Кавитационная технология и оборудование для производства жидких кормов
Технология кормления животных и птиц с прямоточной системой желудочно-кишечного тракта. Кавитационное приготовление жидких кормов, обеззараживание и ферментация сырья, биологическая активация воды. Оборудование для диспергирования и гомогенизации зерна.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 14.02.2018 |
Размер файла | 226,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.ru/
Красноярский государственный аграрный университет
Кавитационная технология и оборудование для производства жидких кормов
Скрыль И.И., Ковальчук А.Н.
Красноярск, Россия
Аннотация
Рассмотрена технология подготовки жидких кормов и предложено оборудование для ее реализации
The technology of preparation of liquid forages is considered and the equipment for its realization is offered.
Устройство желудочно-кишечного тракта определяет «меню» животных и их способность переваривать ту или иную пищу.
Разработки и исследования ученых ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института сельского хозяйства, Кубанского государственного аграрного университета, института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцева РАН, Алтайского государственного аграрного университета показывают, что при «традиционных» технологиях кормления в помете остается не переваренной до 40% пищи, а при кормлении свиней сухими комбикормами -- до 50% [1].
Рекомендации ученых для животных и птиц с прямоточной системой желудочно-кишечного тракта сводятся к тому, что:
*корма для свиней должны быть жидкими;
*злаки должны быть измельчены до размеров 0-30 мкН;
*в процессе приготовления должно быть обеспечено протекание процессов ферментативного сбраживания крахмала с переводом его в легкоусвояемые организмом животного формы, а именно: глюкоза, фруктоза, сарбоза, мальтоза, галактоза и т.д.
В свиноводстве подобная подготовка кормов обеспечивает среднесуточный привес 650-750 грамм (таблица 1) [2]. При этом указанные среднесуточные привесы достигаются при значительном снижении затрат корма в расчёте на 1 кг привеса, а также значительно уменьшается стоимость кормов.
Технология кормления, предлагаемая вашему вниманию, основана на приготовлении жидких кормов путем кавитационного смешивания исходного сырья с водой.
При кавитационной обработке пищевой смеси одновременно происходят следующие процессы:
*кавитационное измельчение в диспергаторе (зерна пшеницы, ячменя, овса, отрубей, жома, жмыха, шелухи и т. д.) до тонкодисперсного состояния;
*разогрев полученной суспензии до 60-95°C;
*создание условий для протекания физико-химических и биохимических процессов ферментативного сбраживания крахмала (перевод более 50% крахмала, содержащегося в корме, в вещества, которые легко усваиваются организмом животного, а именно: моно-, ди- и трисахариды, т.е. в глюкозу, фруктозу, сарбозу, мальтозу, галактозу и т.д.);
*угнетение всех бактерий, попавших в корм с поля со злаками, таким образом, уменьшается (исключается) вероятность возникновения нежелательных или нестерильных ферментаций от занесенных бактерий, которые составляют конкуренцию микрофлоре кишечника животных в борьбе за поступившую пищу и вырабатывают токсические вещества [2].
Таблица 1
Расход корма и привесы животных (поросят) за один месяц (данные приведённые в таблице предоставлены фермерским хозяйством из Берёзовского района Красноярского края)
Показатели |
Опытная группа № 1 |
Опытная группа №2 |
Контрольная группа (сухое кормление) |
|
Количество голов |
300 |
300 |
300 |
|
Средняя живая масса в начале эксперимента, кг. |
52,9 |
53,8 |
53,6 |
|
Средняя живая масса по окончании эксперимента, кг. |
73 |
74,2 |
66 |
|
Прирост живой массы, кг. |
20,1 |
20,4 |
13 |
|
Среднесуточный привес, г. |
670 |
680 |
450 |
|
Затрачено кормовых единиц на 1 кг. привеса |
3,1 |
3,4 |
5 |
Концепция разработанной технологии основана на феномене синпериодической кавитации. При кавитационном приготовлении жидких кормов вместе с обеззараживанием сырья происходит биологическая активация воды.
Такая вода является мощным растворителем солей, охотно вступает в реакцию гидратации биополимеров пищевого сырья (соединение биополимеров с молекулами воды), интенсивно экстрагирует (т.е. извлекает из сырья витамины и другие полезные вещества, не разрушая его природной структуры, так как имеет обычную температуру).
Осуществление данной технологии возможно при применении кавитационного измельчителя. Кавитационный измельчитель - это принципиально новый вид оборудования, используемый в производстве эмульсий и суспензий различного назначения. Он является последним достижением новой отрасли науки - физико-химической механики [3].
