Технология получения активированной муки

Производство активированных кормов состоит из 2 этапов: измельчение зернового сырья до размеров кормовых частиц 200 мкм и гранулирование.

Для получения активированного корма необходимо иметь мельницу, гранулятор, сушилку, соединенные системой шнеков и транспортеров, передающих сырье поэтапно (Рисунок 2).

Рисунок 2 - Технологическая схема переработки отходов зернового производства:

1 — площадка загрузки; 3 — отсек хранилища исходного сырья; 2, 4 — нории; 5 — бункер-накопитель сырья; 6 — мельница МП-250; 7 — бункер приема активированной муки; 8 — гранулятор; 9 — вентиляционные шахты; 10 — приемная площадка для гранул; 11 — шнековая передача; 12 — бункер приема гранул; 13 — вентилятор; 14 — сетчатая платформа для подсушивания гранул

Исходное сырье из отсека хранилища зернового сырья 3 через норию 4 подается в бункер-накопитель 5, откуда поступает на мельницу 6. После измельчения мука поступает в бункер 7 для подачи в гранулятор 8. Гранулы из-под пресса - гранулятора падают на приемную площадку 10 с решетчатым дном, на которую подается холодный поток воздуха для охлаждения и подсушивания гранул. Готовые и подсушенные гранулы поступают в бункер 12, из него самотеком на сетчатую платформу 14, где подсушивается до 14 %-й влажности 13.

При измельчении сырья задача состоит в том, чтобы деструкция была максимальной, а затраченное на это время — минимальным. Это достигается путем открытия заслонки, регулирующей поступление сырья на мельницу (Таблица 9).

Таблица 9 – Влияние степени открытия заслонки на технологические показатели производства активированной муки из отходов зернового производства

Примечание. Соотношение фракций до 200 к свыше 200

Получить однородную по размеру частиц муку достаточно трудно. В случае размола исходного сырья при полном открытии заслонки в деструктурированной массе 50% частиц крупнее 200 мкм; 75%-е открытие заслонки позволяет почти на треть увеличить выход мелкой фракции 72-75 %; 50%-м открытием удается добиться еще большего процента выхода мелкой фракции: 81— пшеничные отруби, 84 — зерноотходы. Выход мелкой фракции при размоле зерноотходов был несколько выше, чем при работе с отрубями, что связано с морфологическими особенностями пшеничных отрубей и зерноотходов. Пшеничные отруби содержат на 2, 5-3, 0% больше сырой клетчатки, чем зерноотходы. При этом длинноволокнистые семенные оболочки отрубей, легкие по массе, хуже поддаются перемалыванию, чем семена округлой формы, составляющие большую часть зерноотходов.

При изучении свойств кормовых частиц нами было установлено, что питательная ценность и протеолитическая активность выше во фракциях с минимальными размерами частиц, однако переваримость питательных веществ активированных кормов, не разделенных на фракции, также была достаточно высокой. Оптимальным вариантом выбора представлялась мука из пшеничных отрубей с соотношением частиц корма 72: 28, из зерноотходов 75: 25, что обеспечивается 75%-м открытием заслонки.

При этой переработке отходов зернового производства временные затраты, связанные с потреблением электроэнергии и производительностью продукции, немногим уступают показателям при 100%-м открытии заслонки.

Активированную муку нецелесообразно рекомендовать к широкому использованию в животноводстве, так как отмечаются большие потери пылевидных частиц корма и физиологически сложно животным «ухватывать» корм. Получение гранул являлось реальной необходимостью, однако сам процесс промышленного гранулирования сопряжен с опасностью разрушения молекул незаменимых аминокислот, так как гранулообразование происходит под действием высоких температур и давления

Предварительная оценка гранулируемости активированной муки, полученной при разном открытии заслонки, показала, что при любой степени открытия заслонки полученная биомасса гранулируется «отлично», исходя из пятибалльной.

Дальнейшая работа проводилась с мукой, в которой соотношение тонкой к крупной фракций составляло в отрубях 72: 28, в зерноотходах — 75: 25%. При хорошей гранулируемости данной субстанции она выигрывает по показателям временных и технических потерь.

Технология получения активированных гранул

Второй этап – гранулирование, к этому процессу предъявляются особые требования. Здесь важно не только создать гранулы хорошего качества по форме, однородности и прочности, но и сохранить качественное состояние аминокислот, которые весьма чувствительны к жесткому термическому воздействию (Дмитроченко А.П. и др., 1974; Птак И., 1974; Таранов М.Т., 1976; Эрберсдоблер Г., 1980).

Критериями оценки получаемых гранул являлись показатели прочности, температуры и влажности их на выходе из матрицы. Отрабатывались технологические режимы получения гранул диаметрами 3—5—8 мм при разных скоростях подачи сырья и использовании разного объема холодной воды (20°С) в единицу времени.

Технологические условия производства гранул как из пшеничных отрубей, так и из зерноотходов во многом аналогичны. С технологических позиций лучшее качество гранул диаметром 3 мм можно получить при малых скоростях подачи сырья в гранулятор (25-30 об/мин) как при использовании воды в объеме 580 мл/мин, так и при увеличении его до 680 мл/мин. Однако во втором случае, при большем объеме воды, клейстеризация отмечается уже при скорости движения транспортера 35 об/мин. С позиций биологических требований наш интерес был направлен на снижение температуры, создающейся при трении матрицы. В случае приготовления гранул диаметром 3 мм больший объем воды способствует некоторому снижению температуры (на 4...8°С), но при этом повышается влажность гранул, что требует дополнительных затрат на сушку готового продукта.

