Применение воздушно-озоновой среды при консервации стебельчатых кормов

_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ / ENGINEERING_

DOI: https://doi.Org/10.23670/IRJ.2019.84.6.005

ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗДУШНО-ОЗОНОВОЙ СРЕДЫ ПРИ КОНСЕРВАЦИИ СТЕБЕЛЬЧАТЫХ КОРМОВ

Научная статья

Зыков А.В. *

ORCID: 0000-0002-3435-7468, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - филиал ФНАЦ ВИМ,

Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор

Аннотация

Исследования проводили с целью изучения особенностей влияния воздушно-озоновой среды на качественные показатели стебельчатой массы при хранении. В работе использовали образцы растительной стебельчатой массы влажностью - 20%, 24%. и 35%. Озон получали на оригинальной экспериментальной установке методом барьерного разряда. Диапазон изучаемых доз составил от 120 до 25-103 мг-мин/ м3. В качестве основных показателей были выбраны сохранение питательных элементов и как косвенный - температура образцов. Полученные в ходе исследований данные свидетельствуют об эффективности воздействия воздушно-озоновой среды на стебельчатую массу.

Ключевые слова: прессованная стебельчатая масса, технология, способ консервации, воздушно-озоновая среда, питательные вещества.

APPLICATION OF AIR-OZONE ENVIRONMENT FOR CONSERVATION OF CAULINE FEED

Research article

Zykov A.V. *

ORCID: 0000-0002-3435-7468, Institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production - Branch Federal Scientific

Agroengineering Center VIM, St. Petersburg, Russia

* Corresponding author

Abstract

The authors studied the peculiarities of the influence of the air-ozone environment on the quality indicators of cauline feed during storage. Samples of cauline vegetable feed with humidity of 20%, 24%, and 35% were used in work. Ozone was obtained on the original experimental assembly by the method of barrier discharge. The range of doses studied is from 120 to 25*103 mg*min/m3. Conservation of nutrients was selected as the leading indicators, and the temperature of the samples was selected as indirect indicators. The data obtained in the course of the research indicate the effectiveness of the effect of the air-ozone medium on the cauline feed.

Keywords: pressed cauline feed, technology, method of conservation, air-ozone environment, nutrients.

Введение

Применяемые в хозяйствах технологии заготовки одного из важнейших видов кормов - сена, находятся в большей зависимости от погодных условий и связаны с потерями значительного количества питательных веществ, накопленных в сырье. Особенно велики количественные и качественные потери при заготовке сена в СевероЗападном регионе РФ, в период сенокоса в котором наблюдается большая влажность и низкая температура воздуха, частые туманы и выпадение росы, незначительное число солнечных дней и дождливая погода, что существенно замедляет процесс сушки скошенной травы. Общие потери в процессе заготовки сена в технологии полевой сушки в таких весьма неблагоприятных погодных условиях составляют 30 - 40% сухого вещества и 45 - 50% протеина.

В настоящее время одной из прогрессивных является технология заготовки сена в прессованном виде. В последние годы в нашей стране и за рубежом получает наибольшее распространение технология заготовки сена в рулонах с внесением жидких консервирующих препаратов. Она позволяет заготовить корм низкой себестоимости, решить проблему уборки и снизить потери питательных веществ в 2,5 - 3 раза связанных с неблагоприятными погодными условиями [1], [2].

Однако технология заготовки сена в рулонах имеет существенный недостаток в том, что она сопряжена с необходимостью досушивания скошенного сырья до более низкой влажности, что при естественной полевой сушке требует значительного времени (4-6 дней), неоднократного ворошения и приводит к большей потери протеина в корме [3], [4].

В настоящее время проводятся интенсивные поиски способов заготовки сена из стебельчатой массы повышенной влажности, с целью сохранения и уменьшения потерь питательных веществ. Одним из таких способов является обработка воздушно-озоновой средой стебельчатой массы влажностью не более 25% прессованной в рулоны. Однако, этот вопрос пока остается мало изученным и до настоящего времени консервирование высоковлажной стебельчатой массы для получения сена носит в основном экспериментальный характер.

