Научные основы разработки системы утилизации отработанного субстратного сырья, получаемого при производстве грибов рода "Pleurotus"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научные основы разработки системы утилизации отработанного субстратного сырья, получаемого при производстве грибов рода «Pleurotus»

Доценко С.М.*, Гончарук А.И.**, Школьников П.Н.**, Горбунов К.М.**, Ковалева Л.А.*

*Амурский государственный университет (Благовещенск)

**Дальневосточный государственный аграрный университет (Благовещенск)

Аннотация

В соответствии с поставленными целью и задачами исследований обоснована и предложена конструктивно-технологическая схема линии утилизации отработанного субстратного сырья на кормовые цели по двум схемам. Приведены аналитические зависимости по определению производительности измельчителя-распределителя и пресс-гранулятора, а также энергоемкости указанных технических средств. Приведена аналитическая модель оценки работы измельчающе-распределяющего устройства при заполнении мобильного раздатчика-питателя кормов.

Ключевые слова: белки, грибы, отработанное субстратное сырье, технологическая схема, технические средства, измельчающе-распределяющее устройство, энергоемкость

Дефицит белков растительного и животного происхождения и на сегодняшний день остается одной из основных проблем, стоящих перед человечеством [1].

В этой связи промышленное культивирование съедобных грибов является актуальной задачей для решения проблемы дефицита белка в рационе питания россиян.

Россия обладает огромными сырьевыми ресурсами и их запасами, пригодными для культивирования грибов класса «Basidiomycetes».

В частности, в качестве субстратного сырья при культивировании грибов рода «Pleurotus» широко используется солома различных зерновых культур, а также древесные опилки и щепа, содержащие полисахариды, клеточные стенки которых в процессе производства грибов посредством гидролитических элементов разрушаются с образованием легкодоступных сахаров [2].

В то же время в процессе производства грибов данного рода, используются питательные добавки, содержащие белки, жиры, минеральные вещества и витамины.

Совместное применение субстратного сырья и питательных добавок, например, в виде соевого компонента (мука, окара, сыворотка), приводит к более эффективному развитию и стимулированию роста грибов и грибного мицелия, а отработанный субстрат в таком обогащенном виде представляет продукт с высокой кормовой и питательной ценностью.

Однако, несмотря на данный факт, отработанное субстратное сырье (ОСС) не нашло широкого использования в кормлении животных. Обусловлено это, прежде всего, отсутствием технологических и технических решений по переработке ОСС, имеющих форму рулонов.

Целью исследований является разработка технологической схемы с обоснованием параметров технических средств трансформации ОСС в продукты кормового назначения.

Задачи исследований:

- разработать технологическую схему, содержащую совокупность технических средств, обеспечивающих переработку ОСС в кормовой продукт;

- теоретическим анализом получить зависимости, характеризующие производительность и мощность, затрачиваемую на подготовку ОСС к скармливанию животным, а также неравномерность заполнения бункера МПРК и подачу пресс-гранулятора.

На основе анализа существующих схем линий приготовления кормовых продуктов в животноводстве установлено, что базовой машиной в их составе является измельчитель роторного типа со штифтовым, молотковым или комбинированным измельчающим аппаратом (табл. 1).

При этом, анализ данных, приведенных в таблице 1 показывает, что обладая достаточно высокой производительностью известные дробилки-измельчители имеют энергоемкость на измельчении рулонов в пределах 10,8 - 18,8 (без учета степени измельчения - л).

Таблица 1. Технические характеристики дробилок-измельчителей сено-соломистых продуктов

* Общее количество штифтов в камере

** Высота до кромки бункера 2230 мм

Более того, заполнение бункера раздатчика-питателя с помощью данных измельчителей сопровождается высокой неравномерностью кормового монолита в нем (бункере). В последующем данное обстоятельство существенно сказывается на равномерности выдачи измельченного продукта в кормушки животным, а также точности его дозирования при работе раздатчика в режиме питателя-дозатора кормов. В этой связи авторами разработан измельчитель ОСС в рулонах, который имеет оригинальную конструкцию, элементы которой позволили исключить недостатки, присущие известным схемам измельчителей [3].

