Мобильный комплекс для создания анаэробной среды в сенаже
Владельцы патента RU 2555435:
Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Республики Коми Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для консервирования грубых кормов. Мобильный комплекс для создания анаэробной среды в сенаже включает воздухонепроницаемый полимерный рукав с устройством для закладки травяной массы и устройство для создания анаэробной среды. Полимерный рукав герметично запаян с одной торцевой стороны. Устройство для создания анаэробной среды расположено за пределами рукава и выполнено в виде баллона с газовым консервантом, снабженного подающим вентилем с манометром, газовым редуктором с манометрами, соединенными трубопроводом с иглой ввода газа в полимерный рукав. Игла снабжена соплом и уплотнителем. Техническим результатом является обеспечение создания более эффективных анаэробных условий в сенаже за короткий промежуток времени путем вытеснения кислорода воздуха из сенажа газовым реагентом с одновременным консервированием травяного сырья. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для консервирования грубых кормов в упаковке газообразными консервантами.
В настоящее время существует множество технологий заготовки сенажа. Одной из таких технологий является заготовка кормов с прессованием в крупногабаритные полимерные рукава массой до 1000 тонн, что позволяет в хозяйствах максимально сократить ручной труд и увеличить производительность процесса (http://www.ag-bag.ru/techno/).
Однако качество получаемого корма оставляет желать лучшего.
Снижение качества заготавливаемых кормов объясняется неравномерностью процесса прессования травяной массы, приводящей к образованию воздушных карманов, в которых происходят процессы окисления кормов, развитие грибков и плесени. Для предотвращения этого необходимо использование консервантов, что приводит к увеличению себестоимости кормов, увеличению числа операций и оборудования.
Известен способ хранения сельскохозяйственной продукции (RU 2084115, МПК A01F 25/00, опубл. 20.07.1997), заключающийся в закладке продукции в герметичное хранилище и активном вентилировании парами пропионовой кислоты путем прокачки рециркулируемого воздуха через емкость с пропионовой кислотой при температуре и давлении, равными температуре и давлению в герметичном хранилище.
Это позволяет повысить сохранность сельскохозяйственной продукции, но требуется сложное оборудование и появляется возможность отравления обслуживающего персонала парами пропионовой кислоты в процессе обслуживания закладки на хранение и извлечения обработанной продукции.
Известен универсальный комплекс для хранения биологических объектов в регулируемой газовой среде (RU 2007903, МПК A01F 25/00, опубл. 28.02.1994). Устройство снабжено станцией выдачи сжатых газов для регулируемой газовой среды (РГС) с ЭВМ алгоритмом состава газовой среды, подаваемой в баллоны под РГС для конкретного биологического объекта (БО), и частоты продувок контейнеров газовой смесью по времени в зависимости от интенсивности дыхания БО, герметичными контейнерами, машинами для транспортировки пустых и заправленных РГС баллонов, а также контейнеров с места сбора в хранилище, на рынок и обратно.
Недостатком данного устройства является избыточная для заготовки сенажа сложность схемы, необходимость постоянного контроля и продувок герметичных контейнеров газовой смесью.
Наиболее близким аналогом является комплекс для создания анаэробной среды в сенаже (RU 2416190, МПК A01F 25/14, опубл. 20.07.2009), включающий устройство для закладки травяной массы, полиэтиленовый рукав и устройство для создания анаэробной среды в виде уложенной в полиэтиленовый рукав, гибкой перфорированной полиэтиленовой трубы диаметром 50 мм, неперфорированный конец которой через герметичный фланец выведен за пределы рукава и имеет запорный вентиль и штуцер для подключения к вакуум-насосу.
Недостатком известного комплекса является его недостаточная эффективность удаления кислорода из травяной массы. Создание анаэробной среды в виде полного вакуума невозможно из-за пористой структуры стеблей травы, в которых содержится трудно извлекаемый воздух.
