозов, Я. Л. Гудкович, 1980) .

Пектины агглютинируют красные кровяные тельца, а также снижают активность клеток слизистой кишечника, в результате чего нарушается переход питательных веществ из кишечника в кровь. Следует отметить, что их количество в бобах сои невелико (1−3%, а поэтому отрицательное влияние на питательную ценность сравнительно меньше, чем у ингибиторов трипсина и химотрипсина.

Сапонины — это гликозиды, придающие сырым бобам горький вкус и оказывающие гемолитическое воздействие на эритроциты. В сое их роль в качестве антипитательного фактора невелика ввиду низкой концентрации (около 0.5%).

В сое обнаружены генистин (около 0.1%) и фитиновая кислота, влияющие на обмен кальция в костях, способствующие развитию рахита и затрудняющие усвоение животными минеральных веществ: цинка, меди, железа (А.А. Бабич, 1974) .

Рапс, как и соя, содержит целую группу таких антипитательных веществ, как глюкозинолаты, эруковая кислота, танины, полифенолы, фитиновая кислота, кротониловое масло. Глюкозинолаты и эруковая кислота в рапсе лимитируют использование белка. Летучие соединения — изотиоционаты и тиоционаты, которые в составе горчичного или кротонилового масла придают семенам рапса специфически горький привкус. Они раздражают слизистую оболочку пищеварительного тракта животного, тормозят поступление йода из крови в щитовидную железу (А.А. Гортлевский, В. А. Макеев, 1984), а также увеличивают содержание в сое и рапсе антипитательных веществ, которые снижают усвоение кормов и оказывают токсическое действие на организм животных. Низкие технологические свойства измельченных семян сои и рапса (плохая сыпучесть и слеживаемость в связи с большим содержанием жира) ограничивают возможность их использования для кормления животных и производства комбикормов.

Необходимо найти оптимальные способы технологической переработки семян сои и рапса, так как до настоящего времени в комбикормовой промышленности и животноводстве их нет.

Переработку масличных культур с использованием прессов ПШ-68, ПШ-7 0, ПШМ-250 проводят только для получения растительных масел и жмыха. При этом прессование на данных машинах не обеспечивает инактивации антипитательных веществ. Влаготепловая обработка бобовых в пресс-камере ПК-200 не нашла широкого применения (А.Шевченко, П. Никулин, 1997).

В связи с этим разработка способов подготовки бобов семян сои и рапса и применение продуктов их переработки для производства комбикормов являются актуальными проблемами и требует неотложного решения.

1.2.Цель и задачи исследований. Целью настоящих иследований является совершенствование экструдера КМЗ-2У и технологии переработки семян масляничных культур — семян сои и рапса, обеспечивающих получение качественных белковых и энергетических продуктов для производства комбикормов.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить эффективность переработки семян сои и рапса при различных режимах работы пресса ПШМ-250;

2. Разработать для экструдеров КМЗ-2У и КМЗ-2М маслоотделяющие приставки и насадки. Установить оптимальные режимы переработки семян сои и рапса на экструдерах с насадкой и маслоотделяющей приставкой в полнои полужирные продукты.

3. Изучить качество и технологические свойства полнои полужирных продуктов сои и рапса и апробировать их при производстве полнорационных комбикормов для цыплят-бройлеров.

4. Дать биологическую оценку и определить экономическую эффективность полнои полужирных продуктов сои и рапса в составе полнорационных комбикормов для цыплят-бройлеров.

Объект исследования — насадка и маслоотделяющая приставка ПМ-2Б к экструдеру КМЗ-2У, семена сои и рапса и режимы их переработки на прессе ПШМ-250 и экструдере КМЗ-2У с маслоотделяющей насадкой и приставкой.

Предмет исследований — режимы работы пресса ПШМ-250, экструдера КМЗ-2У с дополнительной насадкой и маслоотделяющей приставкой ПМ-2Б, полнои полужирные продукты семян сои и рапса для производства комбикормов.

1.3.Научная новизна. Впервые детально изучены производительность пресса ПШМ-250 и экструдера КМЗ-2У и качество продуктов переработки семян сои и рапса для комбикормов при разных режимах работы оборудования.