Хорошие и отличные по прочности гранулы диаметром 5 мм удается получить в диапазоне скоростей подачи сырья от 25 до 35 об/мин, при этом влажность гранул низкая (16-17%), температура гранул 60...86°С независимо от объема воды.

Соответствие как технологическим, так и биологическим требованиям лучше всего реализуется при изготовлении гранул активированного корма диаметрами 5-8 мм. При этом диапазон скоростей, от которых зависит производительность труда, при объеме воды 580 мл/мин 25-40 об/мин, а при объеме воды 680 мл/мин увеличивается до 50 об/мин, температура на выходе варьирует от 40 до 78°С, влажность получаемых гранул 14-23, 5%.

Выход готовых гранул в единицу времени по массе полностью зависит от скорости подачи активированного сырья: чем выше скорость, тем больше производительность. Однако это должно согласовываться с требованиями, предъявляемыми к качеству гранул. Можно утверждать, что для получения гранул отличного и хорошего качества разного диаметра требуются разные режимы. Так, при использовании объемы воды 680 мл/мин и скорости 25-30 об/мин удается получить за 1 ч работы 96 кг активированных гранул диаметром 3 мм; при 25-40 об/мин — 132 кг гранул диаметром 5 мм; при 45-50 об/мин — 156 кг гранул диаметром 8 мм.

Предлагаемая технология производства активированных кормов из отходов зернового сырья содержит два отличительных момента от принятого в комбикормовой промышленности производства гранул.

Первый состоит в подготовке исходного сырья путем тонкого помола (до 200 мкм), что в дальнейшем способствует лучшей «атакуемости» корма протеолитическими ферментами желудочно-кишечного тракта животных за счет увеличения площади контакта «субстрат-фермент».

Второй положительный момент заключается в том, что при гранулировании используется холодная вода (20°С) вместо пара. С биологических позиций жесткое физическое воздействие оказывает негативное влияние на молекулы аминокислот, а также витамины и биологически активные вещества. При рекомендуемой технологии этого удается избежать, либо свести к минимуму негативные последствия.

Экономическая эффективность производства активированного корма

Затраты на производство 1 т активированной муки, получаемой из зерноотходов отражены в Таблица 10.

Таблица 10 –Экономичность производства активированной муки

При производстве активированной муки с оптимальным соотношением мелкой и крупной фракций (75: 25) общие затраты на получение 1 т составляют 456 руб. Приняв эту муку за основу для производства гранул и параметры временных и энергетических затрат при получении гранул разного диаметра, представляем затраты, связанные с приготовлением гранул активированного корма в Таблица 11.

Таблица 11 – Экономичность производства гранул активированного корма

Установлено, что наиболее экономично производство крупных гранул диаметром 8 мм, несколько ниже показатель рентабельности производства гранул диаметром 5 мм, еще ниже диаметром 3 мм (287, 8; 257, 0 и 187, 4% соответственно). Стоимость гранул находится в прямой зависимости от их размера: 3 мм — 1600, 8 руб., 5 мм — 1288, 1 руб., 8 мм — 1186, 3 руб. При возможности замены дорогостоящего зерна фуражной пшеницы мукой или гранулами активированного корма можно ожидать существенного повышения рентабельности производства животноводческой продукции.

Моделирование технологических процессов производства активированных кормов

На основе экспериментальных данных технологии переработки отходов зернового производства разработана логическая модель технологических процессов получения активированных кормов.

В качестве целевой функции состояния каждого звена технологической линии предлагается использовать свертку:

, (1)

где , - весовые коэффициенты по пшеничным отрубям и зерноотходам соответственно, а и – частные показатели заполнения объемов пшеничных отрубей и зерноотходов. В частности, при , получаем загрузку линии пшеничными отрубями, при , – зерноотходами.

Обозначим через интенсивность переходных процессов: – интенсивность переноса сырья из звена в звено , – интенсивность переноса сырья из звена в звено , …, – интенсивность переноса сырья из звена в звено .

Обозначим через состояние звена: функцию состояния звена , то есть массу сырья находящегося в звене в момент времени , – функцию соответствия звена в момент времени , …, – функцию состояния звена в момент времени .

Предлагаемая аналитическая модель основана на аппарате теории переходных процессов А.Н. Колмогорова (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема технологических процессов производства активированных кормов

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

, (6)

, (7)

, (8)

. (9)

В момент времени полагаем, что масса сырья накопленная во всех звеньях равна нулю:

, (10)

, , , (11)

, , , (12)

. (13)

Система дифференциальных уравнений (2)-(9) с параметрами , и заданных начальных условиях (10)-(12) образуют задачу Коши.

Функция моделирует количество массы сырья в момент времени при открытии заслонки на . Методом вычисленного эксперимента при различных значениях рассчитаны зависимости выхода активированной муки для варианта пшеничных отрубей (Рисунок 4) и варианта зерноотходов (Рисунок 5).

В результате расчетов установлено, что теоретическое значение 99, 013% выхода активированной муки из зерновых отрубей при и (аналогично при и ) отличается от значения 99, 000%, полученного в опыте не более, чем на 5%.

В случае размола зерноотходов при выход муки 99, 983% отличается от значений полученных в опыте 100, 000% не более, чем на 5%; аналогично при и (Рисунок 4, Рисунок 5).

Рисунок 4 - Зависимость выхода активированной муки из

пшеничных отрубей от степени открытия заслонки

Рисунок 5 - Зависимость выхода активированной муки из

зерноотходов от степени открытия заслонки

Следовательно, предложенную аналитическую модель можно использовать в прогнозных целях.

С учетом экспертной оценки выбрано значение , обеспечивающее эффективный технологический режим активирования отходов зернового производства.