В связи с этим возникла необходимость в проведении исследований по разработке способа консервации за счет воздушно-озоновой среды стебельчатой массы повышенной влажности для получения прессованного сена класса не ниже второго.

Одним из способов повышения эффективности ряда технологических процессов в сельскохозяйственном производстве, в частности при производстве биогаза в периодических и непрерывных системах с использованием навоза животных и сельскохозяйственных отходов, а также в нефтяной промышленности является использование воздушно-озоновых сред [5], [6]. Это обусловлено участием озона во многих биохимических процессах, являющихся основой обмена веществ и энергий в сельскохозяйственных объектах [7], [8]. В связи с разнообразными областями использования озона особую актуальность приобретают задачи разработки научно обоснованной технологии применения электроозонирования в сельскохозяйственном производстве. Разработка высокоэффективных озонных технологий и электроозонирующих устройств имеет большое значение и требует исследования теоретических положений и анализа экспериментальных данных [9], [10].

Из анализа литературных источников в области озонирования сельскохозяйственных продуктов и объектов таких учёных, как В.Н. Авдеева, С.В. Вербицкой, И.В. Горского, Н.В. Ксенз, Д.А. Нормова, М.А. Сигачёва, В.Ф. Сторчевого, И.В. Шестерина, Р.И. Штанько, Р.С. Шхалахова и др. можно сделать вывод, что обработка озоном стационарного слоя стебельчатой массы ставит под сомнение равномерность обработки. Время жизни молекулы озона на поверхности стебельчатой массы зависит от свойств поверхности, но всегда составляет 10-8 сек. при температуре 20-25°С К тому же озон реагирует с веществами, находящимися внутри растений, при этом происходит падение его концентрации [5], [6], [7].

Распределение воздушно-озоновой среды в процессе продува рулона стебельчатой массы можно представить схематично, что продемонстрировано на рисунке 1.

Рис. 1 - Распределение воздушно-озоновой среды по слоям рулона Тогда изменение концентрации озона по слоям будет происходить в соответствии с выражением:

(§ адс + § разл. + § обм. + § хим. р. ) ^

С, = Со--

, мг/м

W

где:

Со - начальная концентрация озона, мг/м3;

gадс - количество адсорбированного озона, мг/м3;

Еразл - количество разложившегося озона, мг/м3;

Яшм.р - количество озона, вступившего в химические реакции, мг/м3;

Ясбм.- количество разложившегося озона в обрабатываемом объеме, мг/м3;

W - расход воздушно-озоновой среды (через слой рулона, мг/м3;

1кр - время контакта с рулоном, час.

При прохождении воздушно-озоновой среды через рулон, каждый слой поглощает определенную величину поступающего озона. С увеличением плотности и высоты рулона будет происходить уменьшение концентрации озона на величину равную количеству поглощенного и разложившегося озона в этом слое за определенное время.

Для проверки способа обработки провяленного растительного сырья воздушно-озоновой средой была изготовлена экспериментальная установка, моделирующая оборудование для внесения озона в прессованный рулон стебельчатой массы.

Величину концентрации озона на выходе из озонатора возможно изменять, регулируя частоту задающего генератора, также следует учесть, что изменение скорости воздуха, проходящего через разрядную камеру, влияет на концентрацию воздушно-озоновой среды на выходе из озонатора.

Для проведения лабораторных опытов разработана установка, представленная на рисунке 2, которая позволяет обрабатывать стебельчатую массу с рабочими дозами озона от 30 до 500 мг/м3 и скоростью воздушного потока в смесительной камере - не более 0,5 м/с.

Атмосферный Воздух \ ^——-/—0 д\ ОзоноВоздушная смесь \ / .