Дано теоретическое обоснование технологических параметров дополнительного оснащения (насадки, маслоотделяющие приставки) к экструдерам типа КМЗ-2У, обеспечивающих качественную переработку семян сои и рапса. Научно обоснованы режимы производства полно-и полужирных продуктов сои и рапса на экструдерах с дополнительными насадкой и маслоотделяющей приставкой. Изучены качественные (содержание питательных и антипитательных веществ) и технологические (сыпучесть, слеживаемость) свойства новых продуктов сои и рапса для производства комбикормов, их продуктивное действие и экономическая эффективность комбикормов с новыми продуктами сои и рапса при выращивании цыплят-бройлеров.

1.4.Практическая значимость работы. Разработана техническая документация, изготовлены и апробированы в производственных условиях насадка и маслоотделяющая приставка к экструдеру КМЗ-2У для производства полно-и полужирных продуктов сои и рапса для комбикормов.

Установлены оптимальные режимы производства полнои полужирных продуктов масла сои и рапса на экструдерах КМЗ-2У со специально сконструированными насадкой и маслоотделяющей приставкой. Апробирована новая технология производства продуктов сои и рапса, их применение в производственных условиях для приготовления полнорационных комбикормов. При выращивании цыплят-бройлеров установлены высокое продуктивное действие и экономическая эффективность полно-, полужирных продуктов сои и рапса в составе комбикормов.

1.5.Реализация результатов исследований.

Материалы диссертационной работы включены в утвержденную нормативно-техническую документацию:

— Технологический регламент линии переработки семян сои и рапса при производстве комбикормов;

— Технические условия «Соя экструдированная кормовая (ТУ 9296−024−932 117−99);

— Технические условия «Рапс экструдированный кормовой» (ТУ 9296−025−932 117−99).

1.6.Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского и аспирантского состава Воронежского Госагроуниверситета им. К. Д. Глинки (1998;2001 гг.) — на научно-практической конференции по птицеводству Всероссийского научноисследовательского института комбикормовой промышленности (1999 г.), на итоговых научных конференциях ВНИИКП (1999;2000г.г.). Разработки включены в технологию производства комбикормов для бройлеров на Воронежском экспериментальном комбикормовом заводе.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 4 работы. 1.8.Положения, выносимые на защиту: Технология переработки семян сои и рапса с применением экструдеров и качество полу-, полножирных продуктов их переработки. Маслоотделяющая приставка и насадка к экструдеру КМЗ-2У для переработки семян сои и рапса. Технологическая линия для двухэтапной переработки семян сои и рапса и качество продуктов их переработки.

Качество комбикормов с вводом полнои полужирных продуктов, масла сои и рапса, их продуктивное действие при выращивании цыплят-бройлеров.

1.9.Объем работы.

Диссертационная работа изложена на 105 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, предложений для производства, списка используемой литературы, который включает 10 9 источников, в т. ч. 12 иностранных и содержит 18 таблиц, 3 рисунка и 9 приложений.

5. ВЫВОДЫ.

1.Выращенные в условиях Центрально-Черноземной Зоны бобы сои сорта «Соер» и рапса сорта «Ратник» являются хорошими источниками энергии и белка для производства комбикормов: в 1 кг семян сои — обменной энергии 9,17 МДж, переваримого протеина — 221 г, сырого жира — 219 г, в семенах рапса — 13,88 МДж обменной энергии, 152 г переваримого протеина и 4 98 г сырого жира.

2.Переработка семян сои на прессе ПШМ-250 при температурных режимах 7 0°-80°С обеспечивает снижение активности уреазы и ингибитора трипсина после переработки 1.35 — 1.12ДрН и 20.34−17.66 мгг соответственно.

3.Переработка семян рапса на прессе ПШМ-250 при температуре 104° (кольцевой зазор 0,5 мм, производительность 40 кг/час) обеспечивает отжим масла 25%, выход его — 12% с низким содержанием изотиоцианатов 0.06%.

