Линия производства высокоусвояемых комбикормов с твердофазным культивированием для крупнорогатого скота

Изобретение относится к комбикормовой промышленности, в частности к линиям производства экструдированных кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота. Линия включает производственные бункеры с дозаторами, молотковую и роторную дробилки, экструдер, сушилку, форсунки для распыления жидких компонентов. После молотковой дробилки установлен промежуточный бункер, а затем - магнитная головка для улавливания ферропримесей. После магнитной головки установлен еще один промежуточный бункер, за ним пропариватель, а затем - кондиционер длительной выдержки. Под кондиционером установлен экструдер, а за ним молотковая дробилка. После молотковой дробилки установлены два твердофазных ферментера, в которые по трубопроводу поступает питательная среда из инокулятора. После твердофазного ферментера установлена туннельная тепловая сушилка, а за ней - гранулятор со сменными дисками для формирования гранул различного размера. Использование изобретения позволит получить высокоусвояемые экструдированные «защищенные» корма заданного гранулометрического состава с использованием твердофазного культивирования для крупнорогатого скота. 1 ил.

 

Изобретение относится к комбикормовой промышленности, в частности к линиям производства экструдированных кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота и может быть использовано при производстве высокоусвояемых кормов с программируемыми свойствами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является линия производства экструдированных комбикормов [Пат. №2489946 РФ, МПК A23N 17/00. Линия производства экструдированных комбикормов / Коротков В.Г., Попов В.П., Антимонов С.В., Кишкилев С.В. - №2011153340/13; Заявлено 26.12.2011; Опубл. 20.08.2013 Бюл. №23], содержащая экструдер, сушилку, две емкости для лузги и мучнистого сырья с дозаторами, бункера для хранения жидких компонентов, имеющие в их нижней части объемные дозаторы и форсунки для распыления жидких компонентов, и ленточный транспортер, размещенный под дозаторами бункеров. Линия дополнительно снабжена двумя установками шоковой заморозки, расположенными под дозаторами емкостей для лузги и мучнистого сырья, молотковой и роторной дробилками, выходы которых соединены с трубопроводом, расположенным над ленточным транспортером. Линия также имеет два резервных трубопровода, соединяющих дозаторы емкостей для лузги и мучнистого сырья с молотковой и роторной дробилками. Линия также дополнительно снабжена смесителем, расположенным между трубопроводом, соединенным с выходами молотковой и роторной дробилок и ленточным транспортером.

Недостатками известной линии являются:

- невозможность получения высокоусвояемых кормов для крупного рогатого скота заданного гранулометрического состава;

- невысокая усвояемость производимых кормов за счет недостаточно глубокой влаготепловой и экструзионной обработки компонентов входящих в состав кормов;

- низкое качество выпускаемой продукции, заключающееся в высокой степени дробления гранул;

- низкая степень защиты протеина от переваривания в рубце крупного рогатого скота, что может привести к заболеваниям и выбраковке животных

Технической задачей изобретения является создание высокоусвояемых экструдированны «защищенных» кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота заданного гранулометрического состава с глубокой влаготепловой и экструзоннной обработкой белково-углеводного комплекса и повышенной пористостью экструдированных гранул, которая обеспечивает более высокую степень проникновения культивируемых микроорганизмов и снижает дробление гранул комбикорма, расширение ассортимента производимых высокоусвояемых кормов с регулируемыми физико-химическими и биологическими свойствами, обогащенных микробным белком, повышение направленной усвояемости производимых кормов, достигаемого за счет экструзионной обработки белково-углеводного комплекса.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в линии производства высокоусвояемых экструдированных «защищенных» кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота, включающей производственные бункеры с дозаторами, молотковую и роторную дробилку, экструдер, сушилку, форсунки для распыления жидких компонентов, установки шоковой заморозки, новым является то, что после молотковой дробилки установлен промежуточный бункер, а после него установлена магнитная колонка, для улавливания ферропримесей, после магнитной головки установлен еще один промежуточный бункер, после него установлен пропариватель, а затем установлен кондиционер длительной выдержки, а под ним - экструдер, после экструдера установлена молотковая дробилка, а после нее установлено два твердофазных ферментера, в которые по трубопроводу поступает питательная среда из инокулятора, после твердофазного ферментера установлена туннельная тепловая сушилка, а после нее установлен гранулятор со сменными диском для формирования гранул различного размера.

