Blog

Экструзионные технологии в производстве кормов. Е. Бармашин, В. Новик

Создание прочной кормовой базы является одним из приоритетных направлений в развитии животноводства и увеличении животноводческой продукции, что актуально сейчас, при надвигающемся продовольственном кризисе в мире. Решение этой задачи связано с поиском новых источников кормового сырья и внедрением в кормопроизводство высоэффективных технологий и оборудования для углубленной его переработки с целью повышения качества кормовых продуктов.

Одним из наиболее эффективных способов модификации свойств кормов, осуществляемых за счет глубинных структурних изменений в материале, является обработка кормового сырья в экструдерах специальной конструкции.

В настоящее время опыт промышленного применения экструзионного оборудования для обработки кормового сырья в странах бывшего СССР практически отсутствует. Отсутствует и нормативно-технологическая база, определяющая требования к кормовым продуктам и к их скармлениванию сельскохозяйственным животным.

Сотрудниками научно-производственной фирмы «ЭТО», на протяжении более двадцати лет накоплен значительный опыт в создании экструзионного оборудования. Этот опыт успешно используется при проведении исследований, разработке и внедрении экструзионных технологий и оборудования для кормопроизводства в целях повышения качества и кормовой ценности комбикормов и их компонентов, а также создании образцов оборудования для кормопроизводства в целях повышения качества и кормовой ценности комбикормов и их компонентов и создании нових продуктов с потенциально ценными кормовыми свойствами.

В основе нових подходов – значительное повышение интенсивности воздействия на перерабатываемый материал основных факторов процесса экструзии: температуры, давления, сдвиговых нагрузок, что достигается за счет особенностей конструкции рабочих органов и оптимизации технологических параметров. При этом обеспечиваются глубокие структурные преобразования как углеводного, так и белкового комплексов сырья, повышается перевариваемость при сохранении ценных составляющих корма. Высокая температура и давление, которые реализуются в экструдоре, обеспечивают не только повышение качества кормового продукта при переработке полноценного кормового сырья, но и дают возможность использовать для скармливания некондиционное кормовое сырье, требующее стериализации (бакзагрязненное, плесневелое), детоксикации и деалкалоизации (соевые или хлопковые шроты).

Технологические возможности экструзионного оборудования позволяют шире использовать источники сырья, в том числе отходы растениеводства (шелуху зерновых и подсолнечника, кукурузные стержни и др.) и богатые белками отходы пищевых, мясних и кожевенных производств (мелассу, послеспиртовую барду, масляные фузы, кожевенную обрезь, мездру и др. отходы). При этом обнаружено в ходе эксперементальных исследований повышение поглотительной способности большинства наиболее распространеных растительных отходов таких, как подсолнечная лузга, шелуха зерна и т.д., после эксрузионной обработки, дает возможность использовать их в качестве носителей некоторых трудноперевариваемых жидких отходов, обладающих ценными питательнымии свойствами, создавая на их базе сбалансированные, высокопитательные и легкоперевариваемые кормове смеси.

Высокие показатели качества экструдированных продуктов, в том числе кооффициенты перевариваемости, стерильность, сорбционные свойства и т.д., а также эффективность их использования при откорме сельхозхозяйственных животных (приросты веса, выживаемость молодняка и др.) подтверждены в результате исследований, проведенных в специализированных институтах агропромышленного комплекса Украины.

Опыты, проведенные на эксперементальном экструдоре, подтвердили возможность резкого повышения переваримости как отдельных компонентов корма (пшеница на 18%; горох на 30%; шрот подсолнечный-на 11%; отруби пшеницы – на 14%; и т.д.), так и кормовых смесей (комбикорм для рыб марки К-3М-на 17%). При проверке аминокислотного состава комбикорма К-3М до и после переработки установлено, что состав и количество аминокислот в экструдированном продукте практически не изменились. Высокие питательные свойства комбикорма экструдированного подтверждены опытами при вскармливании его годовалым карпикам. Повышение переваримости и придание корму заданной плотности позволили в опытной группе повысить выживаемость молодняка на 19%, и почти на 25% снизить расход корма на единицу привеса.

Все результаты проведенных исследований были использованы при разработке и изготовлении линии для выпуска спецкормов повышенного качества, используемых при откорме молодняка сельхозживотных, рыбы, птицы ранних сроков. Линия создана на базе 120мм экструдера и рассчитана на производительность 300-500 кг\час комбикормов при удельных энергозатратах 0.1- 0.2 квт.час/кг. Линия может производить комбикорм в виде гранул заданной формы, размера, плотности; негранулированным – в виде порошка или крошки. Сыпучие композиции комбикормов – зерно, шроты и т.д. перед загрузкой в линию не требуют предварительного дробления.

