Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок
Владельцы патента RU 2717647:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологической линии для производства высокобелковых кормовых добавок. Линия включает нории, бункеры, шнековый питатель, магнитный сепаратор, экструдер, дробилку, смеситель. Линия дополнительно снабжена аппаратом для баротермической обработки исходного зернового сырья и центробежным шелушителем, последовательно установленными после просеивателя и магнитной колонки. После бункеров для хранения зернового сырья расположены шнековый питатель, пропариватель, кондиционер, экструдер, вакуумный напылитель, охладитель, бункерные тензометрические весы, смеситель, подсмесительный бункер, винтовой конвейер, измельчитель, установка для ввода жидких компонентов и парогенератор. Использование изобретения позволит повысить качество полнорационных комбикормов за счет высокого содержания в них белка. 1 ил., 4 табл.
Изобретение относится к способам производства высокобелковых кормовых добавок для получения полнорационных комбикормов для сельскохозяйственных животных и птицы и может быть использовано в комбикормовой промышленности.
Известна линия для получения белкового корма (Патент № 2646092 РФ, A23N17/00. Линия для получения белкового корма. Припоров И. Е. (RU). Патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" – № 2017103709, заявл. 03.02.2017, опубл. 01.03.201, бюл. № 7), включающая бункер для хранения продукта переработки масличных культур и бункер для его обогащения питательными микроэлементами, экструдер с бункером, мешалку, емкость для хранения корма. Линия содержит воздушно-решетную зерноочистительную машину, под которой установлен бункер для хранения продукта переработки масличных культур, кондиционер и измельчитель. При этом бункер для хранения продукта переработки масличных культур выполнен в виде двух отсеков, под которыми расположена накопительная емкость с выходным отверстием, над бункером установлен экструдер, выход которого сообщен с бункером, емкости для обогащения питательными микроэлементами продукта переработки масличных культур, внутри нее установлена мешалка, при этом выходное отверстие емкости установлено над входным отверстием кондиционера и сообщено с измельчителем, на выходе которого установлена емкость для хранения корма.
Недостатками данной линии являются:
– невозможность очистки семян люпина от оболочки, наличие которой при дальнейшей переработке снижает пищевую ценность получаемой высокобелковой добавки и повышает конверсию корма;
– травмирование зерна нориями и шнековым транспортером; наличие заслонок, приводящее к трудоемкому регулированию потока зерна в бункеры.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является линия производства экструдированных комбикормов (Патент РФ № 2489946. Линия производства экструдированных комбикормов. Коротков В.Г., Попов В.П., Антимонов С. В., Кишкилев С.В. A23N 17/00, – 2011153340/13. – Заявл. 26.12.2011; Опубл. 20.08.2013, Бюл. № 23), которая включает 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.
Основными недостатками известной линии являются:
– невозможность реализации энергосберегающей технологии производства из-за необходимости фазового перехода влаги, находящейся в лузге и мучнистом сырье, для шоковой заморозки;
– не решает проблему обеспечения высокоэффективными комбикормами с высоким содержанием белка для различных групп сельскохозяйственных животных;
– не обеспечивает снижение себестоимости полнорационных комбикормов для сельскохозяйственных животных.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества полнорационных комбикормов за счет более высокого содержания белка, повышение качества получаемой высокобелковой добавки за счет очистки семян люпина от оболочки, наличие которой при дальнейшей переработке снижает пищевую ценность и повышает конверсию корма, а также за счет ввода жировитаминных добавок.
Поставленная задача достигается тем, что в технологической линии производства высокобелковых кормовых добавок, включающей нории, бункеры, шнековый питатель, магнитный сепаратор, экструдер, дробилку, смеситель, новым является то, что линия дополнительно снабжена аппаратом для баротермической обработки и центробежным шелушителем, последовательно установленными после просеивателя и магнитной колонки, а после бункеров для хранения зернового сырья с высоким содержанием белка (люпина, сои, рапса и др.) расположены шнековый питатель, пропариватель, кондиционер, экструдер, вакуумный напылитель, охладитель, бункерные тензометрические весы; смеситель; подсмесительный бункер; винтовой конвейер; измельчитель, установка для ввода жидких компонентов и парогенератор.
На фиг. 1 представлено объемно-планировочное изображение технологической линии производства высокобелковых кормовых добавок.
Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок включает в свой состав следующее оборудование: нории 1 и 20; приемный бункер 2; просеиватель 3; магнитную колонку 4; перекидные клапаны 5 и 17; аппарат для баротермической обработки 6; шелушильная машина 7; бункера 8 с электрическими задвижками 9 на выходе из них; производственный бункер 10; шнековый питатель 11; магнитный сепаратор 12; пропариватель 13; кондиционер 14; экструдер 15; измельчитель 16; напылитель 18; охладитель 19; производственные бункера 21 с электрическими задвижками на выходе из них; бункерные тензометрические весы 22; смеситель 23; подсмесительный бункер 24; винтовой конвейер 25; установка для ввода жидких компонентов 26 и парогенератор 27.
Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок из люпина (фиг. 1) включает следующие технологические операции:
- очистка исходного зерна (семян люпина, рапса, сои и т. п.) от посторонних примесей на просеивателе 3, установленном после приемного бункера 2;
- очистка зерна от металомагнитных примесей в магнитной колонке 4;
- обработка семян паром, подаваемым из парогенератора 27, в аппарате для баротермической обработки 6;
- отделение оболочки семян люпина на шелушильной машине 7;
- хранение очищенных семян люпина в производственных бункерах 8;
- очистка зерна от металломагнитных примесей в магнитном сепараторе 12;
- влаготепловая обработка зерна в пропаривателе 13;
- равномерное распределение влажности и температуры по всему объему зерновой массы в кондиционере 14;
- экструдирование зерновой массы в экструдере 15;
- измельчение экструдата в измельчителе 16;
- напыление жировитаминной добавки на поверхность экструдированных гранул в напылителе 18;
- охлаждение экструдированных гранул в охладителе 19;
- хранение охлажденных экструдированных гранул в бункерах 21;
- взвешивание определенных порций экструдированных гранул в бункерных тензометрических весах 22 и смешивание их с жировитаминными добавками в смесителе 23;
- выгрузка готовой высокобелковой кормовой добавки из смесителя 23 в подсмесительный бункер 24 и подача их с помощью винтового конвейера 25 на упаковку.
Белый и узколистный люпин широко применяют в качестве высокобелковой кормовой добавки. На кормовые цели используют только люпин, отвечающий требованиям ГОСТ Р 54632-2011 Люпин кормовой. Технические условия. Химический и аминокислотный состав зерна белого люпина приведен в таблице 1 [Рекомендации по практическому применению кормов из узколистного люпина в рационах сельскохозяйственных животных // Артюхов А.И., Ващекин Е.П., Ефименко Е.А., Кадыров Ф.Г., Менькова А.А. – Брянск: 2009].
Таблица 1. Химический (% на сухое вещество) и аминокислотный состав зерна белого люпина (в % к сырому протеину)
| Показатель | Зерно | Ядро (без оболочки) | Оболочка |
| Минеральные вещества и витамины | |||
| Кальций,% | 0,3 | 0,14 | 0,72 |
| Фосфор, % | 0,4 | 0,49 | 0,03 |
| Селен, мг/кг | 1,13 | 1,81 | 1,56 |
| Витамин Е, мкг/г | 23,11 | 28,89 | 57,74 |
| Каротиноиды, мкг/г | 25,54 | 31,9 | 1,65 |
| Аминокислоты | |||
| Лизин | 1,53 | 1,87 | 0,33 |
| Валин | 1,06 | 1,41 | 0,26 |
| Метионин | 0,38 | 0,34 | 0,05 |
| Изолейцин | 1,33 | 1,77 | 0,21 |
| Лейцин | 2,26 | 3 | 0,35 |
| Греонин | 1,09 | 1,38 | 0,18 |
| Фенилаланин | 1,26 | 1,49 | 0,21 |
| Гистидин | 0,75 | 0,97 | 0,14 |
| Аргинин | 2,92 | 3,87 | 0,22 |
| Глицин | 1,17 | 1,48 | 0,19 |
| Цистин | 0,47 | 0,47 | 0,1 |
| Метионин+цистин | 0,85 | 0,81 | 0,15 |
| Всего | 15,07 | 18,86 | 2,39 |
Кроме того, в качестве высокобелковой кормовой добавки используются продукты переработки сои, рапса и т. д.
