student
Russian Federation
GRNTI 12.01 Общие вопросы науковедения
Odnoy iz nasuschnyh problem agropromyshlennogo kompleksa yavlyaetsya vnedrenie effektivnyh metodov pererabotki vtorichnogo syr'ya. Na segodnyashniy den' osnovnuyu massu biologicheskih otho-dov utiliziruyut, hotya bol'shaya chast' etih othodov zakonodatel'no zapreschena k zahoroneniyu. Bio-logicheskie othody predstavlyayut soboy cennoe vtorichnoe syr'e, kotoroe mozhno ispol'zovat' kak ishodnyy material dlya proizvodstva kormov. Odnako, uroven' promyshlennoy pererabotki vtorich-nogo syr'ya v pischevoy promyshlennosti sostavlyaet okolo 20 %. Analiz tehnologiy pererabotki biologicheskih othodov v korma pokazal, chto naibolee effektivnym metodom yavlyaetsya ekstruziya. Ispol'zovanie ekstruzionnoy tehnologii pozvolyaet pererabatyvat' biologicheskie othody v pro-myshlennyh masshtabah bez zagryazneniya okruzhayuschey sredy, udeshevit' proizvodstvo kormov, uluch-shit' ih usvoyaemost' i steril'nost'.
biologicheskie othody, pererabotka, ekstrudirovannye korma
животных, допущенные органами ветеринарного надзора к пе-реработке.
На сегодняшний день основную массу биологических отходов утилизируют, хотя большая часть этих отходов законодательно запрещена к захоронению. При разложении биоотходы выделяют токсичные и дурно пахнущие вещества, а также служат питательной средой для различной вредной микрофлоры – микроскопических грибов и бактерий, заражающих почву, воздух, грунтовые воды и водоемы.
Биологические отходы представляют собой ценное вторичное сырье, которое можно ис-пользовать как исходный материал для производства кормов. Однако уровень промышлен-ной переработки вторичного сырья в пищевой промышленности составляет около 20 %.
В этой связи актуальным является изыскание новых способов переработки биологических отходов.
Традиционные технологии
Существует технология производства из отходов мясокостной, рыбной и прочей муки. Мука получается в результате длительной варки измельченных отходов в вакуумных гори-зонтальных котлах с последующими сушкой и измельчением. Такая технология имеет свои достоинства (утилизация отходов и получение кормовой добавки) и недостатки (высокий уровень энергозатрат, дополнительная нагрузка на водоочистные сооружения и низкая эко-логическая безопасность из-за образования стоков и газовых выбросов). Кроме того, прибав-ка в весе животного или птицы зависит не только от содержания сырого белка в корме, а и от степени его усваиваемости. По данным, доля легко усваиваемой формы белка в мясокостной муке не превышает 40 %. Оставшаяся часть из-за длительной варки переходит в трудно рас-щепляемую форму и, в конечном счете, увеличивает не привес, а выход навоза, тем самым усугубляя проблему его утилизации.
В последнее десятилетие российская комбикормовая промышленность стала переходить на грануляцию кормов. Но поскольку процесс грануляции идет лишь при 80–90 градусах, то, в отличие от экструдированных кормов, крахмал в легко перевариваемые сахара не перево-дится. По сравнению с экструдированными кормами гранулированные имеют более низкую перевариваемость и меньшую стерильность.
Экструдированные корма нового поколения
Большинство стран с высокотехнологичным сельским хозяйством перешли на производ-ство кормов нового поколения с использованием технологий экструдирования. Экструзион-ная переработка позволяет удвоить питательную ценность корма, благодаря чему растет привес скота и увеличиваются надои, а заболеваемость и случаи внезапной гибели животных резко снижаются. При экструзии биологических отходов сырье за счет сухого трения под-вергается кратковременному воздействию высоких давления и температуры. Такой метод позволяет получить корма, имеющие высокую усвояемость. Конечный продукт, или экстру-дат, по сути, представляет собой растительный корм, обогащенный белками и жирами в мак-симально перевариваемой форме. Высокая рабочая температура позволяет получать практи-чески стерильный продукт. При использовании экструдированных кормов усвояемость пищи увеличивается почти на 40 %. Надои, среднесуточные привесы, яйценоскость и размеры яиц увеличиваются в среднем на 25 %. Кроме того, в результате использования экструдирован-ного корма снижается общее потребление пищи и почти в два раза уменьшается число желу-дочно-кишечных заболеваний.