4.Маслоотделяющая приставка ПМ-2Б к экструдеру для переработки семян сои и рапса путем отжима масла представляет камеру из зеерных планок с величиной зазора 0,1−0,3 мм. Давление в камере приставки создается шнеком экструдера и регулируется изменением кольцевого зазора между гайкой и шайбой на выходе торцевой части приставки. Разработанная конструкция маслоотделяющей приставки ПМ-2Б к экструдеру КМЗ-2У обеспечивает :

4.1. Переработку бобов сои в нативном и измельченном виде с отжимом масла 13−15°, при производительности до 220−350 кг/час, но с запредельно высокой активностью уреазы в жмыхе (1.8−1.6 АрН при допустимом 0.1−0.2 АрН) .

4.2. Переработку смеси семян сои и ячменя 1: 1 в режиме зазора 1 мм, t — 73−75°С с производительностью 174−188 кг/час, с активностью уреазы в полученном продукте 0,35−0,45 АрН.

4.3. Переработку семян рапса с отжимом масла 5056% и его выход 25−28%. Получение рапсового масла высокого качества (содержание изотио-цианатов 0.097) позволяет включать его в состав комбикормов взамен жиров животного происхождения .

5.Насадка к экструдеру КМЗ-2У разработанной конструкции представляет камеру с плоской матрицей, устанавливаемую вместо гранулирующей головки экструдера и обеспечивает термическую обработку перерабатываемого сырья и получение полножирных продуктов, а в комплексе с маслоотделяющей приставкой — полужирных продуктов переработки. Насадка к экструдеру обеспечивает:

5 .1. Переработку семян сои (нативных и измельченных) в полножирный продукт на матрицах с отверстиями диаметром 8×8 — 4×12 — 3×12 при температуре 90−115°С с производительностью.

90−100 кг/час и получение качественного продукта для комбикормовой промышленности с активностью уреазы 0.1 — 0.2 АрН, ингибитора трипсина — 4−5 ДрН.

5.2.Переработку измельченной зерносмеси сои и ячменя в качественный продукт для комбикормов (активность уреазы 0.15−0.05ДрН) с производительностью до 200−220 кг/час.

5.3.Получение полужирного продукта (жмыха) отжимом масла при двухэтапной переработке семян сои:

— на первом этапе получение полножирного продукта с активностью уреазы 0.1ДрН на экструдере с насадкой при температурном режиме 100−105°С;

— на втором этапе доработка в полужирный продукт (жмых) для производства комбикормов с содержанием жира 11.7% и активностью уреазы 0.1ДрН этого продукта с маслоотделяющей приставкой ПМ-2Б при температурном режиме 90−95°С, с отжимом масла 40%, выход масла — 10%. б. Полнои полужирные продукты сои и рапса имеют хорошие технологические свойства и обеспечивают стандартные требования к качеству комбикормов с этими продуктами и их хорошее продуктивное действие: б.1. Полножирная соя, экструдированная при температуре 95 и 120 °C и используемая в составе комбикорма ПК-5 (в количестве 20%) ив составе комбикорма ПК-б (в количестве 25%) для выращивания цыплят-бройлеров обеспечивает получение массы тела 1940;1980г и среднесуточные приросты 38−39г (что несколько выше продуктивного действия комбикорма традиционного состава), а также высокий убойный выход — 727 4% и хорошие качества тушки.

6.2. Применение зкструдированного полножирного и полужирного рапса в составе комбикормов для цыплят-бройлеров в количестве 10% не оказывают отрицательного влияния на их продуктивные качества, сохранность и затраты корма. Масса тела цыплят-бройлеров на конец выращивания составляла 1844−18бЗг, среднесуточный прирост — Збг. Затраты корма на1 кг прироста 2.37 -2.39 кг, на одну голову в сутки — 85 г.

6.3. Комбикорма с вводом рапсового масла в количестве 3.3−4% и с вводом жира животного происхождения в тех же количествах оказывают одинаково высокое продуктивное действие: масса тела цыплят в 56 дней — 2083;2085 г, среднесуточный прирост — 40.3−40.4 г, затраты корма на 1 кг прироста — 2.33−2.37 кг и убойный выход — 74−75%.

6.4. Одновременное применение полножирных продуктов сои в количестве 20−25% и рапса 5−10% в составе комбикормов не оказывает отрицательного воздействия на сохранность и продуктивные качества цыплят-бройлеров при одновременном снижении себестоимости комбикорма.