Для снижения антипитательных веществ (главным образом, алкалоидов: люпанина, люпинидина, гидроксилюпанина и т.п.) в люпине используются малоалкалоидные сорта белого люпина (содержание алкалоидов менее 0,3 %) и безалкалоидные, которые содержат алкалоидов менее 0,025 %.
Сравнительный анализ кормовой ценности и химический состав зерна белого люпина, сои и соевого шрота приведен в таблице 2.
Таблица 2. Кормовая ценность и химический состав зерна белого люпина, сои и соевого шрота
| ОЭ, ккал/100 г | ОЭ, МДж/кг | Сырой протеин, % | Сырой жир, % | Сырая клетчатка, % | |
| Зерно люпина (в целом) | 251 | 10,51 | 39,9 | 7,23 | 11,5 |
| Ядро люпина | 284 | 11,89 | 46,2 | 8,52 | 2,39 |
| Оболочка люпина | 107 | 4,5 | 9,2 | 1,43 | 49,3 |
| Соя полножирная* | 365 | 15,27 | 38,5 | 19,4 | 5,5 |
| Шрот соевый* | 245 | 10,25 | 42 | 1,2 | 7,7 |
ОЭ - обменная энергия
* Справочные данные. Рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы (2009)
Оболочки зерна белого люпина составляют 14-19 % (таблица 3), поэтому их удаление позволяет поднять содержание белка в продукте до 50 % [Егоров И.А., Андрианова Е.Н., Цыгуткин А.С., Штеле А.Л. Белый люпин и другие зернобобовые культуры в кормлении птицы // Достижения науки и техники АПК. – 2010. – № 9].
Таблица 3. Физико-геометрические параметры люпина сорта «Дега»
| Показатель | Размерность | Среднее значение |
| Масса 1000 зерен | г | 260-380 |
| Ширина зерен | мм | 9,4 |
| Толщина зерен | мм | 4,4 |
| Доля оболочки (по массе) | % | 14-19 |
| Толщина оболочки | мм | 0,27 |
| Содержание белка в зерне | % | 35-40 |
| Содержание белка в ядре | % | 42-50 |
Химический состав оболочек приведен в таблице 4.
Затем сырье разделяется на семядоли и оболочку, которая впоследствии расщепляется на пищевые волокна. В семядолях наблюдается на 20–25 % больше белка, чем в целом зерне.
Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок (фиг. 1) работает следующим образом.
Таблица 4. Химический состав оболочек, %
| Пищевые вещества растительных оболочек | Люпин | Соя | Пшеничные отруби |
| Белки | 1,4 | 3,5 | 15,5 |
| Жиры | 1,82 | 0,9 | 3,2 |
| Углеводы, в том числе: | 86,8 | 87 | 53,8 |
| Целлюлоза | 44,78 | 42 | всего 9,62 |
| Гемицеллюлоза | 10,2 | 24,6 | |
| Пигнин | 23,2 | 10,5 | |
| Крахмал | 4 | 1 | |
| Сахароза | 3,4 | 4,5 | 8 |
| Глюкоза | 2,7 | 0,1 | - |
| Зола, % | 5,52 | 4,3 | 5 |
| Алкалоиды, % | 0,005 | - | - |
| Сухие вещества | 92,3 | 92,3 | 87,5 |
Исходное зерновое сырье (семена люпина) с помощью нории 1 подается в производственный бункер 2, из которого подается в просеиватель 3, где отделяются некормовые примеси. Из просеивателя 3 через магнитную колонку 4 с помощью перекидного клапана 5 семена люпина подаются по двум потокам: либо в аппарат для баротермической обработки 6, либо в бункера 8 для хранения. Зерновое сырье, не нуждающееся в отделении оболочки (рапс, соя), с помощью перекидного клапана 5 направляется в один из бункеров 8.
В аппарат для баротермической обработки 6 одновременно подается пар из парогенератора 27. В результате кратковременной обработки паром под давлением 0, 35 МПа и температурой 145 °С на поверхности оболочек семян люпина образуются микротрещины. Затем люпин подается в шелушитель 7, в котором шелушение люпина осуществляется направленным ударом зерновки о деку. Нешелушенные семена люпина поступают в центр вращающегося ротора, где зерна разгоняются до скорости 50-57 м/с и с этой скоростью ударяются о неподвижную деку. При этом происходит шелушение люпина, он подхватывается лопастями и отбрасывается на деку.