При влажности уложенной в хранилище травяной массы менее 60%, даже при максимальных значениях плотности по применяемым технологиям приготовления сенажа, в ней остается значительное количество воздуха, что дает возможность размножаться плесневым грибам, а при влажности от 50 до 60% - всем группам микроорганизмов. Развитие последних приводит к разогреванию травяной массы, «сгоранию» питательных веществ в размере до 20% и снижению энергетической ценности корма. Процесс аэробного дыхания описывается следующим уравнением диссимиляции органических веществ, главным образом сахара:
C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+тепло.
Таким образом, для наиболее быстрого наступления анаэробной фазы в сенаже необходимо обеспечить искусственным путем вытеснение кислорода из травяной массы, дабы предотвратить распад сахара и саморазогрев.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы обеспечить анаэробную среду в травяной массе, упакованной в полимерный материал, в течение короткого промежутка времени вытеснением кислорода воздуха из сенажа газовым реагентом, в частности углекислым газом.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является приготовление высококачественного сенажа, за счет применения нового устройства для создания анаэробной среды, обеспечивающего создание более эффективных анаэробных условий в сенаже за короткий промежуток времени путем вытеснения кислорода воздуха из сенажа газовым реагентом с одновременным консервированием травяного сырья.
Результат достигается тем, что мобильный комплекс для создания анаэробной среды, включающий воздухонепроницаемый полимерный рукав с устройством для закладки травяной массы, устройство для создания анаэробной среды, согласно изобретению, полимерный рукав герметично запаян с торцевой стороны, устройство для создания анаэробной среды расположено за пределами рукава и выполнено в виде баллона с газовым консервантом, снабженного подающим вентилем с манометром, газовым редуктором с манометрами, соединенными трубопроводом с иглой ввода газа в полимерный рукав с запаянной торцевой стороны. В качестве консерванта применяют углекислый газ, безопасный для человека и животных. Газовый редуктор обеспечивает постоянное рабочее давление при подаче консерванта, при этом объем закачиваемого газа в сенаж определяется по формуле:
, где
Vвоз - объем воздуха в сенажной массе;
ρ - плотность прессования сенажной массы;
ρт.ф - плотность частицы (сухого вещества) корма, 1,55 т/м3 по целлюлозе;
ω - влажность сенажной массы;
D - диаметр упаковки;
L - длина упаковки.
После укладки сенажной массы в полимерный рукав происходит подача углекислого газа в слой травяной массы. Причем подача газа осуществляется с герметично запаянной торцевой стороны полимерного рукава или с конца, противоположного месту закладки сырья в рукав, это обеспечивает полное вытеснение кислорода и препятствует протеканию аэробных процессов в сенаже.
Массовая доля воздуха в уплотненном травяном сырье определяется по формуле:
Fвоз=1-Fвещ-Fвод, где
Fвоз - массовая доля воздуха в единице объема;
Fвещ - массовая доля вещества в единице объема;
Fвод - массовая доля воды в единице объема.
, где
ω - влажность массы;
ρ - плотность травяной массы;
100 - переводной коэффициент.
, где
ρс.в - плотность сухого вещества, т/м3;
ρт.ф - плотность частицы (сухого вещества) корма, 1,55 т/м3 по целлюлозе.
, т/м3
Объем воздуха в сенажной массе, упакованной в полимерный материал, в зависимости от геометрических параметров упаковки:
Таким образом, объем вытесняемого воздуха из травяной массы определяется как отношение физических свойств сенажа (плотность прессования, влажность) и геометрических параметров упаковки (длина и диаметр).
В процессе вытеснения воздуха из травяной массы одновременно происходит процесс консервирования травы, что обеспечивает более эффективные анаэробные условия сенажа и получение более высококачественного корма.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 показано устройство для создания анаэробной среды. На фиг.2 - игла для ввода газа в полимерный рукав. На фиг.3 показана схема работы комплекса.
Мобильный комплекс для создания анаэробной среды включает:
- известное устройство для закладки травяной массы (не показано), например в виде пресс-уплотнителя;
- воздухонепроницаемый полимерный рукав 14, выполненный из полиэтилена или иного воздухонепроницаемого материала, причем рукав герметично запаян со одной торцевой стороны (со стороны ввода газового консерванта) и имеет вид типа «чулка»;
- устройство для создания анаэробной среды (фиг.1), расположенное за пределами рукава.