Данный измельчитель при значительно меньшей энергоемкости позволяет равномерно заполнять бункер мобильного раздатчика-питателя кормов измельченным продуктом на основе ОСС.

Работает измельчитель в составе разработанной линии приготовления и раздачи кормов кроликам согласно приведенной на рис. 1 схеме.

Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема линии по приготовлению и раздаче кормового продукта на основе соломенно-грибного субстрата: 1 - помещение для выращивания грибов; 2 - склад ОСС в виде рулонов; 3 - подающий транспортер; 4 - измельчающе-распределяющее устройство (ИРУ); 5 - мобильный раздатчик-питатель кормов (МПРК); 6 - пресс-гранулятор; 7 - сушильный шкаф Универсал-ЭПИС-4; 8 - гранулят

Производительность ИРУ рассчитывается по полученной в результате проведенного анализа формуле:

, (1)

где: L_p - длина ротора ИРУ;

ДZ_pi - толщина пластины решетки;

R_z - число молотков-лопастей, идущих по одному следу;

щ - угловая скорость ротора;

с_П - плотность продукта;

S_i - площадь поперечного сечения продукта в плоскости рабочей зоны молотка-лопасти.

Мощность, затрачиваемая на процесс отделения массы продукта молотками ИРУ, с учетом работы А_изм, определяется по формуле:

 (2)

С учетом уравнений (1) И (2) энергоемкость ИРУ составляет

, (3)

где л - степень измельчения ОСС, равная

здесь: ш_с - коэффициент, учитывающий степень плотности размещения стеблей в поперечном сечении равном S_i;

k_c - количество стеблей;

l_c - длина частиц измельченных стеблей;

d_y - усредненный размер поперечного сечения стебля.

Анализом движения частиц продукта установлено, что в процессе работы ИРУ поверхность формируемого монолита в бункере определяется вертикальной координатой

, (4)

где: g - ускорение свободного падения частиц продукта;

х_i, x₀ - значения горизонтальной координаты полета частиц продукта;

х_ОТ - скорость отражения частицы от распределяющего козырька;

б₀ - угол между направлениями векторов скоростей х_ОТ и нормалью;

у₀ - высота профиля монолита.

, (5)

где n - число участков, на которые поделен бункер (n = 10).

Пропускная способность пресс-гранулятора 6

, (6)

где: Д и d - соответственно, диаметр винта по виткам и впадинам прессующего вала;

S - шаг размещения витков по длине винта;

K - количество витков;

t_y - время усреднения влаги в композиции ОСС + зерно (мука) или ОСС + сапропель и т.д. [4].

Энергоемкость пресс-гранулятора Э_ПГ, с учетом прочности Пр получаемых гранул, определяется по формуле

корм гриб вешенка культивирование

, (7)

где N_упл - мощность, затрачиваемая на процесс формования гранул.

По результатам производственной проверки установлено, что энергоемкость ИРУ с учетом степени измельчения на переработке рулонов ОСС находится в пределах Э_ИРУ = 6,94 . При этом неравномерность распределения кормового продукта в бункере по высоте сформированного монолита составляет дн ? ± 5,0 %, что соответствует предъявляемым требованиям.

Полученные результаты позволяют рекомендовать разработанную линию и технические средства, входящие в ее состав, для использования в системе производства грибов рода «Pleurotus». При этом на стадии проектирования системы утилизации ОСС и технических средств для ее реализации расчеты производить по полученным аналитическим зависимостям (1) - (7).

Список использованных источников

1. Доктрина продовольственной безопасности РФ (утв. Указом Президента РФ № 120 от 30.01.2010 г.).

2. Тищенков А.Д. Субстраты для культивирования вешенки. - М.: Школа грибоводства. - 1999. - 59 с.

3. Патент РФ № 2624954 Самозагружающийся кормораздатчик / авторы С.М. Доценко, А.И. Гончарук, П.Н. Школьников. Опубл. в Б.И. № 20 от 11.07.2017 г.

4. Патент РФ № 2621354 Способ приготовления гранулированного корма / авторы С.М. Доценко, А.И. Гончарук, П.Н. Школьников и др. Опубл. в Б.И. № 16 от 02.06.2017 г.

Размещено на Allbest.ru