На фиг. 1 приведена схема линии производства высокоусвояемых экструдированных «защищенных» кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота.

Линия производства высокоусвояемых экструдированных «защищенных» кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота (фиг. 1) включает следующее оборудование: приемные модульные бункеры 1 с роторными дозаторами; бункерные весы 2, молотковую дробилку 3, кондиционер 15, пропариватель 4, экструдер 5, молотковую дробилку 6, два твердофазных ферментера 7, инокулятор 8, нории 9, тепловую туннельную сушилку 10, гранулятор 11, промежуточный накопительный бункер 12 и 14, магнитную колонку 13.

Отличительными особенностями высокоусвояемых кормов для крупнорогатого скота, являются:

- высокоусвояемые экструдированные «защищенные» корма с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота должны иметь определенный гранулометрический состав: диаметр гранул не должен превышать от 3 мм до 5 мм (для телят до 3 месяцев), от 9 мм до 12 мм (в стадии жизненного цикла от 3 до 6 месяцев) и от 12 мм до 16 мм (в возрасте особей 6-10 месяцев, когда идет наращивание мясной массы);

- для лучшего усвоения белково-углеводно-жирового комплекса он должен пройти более влаготепловую и экструзионную обработку для достижения более высокого усвоения;

- комбикорма в отличие от натуральных кормов должны обладать экономичностью - поскольку он по сути своей представляет концентрат, а для питания животного необходим меньший объем корма;

- белок, входящий в состав комбикорма должен быть максимально защищенный, т.е. он не должен расщепляться под действием ферментов микрофлоры в рубце, а должен поступать в нижний пищеварительный тракт, где переваривается под действием ферментов поджелудочной железы и всасывается.

Технологический процесс производства высокоусвояемых экструдированных «защищенных» кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота включает следующие основные операции: хранение и дозирование основных компонентов; измельчение; пропаривание, кондиционирование и экструдирование полученной смеси, измельчение экструдированных гранул, твердофазное культивирование с внесением питательной среды из инокулятора, охлаждение полученных гранул, гранулирование охлажденных кормов под определенный гранулометрический состав, фасование готовой продукции.

Предлагаемая линия производства высокоусвояемых экструдированных «защищенных» кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупного рогатого скота работает следующим образом (фиг. 1). Компоненты комбикорма (соевый, подсолнечный шрот после тостирования, зерновые культуры) из модульных приемных бункеров 1 подаются с помощью роторных дозаторов и шнековых питателей в бункерные весы 4, которые отвешивают согласно рецептуре определенные их порции.

Соответствующие компоненты, нуждающиеся в измельчении, подаются в молотковую дробилку 3, а из нее - в промежуточный бункер 12. Далее из промежуточного бункера 12 с помощью нории компоненты комбикормапоступают на мгнитную колонку 13 где очищаются от ферропримесей и направляется в бункер 14, из которого с помощью нории подается в пропариватель 15. В пропаривателе 15 под воздействием подаваемого пара рассыпной корм предварительно подогревается и увлажняется для последующей передачи в кондиционер длительной выдержки 4. Непосредственная подача пара в пропариватель 15 осуществляется через коллектор с эжекторными соплами, расположенными вдоль всей длины пропаривателя 15, что позволяет вести обработку рассыпного комбикорма в пропаривателе 15 равномерно по всему его объему. Пропаривание ведется в следующем режиме: давление пара - 0,3-0,4 МПа; температура пропаренной смеси - 80-100°С; влажность пропаренной смеси - 18-25%.

Тепловая обработка оказывает значительное влияние на углеводный комплекс зерновых культур и шрота: нагревание его при высоких температурах вызывает деструкцию крахмала, сопровождающуюся образованием легкорастворимых углеводов, что оказывает положительное влияние на усвояемость корма, а, следовательно, на рост и развитие животных.