6.5. Экономический эффект от использования полножирной сои в составе комбикормов для цыплят-бройлеров в расчете на 1 голову составил 7,88 руб. Экономичнский эффект от применения полножирного рапса в расчете на 1 цыпленка составил 3.1 руб. б. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА.

1.Производство полнои полужирных продуктов семян сои и рапса для комбикормовой промышленности осуществлять в соответствии с технологическим регламентом «Линии переработки семян сои и рапса при производстве комбикормов» .

2.Оценку качества полнои полужирных продуктов переработки семян сои и рапса для комбикормов проводить в соответствии с ТУ-9296−024−932 117−99 «Соя экструдированная кормовая» и ТУ-9296−025−932 117−99 «Рапс экструдирован-ный кормовой» (каталожные листы на новые виды продукции зарегистрированы Воронежским центром стандартизации, метрологии и сетрифика-ции Госстандарта России 19.07.99).

3.Применять в составе полнорационных комбикормов для цыплят-бройлеров полнои полужирные продукты переработки семян сои и рапса в количестве 20−25% и 5−10% соответственно.

4.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Научно-производственные эксперименты по решению поставленных в настоящей работе задач выполнены в рамках плановой НИР Всероссийского научноисследовательского института комбикормовой промышленности № 1.01.100 «Разработка. безотходной технологии переработки масличных культур (сои, рапса) на комбикормовых предприятиях с применением экструдеров».

Основной объем исследований проведен на базе стендового корпуса, лаборатории и вивария.

Всероссийского НИИ комбикормовой промышленности, а также в условиях Воронежского экспериментального комбикормового завода, оборудование, технологический и методический уровень которых достаточно полно отражают современное состояние комбикормовой промышленности.

Результаты наших исследований свидетельствуют, что выращенные в условиях Центрально-Черноземной зоны семена сои и рапса содержат в 1 кг обменной энергии 9,17 МДж, протеина — 337 г, жира — 219,6 г, а семена рапса содержат соответственно 13,88 МДж энергии, 264 г протеина и 4 98 г жира. Следовательно, энергетическая, протеиновая и жировая питательность сои и рапса Центрального Черноземья выше, чем у выращенных в других регионах. При этом в нативных семенах сои активность уреазы равна 1,85 АрН (при ПДК 0,1 — 0,2 АрН), а ингибитора трипсина — 21,96 мг/г (ПДК — не более 5 мг/г). Поэтому неприемлемо применять их для кормления в неподготовленном виде. Выведенные сорта рапса «Ратник» и «Форум» содержат незначительное количество эруковой кислоты — 0,12% и 0,14% глюкозинолатов, что значительно ниже предельно допустимых концентраций. Однако переваримость протеина в семенах сои и семенах рапса низкая (65,б и 57,4% соответственно). Следовательно, для инактивации антипитательных веществ сои для повышения переваримости протеина в семенах сои, и рапса необходимо проводить подготовку и переработку их перед скармливанием, в частности, хорошего качества продукты сои можно получать при переработке на экструдере, а качественные продукты рапса — на прессах и на эуструдере. Проведенная нами экспертиза продуктов переработки семян сои на прессе ПШМ-250 свидетельствует, что в продуктах, получаемых при температуре 7 0−84°С, степень отжима масла достигает 20,6%, а его выход — 6,8%, активность уреазы в жмыхе снижается незначительно (до 1,12 АрН).

Переработка семян сои на экструдере КМЗ-2У в режиме пресса с маслоотделяющей приставкой ПМ-2Б также не дает положительных результатов ни по отжиму масла и его выходу, ни по снижению активности уреазы. Так, при переработке неизмельченных семян сои на экструдере в режиме пресса при температурном режиме 72−57°С отжим масла составляет 13,0−7,5%, а активность уреазы остается на исходном уровне — 1,85ДрН. Переработка измельченных семян сои при температуре 72−85°С обеспечивает отжим масла до 15%, но активность уреазы при этом снижается незначительно (1,6ДрН), что выше ПДК 0,1−0,2 АрН. Переработка смеси семян сои и ячменя в соотношении 1:1 также не приводит к снижению активности уреазы до уровня, допустимого для сырья комбикормов.

