Устройство для определения влагопоглощения кормов

Полезная модель относится к оборудованию для исследования влажности сыпучего материала, в частности предназначенного для измерения влажности зерна сельскохозяйственных культур, в том числе овса, ржи и ячменя, может быть использована для научных исследований по кормопроизводству, зоогигиене, биологической химии и физике, а также в учебном процессе при проведении практических и лабораторных работ.
Важным свойством зернового корма является влагопоглощение, т.е. свойство зерна впитывать и удерживать воду. В зоогигиенических исследованиях характеризуется количеством воды, поглощаемой сухим кормом (Гигиено-токсикологическая и ветеринарно-санитарная экспертиза кормов / А.Ф. Кузнецов, В.Г. Тюрин, В.Г. Семенов [и др.]; под редакцией А.Ф. Кузнецова.- СПб.: Лань, 2020. - 508 с.). Влажность кормов (содержание воды) колеблется в высоких пределах от 5 до 95%, в зерновых кормах содержание влаги колеблется в пределах 12-14% (Макарцев Н.Г. Кормление сельскохозяйственных животных / Н.Г. Макарцев. - 4-е изд., испр. и доп.- Калуга: Ноосфера, 2017. - 640 с.). В процессе хранения высокая влажность зерновых кормов способствует развитию микроорганизмов, активирует ферментные процессы и ведет к скорой порче кормов, делая их опасными для питания животных (Хохрин С.Н. Кормление животных с основами кормопроизводства: Учебник / С.Н. Хохрин, К.А. Рожков, И.В. Лунегова. - СПб.: Проспект Науки, 2016. - 480 с.).
Известно устройство для определения влагопоглощения материалов (а.с. 104105), при котором используется ареометр, погруженный в мерный цилиндр, верхняя часть которого отличается тем, что чаша выполнена в виде полого цилиндра диаметром равным диаметру внутренней стенки мерного цилиндра с возможностью свободного перемещения по вертикальной оси в плоскости цилиндра. Известное устройство имеет простую конструкцию, что обеспечивает относительную простоту процесса измерения, однако конструктивные особенности данного устройства не позволяют обеспечить достаточную простоту измерения влажности сыпучего материала, в частности зерна. Существенным недостатком описанного устройства является конструктивное несовершенство и неустойчивость ареометра в мерном цилиндре. При этом нагруженная веществом чаша на ареометре не является устойчивой структурой и вследствие перевеса пытается отклониться от вертикальной оси, задев стенки мерного цилиндра, что создает неудобства при работе и не дает добиться достаточной точности измерений.
Близким по технической сущности к заявленному является устройство для определения влагопоглощения кормов (ПМ 203641), состоящее из мерного цилиндра с крышкой и с расположенным в нем ареометром со шкалой, в верхней части которого расположена цилиндрическая чашка для кормов, отличающееся тем, что в месте расположения цилиндрической чашки на внутренней поверхности мерного цилиндра установлены две полусферические направляющие, внутренний диаметр которых равен наружному диаметру цилиндрической чашки, а их длина равна длине шкалы ареометра.
Основным существенным недостатком описанного устройства является то, что цилиндрическая чаша, предназначенная для размещения исследуемого корма, выполнена без перфорации. Данное обстоятельство значительно замедляет восприятие влаги из среды исследуемым кормом, что значительно снижает качество и оперативность выполняемого исследования.
Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом полезной модели является упрощение процесса измерений с повышением точности и производительности измерений, за счет конструктивных особенностей устройства для определения влагопоглощения кормов.
Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для определения влагопоглощения кормов состоит из мерного цилиндра с крышкой и с расположенным в нем ареометром со шкалой, в верхней части которого расположена цилиндрическая чашка для кормов, а в месте расположения цилиндрической чашки на внутренней поверхности мерного цилиндра установлены две полусферические направляющие, внутренний диаметр которых равен наружному диаметру цилиндрической чашки, а их длина равна длине шкалы ареометра, отличающееся тем, что цилиндрическая чашка для кормов выполнена перфорированной.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - общий вид устройства; на фиг 2 - вид А; на фиг. 3 - изменения влажности зерна кормового овса.
Устройство для определения влагопоглощения кормов состоит из мерного цилиндра 1 с крышкой 6 и с расположенным в нем ареометром 2 со шкалой 7, в верхней части которого расположена цилиндрическая чашка для кормов 3 выполненная перфорированной 5, при этом в месте расположения цилиндрической чашки 3 на внутренней поверхности мерного цилиндра 1 установлены две полусферические направляющие (4), внутренний диаметр которых равен наружному диаметру цилиндрической чашки 3 выполненной перфорированной 5, а их длина равна длине шкалы 7 ареометра 2. Наличие двух полусферических направляющих 4, установленных в месте расположения цилиндрической чашки 3 на внутренней поверхности мерного цилиндра 1 позволяет последней без перекосов перемещаться внутри устройства вдоль шкалы 7 ареометра 2.
Гигроскопичность кормов имеет большое значение при их хранении, так как сорбционные свойства кормов отражают способность поглощать из окружающей среды пары воды и при известных условиях выделять их в окружающую среду (десорбция). Зерно считается сухим при влажности - 13-14%, средней сухости при 14,1-15,5%, влажным при 15,6-17% и сырым при содержании благи более 17%. (Гигиено-токсикологическая и ветеринарно-санитарная экспертиза кормов / А.Ф. Кузнецов, В.Г. Тюрин, В.Г. Семенов [и др.]; под редакцией А.Ф. Кузнецова.- СПб.: Лань, 2020. - 508 с.).