Технология экструзионной переработки
В основе работы экструдера лежит выдавливание первичного сырья при высоких давле-нии и температуре, образующихся за счет сухого трения, через специальные формы в стволе экструдера, называемые «формующими фильерами». В стволе экструдера последовательно проходят операции перемешивания, сжатия, измельчения, нагрева, варки, стерилизации и формования конечного продукта. В экструдере есть несколько рабочих зон. Из зоны загрузки сырье перемещается в зону пластикации, где температура повышается до 80–130°С, а давле-ние увеличивается. Затем на получившуюся однородную массу вновь действует давление (до 50 атмосфер) и повышенная температура (до 100–150 °С), и желеобразная масса продавлива-ется через матрицу с фильерой. Когда масса выходит из фильеры экструдера, давление сразу же падает и влага мгновенно испаряется из продукта.
Готовый продукт имеет пенистую структуру. Благодаря жесткой термической обработке и высокому давлению клетки микроскопических грибов и бактерий погибают, что обеспечива-ет стерильность продукта и продолжительность хранения. Особенность экструзионной тех-нологии: необходимо, чтобы исходная влажность сырья не превышала 25–30 %. Поэтому из-мельченные отходы смешивают с сухим растительным наполнителем в соотношении один к трем или один к пяти.
В результате масса конечного продукта в три – пять раз больше массы исходных биоотхо-дов, а содержание белка в экструдате не намного выше, чем в растительном наполнителе. Обычно наполнителем является фуражное зерно, но можно также использовать некондици-онное зерно и зерновые отходы (отруби), жмых и тому подобное.
Технологическую линию экструзионной переработки отходов можно спроектировать прак-тически на любую производительность. Полный технологический процесс состоит из:
1) измельчения;
2) смешивания измельчённой массы в определённой пропорции с растительным напол-нителем;
3) экструзии смеси;
4) охлаждения;
5) затаривания.
Для получаемого продукта (белковой кормовой добавки) характерны:
• содержание протеина — 14-20% (в зависимости от вида перерабатываемых отходов и растительного наполнителя);
• высокая усвояемость (порядка 90%);
• обменная энергия — 290-31 0 ккал в 100 г;
• бактериальная чистота — не более 20 тыс. ед. (при норме 500 тыс. ед.);
• влажность — не выше 14%;
• длительный срок хранения — не менее 6 месяцев.
Себестоимость получаемого продукта определяется в основном стоимостью наполнителя. При этом энергозатраты на переработку 1 кг биологических отходов не превышают 80 копе-ек, тогда как при переработке в котлах-утилизаторах — не ниже 4 рублей.
Использование экструзионных технологий позволяет:
• интенсифицировать производственный процесс;
• снизить энергозатраты (кроме электроэнергии для обеспечения технологического процесса не нужны другие энергоносители: газ, пар, горячая вода);
• уменьшить трудовые затраты;
• повысить степень использования сырья;
• улучшить усвояемость продуктов;
• снизить микробиологическую обсеменённость продуктов;
• уменьшить загрязнение окружающей среды (отсутствуют выбросы в атмосферу, сто-ки и вторичные отходы).
В настоящее время линии по переработке отходов на основе предлагаемой российской технологии установлены в ряде птицеводческих, животноводческих и звероводческих хо-зяйств разных регионов России и Белоруссии. Эксплуатация их подтверждает указанные выше параметры кормового продукта. В ближайшее время будет запущена линия на Брат-ской птицефабрике. Потенциально возможные доходы хозяйств от использования кормовых добавок, полученных из собственных биологических отходов, могут быть сравнимы с дохо-дами от реализации основных продуктов производства.
Таким образом, анализ технологий переработки биологических отходов в корма показал, что наиболее эффективным методом является экструзия. Использование экструзионной тех-нологии позволяет перерабатывать биологические отходы в промышленных масштабах без загрязнения окружающей среды, удешевить производство кормов, улучшить их усвояемость и стерильность.
1. Ekologiya [Elektronnyy resurs]. - Rezhim dostupa: https://www.profiz.ru/eco/12_2016/proekt_zahoronenie/
2. Ekologiya [Elektronnyy resurs]. - Rezhim dostupa: http://greenologia.ru/othody/biologicheskie/korma-iz-othodov.html
3. Popkov N. A. O proizvodstve kombikormov v Respublike Belarus'/ N. A. Popkov, V. M. Golushko// Zootehnicheskaya nauka Belarusi: sb. nauch. tr. - Zhodino, 2013. - T. 48, ch. 1. - S. 219-229.
4. Metody pererabotki pischevyh othodov [Elektronnyy resurs]. - Rezhim dostupa: http://vtorothodi.ru/pererabotka/pererabotka-pishhevyx-otxodov
5. Magomedov G. O. Ekstruzionnaya tehnologiya pischevyh produktov/ G.O. Magomedov [i dr.] // Pischevaya promyshlennost'. 2003. - №12.
6. Promyshlennost' Rossii [Elektronnyy resurs]. - Rezhim dostupa: http://hromax.ru/pererabotka_biologicheskih_othodov.html