Известны следующие типы оборудования для диспергирования:
*Измельчители с мелющими телами (шаровые, бисерные, вибрационные, дезинтеграторы).
*Устройства самоизмельчения (барабанные, центробежные, струйные).
*Взрывные измельчители (со сбросом давления, с использованием взрывчатых веществ).
Недостатки этих типов устройств: износ мелющих тел; загрязнение продуктами износа измельчаемого материала; большая энергоемкость диспергирования; низкий КПД, агрегация (слипание) частиц при увеличении дисперсности материала.
В последние годы появилось оборудование для диспергирования с одновременной гомогенизацией:
*Ультразвуковые устройства.
*Ультразвуковые кавитационные устройства.
*Электрогидравлические устройства.
*Роторно-пульсационные устройства.
*Гидроударные установки.
Ультразвуковые устройства применяются редко и в специфических условиях (например, гомогенизация майонеза), а электрогидравлические устройства пока не нашли применения. Наибольшее распространение получили роторно-пульсационные устройства (за рубежом) и приходящие им на смену гидроударные установки (пока не имеют аналогов за рубежом).
Происходит закономерный переход к способу диспергирования материала в двухфазной (материал +жидкость) среде, что позволяет совместить процессы диспергирования и гомогенизации в одном аппарате. В качестве жидкости может быть вода или любая другая жидкость, например, масло выделяющееся при измельчении орехов, сок при переработке помидоров, гороха и т.д. Это дает возможность использовать физические свойства второй фазы (не сжимаемость, законы Паскаля и Бернулли) и применить новые физические эффекты (гидравлический удар, кавитацию, импульсы высокого давления, турбулентность).
Способ диспергирования материала в двухфазной среде лишен недостатков сухого способа диспергирования поскольку жидкость «не изнашивается», не загрязняет материал, предотвращает агрегацию за счет уменьшения поверхностной энергии твердой фазы (этот эффект усиливается добавлением поверхностно-активных веществ). Кроме того, использование жидкости позволяет совместить процессы диспергирования и гомогенизации в одном аппарате. кавитационный гомогенизация жидкий корм
Установка конструкции Мозгового В.Г. КаГУД-1 (кавитационный гидроударный диспергатор) обеспечивает диспергирование и одновременное смешивание (гомогенизацию) материалов (см. рис. 1) [4]. Основными элементами установки являются ротор и статор (см. рис. 2). В роторе по окружности расположены резонансные камеры (резонаторы). В статоре отверстия - конфузоры. При вращении ротора происходит периодическое перекрывание выходных отверстий резонаторов. Измельчение происходит за счет воздействия на частицу кавитации, а также двойного (прямого и обратного) гидравлического удара при прерывании потока пульпы с заданной частотой. Частота специально подбирается равной собственной частоте ротора. Действие гидравлического удара носит пульсирующий характер. Разрушаемые частицы подвергаются гидравлическому удару в резонансных камерах (резонаторах). За счет совпадения собственной частоты резонаторов с частотой следования импульсов давления в камерах происходит многократное (в 10 раз по сравнению с роторно-пульсационными аппаратами) увеличение амплитуды значения давления. Гидродинамические процессы в установке сопровождаются развитой турбулентностью. Это способствует хорошей степени гомогенизации обрабатываемого материала.
Рисунок 1. Общий вид и основные размеры аппарата КаГУД-1, производительностью 30 т/ч
Рисунок 2. Устройство аппарата КаГУД-1:
1 - корпус; 2 - входной патрубок; 3 - выходной патрубок; 4 - ротор; 5 - статор; 6 - резонаторные камеры; 7 - сужающийся канал резонатора прямоугольного сечения; 8 - лопатки; 9 - отверстия прямоугольного сечения в статоре
Разработано два типа гидроударного оборудования: роторно-пульсационные устройства или их аналоги и гидроударные системы - КаГУД-1 (аналогов за рубежом нет).
В настоящее время резонансная гидроударная система КаГУД-1 является наиболее эффективным и перспективным видом оборудования для диспергирования и гомогенизации.