Рис. 2 - Схема экспериментальной установки для консервации стебельчатой массы в воздушно-озоновой среде: 1 - вентилятор, 2 - шиберные заслонки, 3 - генератор озона, 4 - блок управления генератором, 5 - термометры, 6 - датчики температуры, 7 - проба стебельчатой массы, 8 - датчик расхода воздуха, 9 - установка для экспресс-

анализа влажности стебельчатой массы

Исследования проведены по изменению показателей качества корма в зависимости от влажности, закладываемой на хранение, провяленной массы. Опыты проводились на двух образцах разной влажности и плотности. Опыт № 1 был заложен в период с 20.07.18 по 01.08.18, проводился на провяленной массе влажностью 30-32% и плотностью прессования 85-130 кг/см3, опыт № 2 проводился в период с 01.08.18 по 10.08.18 на провяленной массе влажностью 22-26% плотность прессования 100-130 кг/см3.

Для оценки влияния озона на показатели стебельчатой массы при продувании её воздушно-озоновой средой в 2018 году были выполнены поисковые экспериментальные исследования, при которых оценивалось влияние озона на температуру травы и её кормовые качества. Всего выполнено две серии опытов по четыре повторности в каждой.

Для предварительного анализа и принятия решения по проверке эффективности способа обработки был выполнен предварительный анализ данных путём их графического представления.

Анализ влияния воздушно-озоновой среды на качественные показатели стебельчатой массы показал сохранение массовой доли сырого протеина и обменной энергии в целом, в сравнении с контролем. В графическом виде приведены данные изменения протеина поискового эксперимента в сравнении с контролем без использования воздушно-озоновой среды.

Рис. 3 - Содержание переваримых питательных веществ в корме после обработки воздушно-озоновой средой в

сравнении с контролем

Органолептическая оценка показала резкое снижение качества не обработанного воздушно-озоновой средой контроля с образцами прессованной стебельчатой массы и наличие выраженных очагов плесневения.

Заключение

Консервирование кормов из трав с применением озона в качестве консерванта способствует увеличению скорости консервирования и снижению влажности травы, в свою очередь это позволяет снизить количество патогенной микрофлоры, которая развивается в рулонах сена высокой влажности. В результате исследования озона, была разработана лабораторная установка для консервации травы с использованием воздушно-озоновой среды.

В результате проведенных поисковых исследований установлено, что способ обработки воздушно-озоновой средой стебельчатой массы влажностью от 22-32% является эффективным и позволяет сократить потери питательных веществ на 20% при хранении сырья и предотвратить самосогревание за счет угнетения нежелательной микрофлоры в стебельчатой массе повышенной влажности.

Конфликт интересов Conflict of Interest

Не указан. None declared.

Список литературы / References

1. Попов В. Д. Основы управления технологиями низкотемпературной сушки растительной стебельчатой массы / Попов В.Д., Ахмедов М.Ш., Сухопаров А.И. и др. - ИАЭП. 2017. 142 с.

2. Зыков А.В. Использование робототехнических средств в АПК / А.В. Зыков, В.А. Юнин, А.М. Захаров // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. № 3 (81). С. 8-11.

3. Зыков А.В. Эффективность химических консервантов при заготовке прессованного в рулоны сена повышенной влажности / А.В. Зыков, В.А. Юнин, А.М. Захаров // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 98. С. 133-140.

4. Зыков А.В. Эффективность применения химических консервантов при заготовке кормов трав, прессованных в рулоны / А.В. Зыков, В.А. Юнин, А.М. Захаров // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2018. - №96. - С. 138 - 145.

5. Авдеева В.Н. Применение экологических методов подавления патогенной микрофлоры зерна озимой пшеницы при хранении: дис. ... канд. с.-х. наук: 03.00.16 Ставрополь, 2009. - 141 с.

6. Вербицкая С.В. Предпосевная обработка семян фасоли озоном и магнитным полем: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.02 Зерноград, - 2001. - 167 с.

7. Голубкович А.В. Интенсификация процессов временного хранения и сушки зерна озонированием сушильного агента / А.В. Голубкович, А.Г. Чижиков, Ю.Н. Выговский // [Электронный ресурс]. - URL: http://www.kge.msu.ru/ozone/ar-chives/1rus_conf_pr/Presentations/ Golubkovich.pdf (дата обращения: 05.12.2018).