Дальнейшие исследования технологических возможностей интенсивной термомеханической обработки в экструзионных линиях были связаны с проблемами утилизации мало используемых отходов предприятий пищепрома и растениеводства. Преимущества экструзионной технологи позволяют использовать отходы растительного сырья, содержащие високий процент клетчатки, которые из-за низкой питательности и плохой перевариваемости не находят применения в кормопроизводстве. Объемы отходов, относящихся к указанной группе, достигают на предприятиях такой величины, что создают повышенную пожарную опасность. Речь идет об отходах типа подсолнечной лузги, суточный объем которой на маслозаводе средней мощности составляет не менее 300 тонн, гречневой шелухи, шелухи ячменя и проса, кукурузных кочерыжках, шелуха хлопковых коробочек. В процессе переработки в экструзионной линии, одновременно с перевариваемостью, растительные отходы приобретают способность поглощать вязкие жидкости в количествах, намного больших, чем в таких же отходах после измельчения в дробилках. Так, для примера, 1 кг экструдированой подсолнечной лузги способен поглотить от 1.5 до 2.0 кг упаренной послеспиртовой мелассной барды, а ее переваримость увеличивается с 13% до 28%. Последнее обстоятельство позволяет рекомендовать экструзионное оборудование для включения в технологические линии, предназначенные для утилизации жидких отходов предприятий пищевой промышленности – мелассы, барды, пивной дробины, гидратационных отходов. Ресурсы этих отходов, содержащих ценные кормовые вещества-белки, углеводы, жиры, витамины, микроэлементы, исчисляются миллионами тонн, но из-за неудобств, связанных с повышенной адгезией и вязкостью, в производстве кормов используется лишь небольшая их часть. Остальное накапливается на прилегающих к заводам территориях. Серьезность проблемы можно проиллюстрировать следующим примером: годовой объем послеспиртовой барды в Украине составляет около 3 млн тонн. На спиртових заводах она сливается в пруды-накопители, загрязняя воздух и грунтовые воды. При этом барда является высокопитательным кормовым сырьем, она содержит до 26% протеина, витамины группы В, микроэлементы.

Разработанная фирмой «ЭТО» технология приготовления кормовых продуктов из жидких высокопитательных отходов пищепрома путем смешения их с экструдированными отходами растениеводства, выполняющих роль наполнителя-носителя, открывает возможность вовлечения в кормопроизводство значительных сырьевых ресурсов. Одновременно это позволит улучить экологическую ситуацию на предприятиях пищевой промышленности.

Кормовые добавки, произведенные из отходов растениеводства, обогащенные отходами пищепрома по экструзионной технологи, содержат от 8 до 18% протеина, до 30% деструктурированной клетчатки, ценные минеральные составляющие, биологически активные вещества, витамины и, по оценке Института кормов НАН Украины г. Винница, эти добавки в рационе крупного рогатого скота могут заменить до 10 % зерна пшеницы.

Отдельно следует отметить о способности некоторых видов растительных отходов после экструзионной обработки активно поглощать соли тяжелых металлов. Анализ, выполненный Институтом сорбции и проблем эндоэкологии НАН Украины, установил, что показатель относительной адсорбции экструдированной гречневой шелухи увеличивается по сравнении с неэкструдированной в 3-5 раз, а введение 10% ее в раствор стронция-90 с активностью 10 Ки\л снижает активность почти в 100 раз. В отличие от традиционно используемых в животноводстве минеральных сорбентов, содержание которых в рационе кормления не может превышать 1-2 %, органические сорбенты не имеют ограничений по срокам употребления, а их содержание в кормах может достигать 10%. Учитывая, что упомянутые выше концентрации радионуклоидов и удельные расходы используемого растительного сорбента близки к реально возможным в рационах кормления сельхозхозяйственных животных, кормовые добавки, произведенные из растительных отходов, обогащенных отходами пищепрома, могут использоваться в качестве профилактических высокопитательных добавок, одновременно способных выводить радионуклоиды из организма животных, с целью получения экологически чистой животноводческой продукции в условиях загрязнения окружающей среды.

На основе разработанной фирмой «ЭТО» технологи была реализована технологическая схема производства кормових добавок из упаренной мелассной послеспиртовой барды, предусматривающей ее нейтрализацию и смешивание с экструдированными отходами растениеводства (подсолнечной лузгой, кукурузными кочерыжками т др.).

Учитывая постоянный дефицит белкового сырья и его дороговизну в Украине, особый интерес представляет разработанная фирмой «ЭТО» экструзионная технология производства протеиновых кормовых добавок из отходов мясных, кожевенных, меховых производств и птицефабрик (мездра, краевые участки шкур, шерсть, перья и т.д). Значительна часть этих отходов, содержащих дефицитный белок, попадает на свалки, загрязняя окружающую среду. В нативном состоянии колаген и кератин, составляющие белковую основу этих отходов, плохо переваривается ферментами желудочно-кишечного тракта. Существующие котловые технологии переработки этих отходов в белковые кормовые добавки используют только коллагенсодержащее сырье, энергоемки и связаны с потерями белка.

В основе новой технологи управляемый процесс гидролиза сложных белковых молекул под воздействием температуры, давления и сдвига, реализуемых в присутствии воды в рабочих каналах экструдера за счет принципиальных особенностей геометрии рабочих органов и оптимизации технологического процесса.

Получаемые кормовые добавки содержат от 82-89% протеина, характеризуються високим уровнем переваримости (до 95% «in vitro”». Продуктивность и среднесуточные привесы при откорме сельхозживотных на 10-12% превышают показатели в контрольних группах. Преимущество новой технологи – возможность переработки кератиносодержащих отходов шкур сельхозживотных с високим содержанием волоса; минимальные потери протеина в процессе получения добавки, стерильность и длительный срок ее хранения.

Положительные результаты проведенных фирмой «ЭТО» работ, подтверждают широкие возможности экструзионных линий как инструмента модификации структуры и свойств перерабатываемых органических материалов, высокую эффективность и перспективность экструзионных технологий в кормопроизводстве.

Авторы

• Евгений Бармашин – директор научно-производственной фирмы “ЭТО”, Украина, г. Киев, т.: +38 (050) 414-12-75.
• Валерий Новик – технолог научно-производственной фирмы “ЭТО”, Украина, г. Киев, т.: +38 (067) 508-64-95 .