Техническая характеристика аппаратов КаГУД-1 и обрабатываемого продукта приведена в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Технические характеристики аппаратов КаГУД-1
Показатель |
Значение |
|||
Подача, т/ч (на воде) |
5 |
30 |
80 |
|
Напор, м |
20 |
20 |
20 |
|
Частота вращения, об/мин |
2900 |
2900 |
1450 |
|
Электродвигатель |
||||
* мощность, кВт |
30 |
45-90 |
110-… |
|
* напряжение, В |
380 |
380 |
380 |
|
* частота тока, Гц |
50 |
50 |
50 |
|
Габаритные размеры установки, мм |
||||
* длина |
1400 |
1800 |
2100 |
|
* ширина |
700 |
800 |
800 |
|
* высота |
550 |
650 |
650 |
|
Масса, кг |
340 |
710 |
1100 |
Таблица 3
Характеристика обрабатываемого продукта
рН в пределах |
6-12 |
|
Плотность гидросмеси до |
2200 кг/м3 |
|
Температура |
50-90°С |
|
Максим. крупность частиц на входе до |
8 мм |
|
Микротвердость частиц до |
1100 МПа |
|
Размер частиц на выходе |
0-60 мкм (зависит от рецикла и материала) |
|
Концентрация в жидкости |
30-70% |
Отличия аппаратов КаГУД от роторно-пульсационных заключаются в следующем:
1. В аппарате КаГУД-1 поток пульпы структурирован в каналах-резонаторах (соплах). Структуризация потока обеспечивает разделение потока на отдельные равные ручьи (в соплах), разделение ручьев на отдельные равные порции (в окнах статора), смешение порций в объеме улитки перед напорным патрубком. При этом в объем улитки попадают порции из диаметрально противоположных четырех окон (в данной модификации КаГУД-1). Это одно из условий идеальной гомогенизации. В РПА поток не структурирован, только частично канализован, поэтому перемешиваемые порции не одинаковы, отдельные порции могут проскальзывать с возвратом, другие порции - проскакивать без обработки (без разделения и смешения).
2. Скорость движения потока в каналах выше, т.к. работает эффект гидравлического сопла (сужение - ускорение потока). При этом возникает высоко развитая турбулентность за счет кривизны канала. Это способствует увеличению степени гомогенизации на микроуровне - это второе условие идеальной гомогенизации.
3. За счет повышенной скорости и структурирования потока в каналах при перекрытии окон в роторе возникают условия для возникновения гидравлических ударов значительной величины. Этого в РПА не происходит.
4. В аппарате КаГУД-1 из-за несовпадения количества окон в роторе и статоре возникает бегущая волна гидравлических ударов. Путем подбора количества окон частоту бегущей волны можно согласовать с собственной частотой колебаний ротора. При этом ротор становится мощным объемным излучателем звукового давления в обрабатываемую среду. Звуковое давление концентрируется в объеме резонаторов. При этом твердая частица испытывает знакопеременное давление и силы "сжатия-растяжения" (ударная волна) разрывают частицу. Кроме звучащих стенок канала на частицу периодически (при перекрытии канала) воздействует пик давления в момент возникновения гидравлического удара. Комбинация этих сил приводит к эффективной диспергации пульпы.
5. В РПА пульсации давления слабо выражены, в основном работает кавитация, которая возникает только на рабочих поверхностях ротора и статора, что гораздо менее эффективно.
6. Производительность РПА гораздо меньше чем у КаГУД-1
Применение технологии жидкого кормления и кавитационного гидроударного диспергатора позволят повысить питательность кормов, снизить их стоимость и расход, получить дополнительный привес при минимальных затратах.
Литература
1. Мат. 16-й международной спец. торгово-промышленной выставки «Зерно-Комбикорма-Ветеринария-2011»
2. Мозговой В.Г., Алтухов А.М. патент России «Кавитационный гидроударный диспергатор» №74084 от 20.06.2008 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
- Применение зверобоя продырявленного при стронгилятозах желудочно-кишечного тракта у жвачных животных
Препаративные формы зверобоя продырявленного, их применение для борьбы со стронгилятозами желудочно-кишечного тракта у жвачных животных. Химические состав зверобоя, возможные побочные явления. Сбор и технология приготовления лекарственного сырья.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 21.05.2012 Химический состав кормов; анализ их протеиновой, витаминной и минеральной питательности. Определение переваримости кормов. Ветеринарно-зоотехнических и биохимические методы контроля полноценности кормления животных. Белково-витаминные добавки и премиксы.
методичка [428,4 K], добавлен 02.09.2014Организация рационального и полноценного кормления животных. Качество скармливаемого животному протеина. Расход кормов на производство продукции. Процесс обработки кормов аммиаком для повышения в них содержания азота. Аммиачная вода.
реферат [10,8 K], добавлен 19.11.2006Технология заготовки сена с применением активного вентилирования. Оборудование для заготовки, оценка качества сена и потерь при его производстве. Производство кормов при сушке растительной массы нагретым воздухом. Перспективы заготовки и хранения кормов.