2
2
Жизнедеятельность зерна, представляющего собой автономные живые системы, невозможна без дыхания - диссимиляции органических веществ и окисления молекул запасных веществ до СО, НО и энергии. (Скопичев В.Г. Физиология растений и животных / В.Г. Скопичев. - СПб.: Проспект Науки, 2019. - 368 с.). Активный обмен влаги между воздухом и зерном прекращается, когда парциальные давления водяного пара в воздухе и над зерном равны. В этом случае наступает состояние динамического равновесия (Гигиено-токсикологическая и ветеринарно-санитарная экспертиза кормов / А.Ф. Кузнецов, В.Г. Тюрин, В.Г. Семенов [и др.]; под редакцией А.Ф. Кузнецова.- СПб.: Лань, 2020.- 508 с.). Следовательно, можно предположить, что перфорация цилиндрической чашки (3) позволит увеличить обмен между воздухом и зерном во всей находящейся массе продукта внутри данной емкости.
Для кормовых целей широко используется зерно овса, ржи и ячменя (Макарцев Н.Г. Кормление сельскохозяйственных животных / Н.Г. Макарцев. - 4-е изд., испр. и доп.- Калуга: Ноосфера, 2017. - 640 с.). Качество зерна поставляемого на кормовые цели регламентируется для овса - ГОСТ Р 53901-2010 «Овес кормовой. Технические условия»; ржи - ГОСТ Р 54079-2010 «Рожь кормовая. Технические условия»; ячменя ГОСТ Р 53900-2010 «Ячмень кормовой. Технические условия». Зерно данных кормовых растений было использовано для проведения опытов.
Подготовка к работе на устройстве, работа на нем и его обслуживание осуществляются в соответствии с общепринятыми при проведении подобных исследований методами (Росин И.В. Общая и неорганическая химия в 3 т. Т. 1. Общая химия: учебник для вузов / И. В. Росин, Л. Д. Томина. - Москва: Издательство Юрайт, 2020. - 426 с.).
Устройство для определения влагопоглощения кормов используют следующим образом. Сухой и чистый мерный цилиндр 1 заполняется дистиллированной водой, имеющей температуру 27,5°С. Образец исследуемого зерна (овес, рожь, ячмень) помещают в цилиндрическую чашку 3, выполненную перфорированной 5, вес зерна подбирается таким образом, чтобы при погружении в воду верхняя часть ареометра 2 и шкала 7, градуированная от 0 до 50 в процентах водопоглощения находились в воздухе, а нижняя часть ареометра 2 не касалась дна мерного цилиндра 1, при этом верхняя часть ареометра находилась между двух полусферических направляющих 4, установленных в месте расположения цилиндрической чашки 3 на внутренней поверхности мерного цилиндра 1. Количество исследуемого корма в цилиндрической чашке 3 для кормов, выполненной перфорированной 5 должно быть таким, чтобы ареометр 2 погрузился в дистиллированную воду до нулевого деления на шкале 7. Далее ареометр 2 опускают вертикально в прозрачный мерный цилиндр 1, наполненный дистиллированной водой и закрывают сверху сухой и чистой крышкой 6 того же материала. В результате увлажнения образца исследуемого корма парами дистиллированной воды вес корма увеличивается, вследствие чего ареометр 2 дополнительно погружается в дистиллированную воду. Степень погружения ареометра 2, определяемая по шкале 7, количественно характеризует влагопоглощение исследуемого корма (овес, рожь, ячмень), расположенного в цилиндрической чашке 3 для кормов выполненной перфорированной 5.
Результаты исследований измерения влажности зерна (овес, рожь, ячмень), выполненные на устройстве для определения влагопоглощения кормов представлены в таблице. Опыт проведен в двух вариантах, отличающихся конструктивными особенностями цилиндрической чашки 3 для кормов, в первом варианте она выполнена перфорированной (опыт), а во втором варианте без перфорации (контроль). Из данных таблицы и графика (фиг. 3), построенном для кормового овса наглядно видно, что в зерне, размещенном в цилиндрической чашке 3 для кормов, имеющей перфорацию (опыт), намного активнее идет процесс поглощения влаги из воздушной среды зерном, чем в чашке без перфорации (контроль). Опытные данные позволяют оценить гигроскопичность исследуемого зерна уже через 18 часов, в то время как в контрольной группе, где перфорация цилиндрической чашки 3 для кормов отсутствует, гигроскопичность исследуемого зерна можно определить только через 24 часа.
Числовые данные, представленные в таблице и графике (фиг. 3), построенном для корма - овса наглядно показывают, что перфорация цилиндрической чашки для кормов (3) (опыт), ускоряет сорбцию влаги по времени ХА, от общей протяженности опыта, что, следовательно, перфорация цилиндрической чашки для кормов улучшает работу устройства и повышает точность измерений.
Полезность устройства для определения влагопоглощения кормов заключается в том, что повышается точность и надежность измерений, так как перфорация цилиндрической чашки для кормов позволяет усилить обмен между зерном и воздушной средой, а также расширяются возможности использования устройства на производстве.