Повышение содержания влаги в компонентах комбикорма оказывает заметное влияние на рост деструкции крахмала в процессе дальнейшего экструдирования. При разработке режимов процессов необходимо стремиться к тому, чтобы вся влага, внесенная паром, была поглощена компонентами комбикорма. Пропаривание компонентов сопровождается увеличением его влажности за счет конденсации пара, причем приращение влажности будет определяться условиями процесса: состоянием слоя обрабатываемых компонентов комбикорма, условиями и характером обтекания компонентов потоком пара, параметрами и его количеством, длительностью воздействия. Механизм увлажнения компонентов комбикорма паром определяется сорбцией влаги поверхностью зерен и шрота, с последующим се внутренним переносом. В начальные моменты обработки, когда температура компонентов комбикорма низкая, происходит конденсация пара на его поверхности и дальнейшее диффузионное проникновение влаги внутрь компонентов комбикорма.

В результате пропаривания увлажнение зерна и шрота, его набухание происходят гораздо быстрее, чем при обработке водой. Эффективность процесса увлажнения зерна и шрота паром очень высокая особенно в начальный период времени, так, например, в первые три минуты около 90% пара поглощается компонентами комбикорма.

Длительность обработки и расход пара оказывают существенное влияние на степень денатурации белка, и как итог, его «защищенность». Влияния экструзионной технологии на пищевую ценность и усвояемость белка было сосредоточено на исследовании подсолнечного и соевого шрота, характеризующегося низкой усвояемостью и плохой перевариваемостью. Это направление исследований белковых продуктов связано с изучением влияния экструзионной варки на активность и устойчивость антиалиментарных факторов, снижающих эффективность переваривания и усвоения белка и в целом пищи. Усвояемость белков из экструдированных растительных источников была неоднократно изучена у сельскохозяйственных животных и показала очень хорошие результаты. Кроме того, происходят также изменения в структуре полисахаридов, входящих в состав шротов. Они в процессе обработки превращаются в моно- и дисахара.

Пропаривание представляет собой один из способов подавления патогенной микофлоры и бактериальной загрязненности шрота. Обработка паром выше 3 минут позволяет получить практически стерильные компоненты корма.

Пропаривание увлажненных зерен пшеницы, шелушенных и нешелушенных ячменя и овса целесообразно осуществлять в течение 10-20 минут до влажности 19-20%; кукурузы и бобов гороха - в течение 20-30 минут до влажности 20-21% при температуре сырья 80-100°С, соевого и подсолнечного шрота - 15-20 мин., до влажности 25-27%. Пропаривание сырья приводит к снижению растворимости белка в результате его денатурации.

Данные режимы пропаривания обеспечивают наилучшие условия для термомеханической деструкции белково-углеводного комплекса с целью повышения доступности его действию пищеварительных ферментов и увеличение переваримости крахмала, не снижают переваримость протеина и улучшают санитарное состояние.

Затем пропаренная смесь корма подается в кондиционер длительной выдержки 4, в котором продукт выдерживается в течение определенного времени. Шнек большого диаметра вращается с очень медленной скоростью, перемещая продукт к разгрузочному окну. Время нахождения продукта в кондиционере длительной выдержки 4 контролируется путем изменения частоты вращения шнека. После кондиционирования рассыпной комбикорм в виде пропаренной смеси направляется в экструдер 5.

Экструдирование рассыпного корма осуществляется при следующих параметрах: температура продукта на выходе из экструдера 5 - 130-140°С; давление в экструдере - до 7,0 МПа; время обработки - 8-25 с. Здесь при температуре 70-120°С происходит пластификация продукта. Этот процесс протекает на щадящих режимах обработки для сохранения качеств белково-витаминных добавок.

Отличительной особенностью экструдера 5 является то, что он снабжен набором матриц с диаметром отверстий от 3 мм до 16 мм. Это позволяет получать экструдированные гранулы для крупнорогатого скота с определенным гранулометрическим составом. Размер гранул зависит от диаметра выходных отверстий матрицы, а длина задается частотой вращения ножей отсекателя. Кроме того, повышенное давление экструдата в предматричной зоне экструдера позволяет добиться более глубокую баротермомеханическую обработку белково-углеводного комплекса зерновой фракции для лучшего их усвоения крупнорогатым скотом.