реферат [656,4 K], добавлен 20.05.2010Классификация кормов, оценка их качества и питательной ценности. Функции и виды консервантов. Правовые основы сертификации и стандартизации кормов. Технология производства белковых кормовых добавок. Поголовье молочного скота и его продуктивность.
курсовая работа [131,8 K], добавлен 29.03.2012Кормоцеха для приготовления общесмешанных кормовых смесей для свиней. Мобильные смесители раздатчики кормов. Оборудование для учета, фильтрации и охлаждения молока. Машины и оборудование для ветеринарно-санитарной обработки животных и помещения.
контрольная работа [775,9 K], добавлен 26.11.2009Характеристика и классификация кормов. Способы содержания и технология убоя крупного рогатого скота: достоинства, недостатки. Особенности кормления животных в зимние, летние периоды, механизация технологических процессов, выращивание ремонтного молодняка.
курсовая работа [46,1 K], добавлен 25.02.2011Гигиеническое значение полноценного кормления. Перекорм животных и его последствия. Зоогигиеническое значение витаминов. Предупреждение кормового травматизма. Отравления животных растениями и их профилактика. Гигиена кормов, пораженных вредителями.
курсовая работа [76,5 K], добавлен 22.01.2012Классификация, химический состав и питательность кормов для животных. Заготовка высококачественных кормов. Заготовка сенажа в траншее. Заготовка силоса. Подготовка кормов к скармливанию. Нормированное кормление и составление суточного рациона животных.
реферат [31,5 K], добавлен 11.07.2015Оборудование для транспортировки и раздачи кормов и поения свиней. Расчет микроклимата в животноводческом помещении. Конструктивная разработка растаривателя мягких контейнеров. Расчет системы удаления навоза на фермах. Расчет линии приготовления кормов.
курсовая работа [131,2 K], добавлен 06.06.2010Описание технологической схемы производства сухих животных кормов и технического жира. Выбор и обоснование главных параметров контроля, сигнализации и регулирования. Описание функциональной схемы и выбор средств автоматизации. Снижение потерь сырья.
контрольная работа [39,1 K], добавлен 25.07.2013Природно-климатическая характеристика хозяйства. Организационно-экономические условия сельскохозпредприятия. Урожайность сельскохозяйственных культур. Технология кормления крупного рогатого скота. Механизация подачи и дозировки кормов, проект дозатора.
контрольная работа [123,4 K], добавлен 10.05.2010Анализ кормления рыбопосадочного материала радужной форели, определение эффективности производства. Исследование состояния воды по температурному режиму, содержанию растворенного в воде кислорода и показателям рН. Темп роста форели и расход кормов.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 03.11.2013Санитарно-топографическое исследование водоисточника. Определение окисляемости, жесткости и химического состава воды; методы ее очистки и обеззараживания. Изучение способов санитарно-гигиенической оценки силоса и корнеклубнеплодов, зерна и комбикорма.
методичка [55,0 K], добавлен 21.05.2012Профилактические методы предупреждения отравления животных, птиц, рыб, полезных насекомых. Химико-токсикологический контроль качества кормов, пастбищ, воды для животных. Характеристика отравлений животных неорганическими и органическими соединениями меди.
контрольная работа [17,4 K], добавлен 25.06.2010Применение программ оптимизации рецептов кормления свиней. Расчет рецептов кормления свиней средствами MS EXCEL. Создание первоначальной базы кормов и норм кормления животных, среды расчета рациона. Автоматизация процесса выбора группы животных.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.08.2010Общие требования к кормам животного происхождения. Состав и питательность молочных кормов, использование молочных продуктов в кормлении животных. Особенности применения отходов мясной и рыбной промышленности для кормления сельскохозяйственных животных.
курсовая работа [22,1 K], добавлен 03.09.2013Происхождение, биологические особенности птицы. Характеристика кормов и методы нормирования питательных веществ. Выращивание ремонтного молодняка яичных пород, бройлеров и кур–несушек. Рацион кормления птиц при заданных параметрах, контроль полноценности.
курсовая работа [455,9 K], добавлен 01.11.2015Общая характеристика бобовых кормов, состав и питательность бобовых кормов: гороха, кормовых бобов, сои, люпина безалкалоидного, вики, чины. Подготовка зерновых кормов к скармливанию, измельчение, ошелушивание, поджаривание, дрожжевание, экструзия зерна.
реферат [16,4 K], добавлен 28.10.2009Характеристика зерноперерабатывающего хозяйства, расположенного в восточной зерново-скотоводческой сельскохозяйственной зоне г. Старобельска Луганской области. Пути поставки и оценка качества сырья, необходимое оборудование и методы хранения зерна.
курсовая работа [774,7 K], добавлен 18.01.2010