Только переработка семян сои (нативных и измельченных) в полножирный продукт (без отжима масла) на экструдере КМЗ-2У (в режиме экструдера) при температурном режиме в пределах 90−115°С обеспечивает снижение активности уреазы до 0,2−0,05 АрН и ингибитора трипсина 5,08−3,47 мг/г, а переваримость протеина при этом повышалась до 7 6,2%. Производительность экструдера при таком режиме -90−100 кг/час. Производительность экструдера повышалась до 200−220 кг/час при переработке смеси измельченной сои и ячменя в соотношении 1:1, а получаемый продукт имеет хорошее качество с активностью уреазы 0,15−0,05 АрН.

Переработка семян рапса на прессе ПШМ-250 и на экструдере КМЗ-2У в режиме пресса дает положительные результаты по качеству продукта. Так, при переработке семян на прессе, степень отжима масла достигает 25,3%, а его выход — 12,6%, содержание изотиоцианатов в пересчете на абсолютно сухое обезжиренное вещество снижается до 1,12%. Однако, вследствие конструкции пресса, его производительность составляет всего 40 кг/час. При переработке рапса на экструдере в режиме пресса с маслоотделяющей приставкой ПМ-2Б производительность достигает 170 кг/час, а степень отжима масла — до 56,6%, его выход — до 28,8%. При переработке рапса в полножирный продукт на экструдере также получен продукт хорошего качества, с переваримостью протеина 87,9%.

Полужирный продукт сои получается по разработанной нами двухступенчатой технологии переработки сои на экструдере КМЗ-2У со специально сконструированными насадкой и приставкой. На первом этапе получают полножирный продукт сои с переваримостью протеина 75,15 на экструдере со специально разработанной насадкой при температурных режимах 100−105°С. На втором этапе из полножирного продукта на экструдере в режиме пресса с маслоотделяющей насадкой при температуре 90−95°С получают полужирный продукт с переваримостью протеина 81,2%. Степень отжима масла составляет 4 0,65.

Полученное нами масло сои и рапса по органолептической и биохимической оценке соответствует соевому и рапсовому маслу второго сорта, пригодному для использования на кормовые и пищевые цели.

Результаты наших исследований соответствуют данным о благоприятном влиянии технологического процесса обработки кормовых средств на экструдерах, на качество полученного продукта. Несмотря на кратковременность процесса экструзии (30 сек), этого времени вполне достаточно для инактивации антипитательных веществ, потери питательных веществ при этом минимальные, а масло, получаемое в процессе экструзии, дольше хранится, т.к. фермент липоксигеназа, обусловливающий его прогоркание, разрушается. (Ferket R., Best P.1993).

Наши данные о высоком продуктивном действии комбикормов с продуктами переработки сои и рапса также соответствуют литературным данным об эффективном использовании жмыхов и масла этих семян, а также полножирных продуктов в животноводстве (П.П.Мельник, В. А. Карамзин, 1999).

Технологичность полно и полужирных продуктов переработки семян сои и рапса, масла рапсового подтверждена при выработке опытных партий комбикормов с их вводом, а продуктивные их свойства убедительно характеризует результативность научно-производственных опытов по применению этих комбикормов при выращивании цыплят-бройлеров.

Экономический эффект от применения полножирной сои в составе комбикормов при выращивании цыплят-бройлеров в расчете на 1 цыпленка составил 7,88 руб., а экономический эффект от применения полножирного рапса -3,1рубля.

На основании результатов наших исследований разработана нормативно-техническая документация на производство продуктов переработки семян сои и рапса:

— Техническое задание и конструкторская документация на опытный образец маслоотделяющей приставки ПМ-2Б к экструдеру КМЗ-2У для получения полужирных продуктов,.

— Техническое задание и конструкторская документация на опытный образец насадки к экструдеру КМЗ-2У для получения полножирных продуктов,.

— Технологический регламент «Линии переработки семян сои и рапса при производстве комбикормов»,.

— Технические условия 9296−024−932 117−99 и «Соя экструдированная кормовая» и технические условия 9296−025−932 117−99 «Рапс экструдированный кормовой».

Вышеизложенное дает основание считать задачи, поставленные перед нами, полностью выполненными. Применение наших разработок в комбикормовой промышленности, по нашему мнению, позволяет в определенной степени решать проблему протеиновой и энергетической питательности комбикормов и, соответственно, — проблему полноценности кормления животных.