Экструдированные гранулы имеют повышенную влажность - 15-25%, что при хранении приводит к ухудшению технологических свойств, слеживанию, самосогреванию, быстрому снижению качества продукта, ухудшению их санитарного состояния. На выходе из экструдера температура гранул достигает 130-140°С и в этом состоянии они характеризуются мягкостью и хорошей деформационной способностью.

Из экструдера 5 выходят гранулы с влажностью 15-25%. Экструдированные гранулы подаются в молотковую дробилку 6. Из молотковой дробилки 6 измельченное сырье с помощью двух норий поступает в твердофазные ферментеры 7.

Твердофазное культивирование используется для массового выращивания микроорганизмов на твердых субстратах в газовой фазе, но без свободной водной фазы. Твердый субстрат для культивирования микроорганизмов, размещают на нескольких модульных основаниях в емкости, равномерно засеивают субстрат посевным материалом, который поступает из инокулятора 8 и через твердофазный ферментер 7 пропускают увлажненный воздух при его относительно небольшом объемном расходе, при этом температуру в емкости регулируют с помощью узла охлаждения. После наращивания биомассы в твердофазном ферментере 7, твердый субстрат поступает в тепловую туннельную сушилку 8. Сушку субстрата до влажности 8-12% проводят продуванием горячим воздухом с температурой до 110°С и скоростью воздуха от 0,5 до 2,0 м/с в течение - 45-55 мин при высоте слоя субстрата от 50 до 80 мм. Рациональный режим охлаждения должен обеспечивать понижение температуры продукта до требуемых значений, исключить излишний съем влаги и ее конденсацию в отводящих трубопроводах, предотвратить чрезмерный унос мелкой фракции. Окончательную твердость и прочность на истирание гранулы приобретают после охлаждения.

Из сушилки 8 продукт с помощью нории подаются в гранулятор 11, здесь происходит окончательное формирование комбикорма в гранулы по требуемому гранулометрическому составу для определенной группы КРС.

Далее гранулы направляются на весовыбойную машину для фасования в мешки для дальнейшей реализации.

Таким образом, использование изобретения позволит:

- повысить усвояемость производимых кормов для высокопродуктивного крупного рогатого скота за счет более глубокой влаготепловой и экструзионной деструкции белково-углеводного комплекса и микробного белка;

- создавать корма с программируемыми свойствами для КРС с высоким содержанием микробного белка с целью повышения доступности его действию пищеварительных ферментов;

- использование высокоусвояемых кормов для крупнорогатого скота позволит повысить привесы телят от 4 до 6 месяцев;

- снизить зависимость от импортного дорогостоящего оборудования для производства кормов для крупнорогатого скота, удовлетворить внутренние потребности рынков России в кормах собственного производства для КРС.

Линия производства высокоусвояемых экструдированных «защищенных» кормов с использованием твердофазного культивирования для высокопродуктивного крупнорогатого скота, характеризующаяся тем, что она включает установленные в технологической последовательности модульные приемные бункеры 1 с дозаторами, бункерные весы 2, молотковую дробилку 3, кондиционер 15, пропариватель 4, экструдер 5, молотковую дробилку 6, инокулятор 8 для посевного материала, два твердофазных ферментера 7 для выращивания биомассы, нории 9, тепловую туннельную сушку 10, гранулятор 11, промежуточные накопительные бункеры 12 и 14 и магнитную колонку 13, при этом промежуточный бункер 12 установлен после молотковой дробилки 3, магнитная колонка 13, предназначенная для улавливания ферропримесей, установлена после промежуточного бункера 12, после магнитной колонки 13 установлен еще один промежуточный бункер 14, после него пропариватель 4, а затем кондиционер 15 длительной выдержки и под ним экструдер 5, после экструдера установлена молотковая дробилка 6, а после нее два твердофазных ферментера 7, в которые по трубопроводу поступает питательная среда из инокулятора 8, после твердофазного ферментера 7 установлена туннельная тепловая сушилка 10, а после нее гранулятор 11 со сменными дисками для формирования гранул различного размера, причем для проведения обработки комбикорма по всей длине пропаривателя подача пара в пропариватель 15 осуществляется посредством коллектора с эжекторными соплами, установленными по всей длине пропаривателя 15, а для получения экструдированных гранул необходимого гранулометрического состава экструдер 5 снабжен набором матриц с диаметром от 3 до 16 мм.