Затем прошелушенный продукт выводится из шелушителя 7 и направляется бункеры 8.
Из бункеров 8 с электрическими задвижками 9 на выходе из них шелушенное зерно подается в производственный бункер 10, из которого шнековым питателем 11 через магнитный сепаратор 12 направляется в пропариватель 13. Одновременно в пропариватель 13 подается пар из парогенератора 27. В пропаривателе 13 под воздействием пара зерновая масса подогревается и увлажняется. Пропаривание ведется в следующем режиме: давление пара – 0,3 МПа; температура пропаренной смеси – 80-100 °С; влажность пропаренной смеси – 20-21 %. Затем пропаренные зерна люпина или рапса направляются в кондиционер 14, а из него – в экструдер 15. Баротермическая обработка в экструдере 15 осуществляется при следующих параметрах: температура продукта на выходе из экструдера – 120-140 °С; давление в установке – до 7,0 МПа; время обработки – 4-5 с.
Экструдирование зернового сырья (люпин, рапс, сои и т.п.) обеспечивает кратковременную баровлаготепловую обработку, повышающую их питательную ценность за счет частичного гидролиза крахмала, обеспечения сохранности природных витаминов и улучшающее санитарное состояние.
Полученное экструдированное зерновое сырье (люпин, рапс, сои и т.п.) передается на измельчение в измельчитель 16, в котором экструдированный жгут измельчается до гранул определенного размера.
С помощью перекидного клапана 17 измельченные экструдированные гранулы подаются по одному из двух потоков: либо в напылитель 18, либо сразу в охладитель 19.
В напылитель 18 одновременно из установки для ввода жидких компонентов 26 подается жировитаминная добавка, которая равномерно распределяется не только по поверхности экструдированных гранул, но и частично впитываются внутрь микропор экструдированных гранул. Установка 26 включает в себя насос с приводом, комплекс измерительной и регулирующей аппаратуры и приборов, трубопроводную арматуру, позволяющие оператору с пульта управления задавать определенный расход жира, контролировать и, при необходимости, корректировать его.
Непосредственный ввод жидких компонентов осуществляется через коллектор с эжекторными соплами, расположенными вдоль всей длины напылителя 18, что позволяет вести обработку зернового сырья равномерно по всему его объему.
Экструдированные гранулы с жировитаминной добавкой подаются в охладитель 19, в котором продукт охлаждается до температуры не более чем на 10 °С выше температуры окружающей среды. Охлажденные экструдированные гранулы подаются в соответствующие бункеры 21.
Из производственных бункеров 21 с помощью электрических задвижек на выходе из них продукт подается в бункерные тензометрические весы 22, которые взвешивают определенную порцию продукта и направляют его в смеситель 23. В смеситель 23 одновременно может подаваться (в зависимости от рецептуры) жировитаминные добавки. Полученный продукт из смесителя 23 выгружается в подсмесительный бункер 24, из которого винтовым конвейером 25 направляется на дальнейшую упаковку или отгрузку потребителю.
В рационе ценных пород рыбы, поросят и цыплят целесообразно использовать люпино-рапсовый концентрат с люпином без оболочки с очень низким содержанием клетчатки.
Предлагаемая технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок имеет следующие преимущества:
– высокобелковые кормовые добавки позволят улучшить усвояемость комбикорма на 10-12 %, снизить до минимума антипитательные вещества, полностью удалить оболочку зерна;
– позволят повысить качество полнорационных комбикормов для сельскохозяйственных животных со сбалансированными по питательной ценности компонентами, способствующих росту привесов, сокращению сроков откорма и снижению конверсии корма.
Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок, включающая нории, бункеры, шнековый питатель, магнитный сепаратор, экструдер, дробилку, смеситель, отличающаяся тем, что линия дополнительно снабжена аппаратом для баротермической обработки исходного зернового сырья и центробежным шелушителем, последовательно установленными после просеивателя и магнитной колонки, а после бункеров для хранения зернового сырья расположены в технологической последовательности шнековый питатель, пропариватель, кондиционер, экструдер, вакуумный напылитель, охладитель, бункерные тензометрические весы; смеситель; подсмесительный бункер; винтовой конвейер; измельчитель, установка для ввода жидких компонентов и парогенератор.