Устройство для создания анаэробной среды содержит:
- баллон с газовым консервантом 1;
- подающий вентиль 2 с манометром 3, соединенный трубопроводом с баллоном 1;
- газовый редуктор 6 с двумя манометрами 5 и 7, обеспечивающий рабочее давление, соединенный трубопроводом 4 с подающим вентилем 2;
- иглу 10 с соплом 12 для ввода в полимерный рукав 14, соединенную трубопроводом 8 с газовым редуктором посредством соединения 9. Игла 10 имеет резиновое уплотнение 11 для препятствия обратному выходу газа из полимерного чулка.
В процессе работы газовый редуктор 6 обеспечивает постоянное рабочее давление и равномерную подачу консерванта в сенажную массу. Сопло 12 обеспечивает равномерное распределение газового потока в продольном направлении травяной массы.
В качестве газового консерванта могут применять любой известный безопасный газообразный консервант, например углекислый газ, аммиак, диоксид серы. Предпочтительно применение углекислого газа, безопасного для человека и животных. Нами разработана система сбора углекислого газа в животноводческих помещениях. Система позволяет очищенный воздух подавать обратно в коровник, выделенный диоксид углерода - в накопитель, а накопленный газ с помощью компрессора закачивать в баллоны для дальнейшего использования.
Мобильный комплекс работает следующим образом.
При наполнении полимерного рукава 14 сенажной массой, происходит ввод иглы 10 в нижнюю часть полимерного рукава 14 (с запаянной торцевой стороны) на глубину, ограниченную резиновым уплотнителем 11, препятствующим обратному проходу газа при подаче. У газового баллона 1, установленного на транспортной тележке 13, открывают вентиль 2. Газ по системе трубопроводов 4 и 8, через редуктор 6, поступает в сенажную массу из сопла 12 с постоянным давлением. Расход углекислого газа контролируется по средствам манометра 7. После заполнения полимерного рукава (в виде «чулка») 14 диоксидом углерода он герметизируется путем запайки горловины 15. Далее происходит выемка иглы 10 и герметизация места прокола.
Рабочими параметрами устройства являются пропускная способность S газового редуктора 6 при заданном рабочем давлении углекислого газа из баллона 1 и время подачи t.
Диоксид углерода (углекислый газ) обладает большей молярной массой, по сравнению с кислородом, поэтому он вытесняет более легкий газ из полимерного рукава, заполняя все воздушные карманы в сенажной массе, обеспечивая создание анаэробной среды внутри рукава («чулка»). Использование газового редуктора позволяет добиться равномерной подачи углекислого газа внутрь рукава с равномерным продольным распределением газа в толще травяной массы за счет разницы мольных масс углекислого газа и кислорода воздуха.
Таким образом, предлагаемый мобильный комплекс создает более благоприятную анаэробную среду в сенаже, обеспечивает одновременно с процессом вытеснения кислорода воздуха консервирование травяной массы газовым реагентом.
1. Мобильный комплекс для создания анаэробной среды в сенаже, включающий воздухонепроницаемый полимерный рукав с устройством для закладки травяной массы, устройство для создания анаэробной среды, отличающийся тем, что полимерный рукав герметично запаян с одной торцевой стороны, устройство для создания анаэробной среды расположено за пределами рукава и выполнено в виде баллона с газовым консервантом, снабженного подающим вентилем с манометром, газовым редуктором с манометрами, соединенными трубопроводом с иглой ввода газа в полимерный рукав, при этом игла снабжена соплом и уплотнителем.
2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве консерванта применяют углекислый газ, собранный в животноводческом помещении.
3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что газовый редуктор обеспечивает постоянное рабочее давление при подаче консерванта, при этом объем закачиваемого газа в сенаж определяется по формуле 
,
где
Vвоз - объем воздуха в сенажной массе;
ρ - плотность прессования сенажной массы;
ρт.ф - плотность частицы (сухого вещества) корма, 1,55 т/м3 по целлюлозе;
ω - влажность сенажной массы;
D - диаметр упаковки;
L - длина упаковки.