8. Ксенз Н.В. Электроозонирование воздушной среды животноводческих помещений: автореф. Дис. д-ра техн. наук: 05.20.02 М., - 1992. - 27 с.

9. Нормов Д.А. Озон в отраслях АПК // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. науч. тр. Краснодар: КубГАУ, - 2002. - С. 86-89.

10. Саеед Е.К.М. Биологическая активность озона как средства дезинсекции хранящегося зерна: дис. канд. биол. наук: 06.01.11 М., - 2004. - 134 c.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Popov V. D. Osnovy' upravleniya texnologiyami nizkotemperaturnoj sushki rastitel'noj stebel'chatoj massy' [Fundamentals of technology management of low-temperature drying vegetable stalked mass] / Popov V.D., Axmedov M.Sh., Suxoparov A.I. and others - IAE'P. 2017. 142 p. [in Russian]

2. Zy'kov A.V. Ispol'zovanie robototexnicheskix sredstv v APK [The use of robotic tools in the agricultural sector] / A.V. Zy'kov, V.A. Yunin, A.M. Zaxarov // Mezhdunarodny'j nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal]. 2019. № 3 (81). P. 8-11. [in Russian]

3. Zy'kov A.V. E'ffektivnost' ximicheskix konservantov pri zagotovke pressovannogo v rulony' sena povy'shennoj vlazhnosti [The effectiveness of chemical preservatives in the preparation of compressed baled hay high humidity] / A.V. Zy'kov, V.A. Yunin, A.M. Zaxarov // Texnologii i texnicheskie sredstva mexanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of the mechanized crop production and livestock]. 2019. № 98. P. 133-140. [in Russian]

4. Zy'kov A.V. E'ffektivnost' primeneniya ximicheskix konservantov pri zagotovke kormov trav, pressovanny'x v rulony' [Efficacy of chemical preservatives with fodder grasses, pressed into rolls] / A.V. Zy'kov, V.A. Yunin, A.M. Zaxarov // Texnologii i texnicheskie sredstva mexanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of the mechanized crop production and livestock]. - 2018. - №96. - P. 138 - 145. [in Russian]

5. Avdeeva V.N. Primenenie e'kologicheskix metodov podavleniya patogennoj mikroflory' zerna ozimoj pshenicy pri xranenii [The use of environmental methods of suppressing pathogenic microflora of winter wheat grain during storage]: dis. ... Cand. S.-H. Sciences: 03.00.16 Stavropol', 2009. - 141 p. [in Russian]

6. Verbiczkaya S.V. Predposevnaya obrabotka semyan fasoli ozonom i magnitny'm polem [Presowing treatment of bean seeds with ozone and magnetic field]: dis. ... Cand. tech. Sciences: 05.20.02 Zernograd, - 2001. - 167 p. [in Russian]

7. Golubkovich A.V. Intensifikaciya processov vremennogo xraneniya i sushki zerna ozonirovaniem sushil'nogo agenta [Intensification of the processes of temporary storage and drying of grain by ozonization of the drying agent] / A.V. Golubkovich, A.G. Chizhikov, Yu.N. Vy'govskij // [Electronicresource]. - Rezhim dostupa: http://www.kge.msu.ru/ozone/ar-chives/1rus_conf_pr/Presentations/ Golubkovich.pdf (accessed: 05.12.2018). [in Russian]

8. Ksenz N.V. E'lektroozonirovanie vozdushnoj sredy' zhivotnovodcheskix pomeshhenij [Electrozonation of the air environment of livestock buildings: author] : avtoref. Dis. Dr. techn. Sciences: 05.20.02 M., - 1992. - 27 p. [in Russian]

9. Normov D.A. Ozon v otraslyax APK // Nauchnoe obespechenie agropromy'shlennogo kompleksa [Ozone in the branches of the agroindustrial complex // Scientific support of the agroindustrial complex]: sb. nauch. tr. Krasnodar: KubGAU [Sat scientific tr. Krasnodar: KubGAU], - 2002. - P. 86-89. [in Russian]

10. Saeed E.K.M. Biologicheskaya aktivnost' ozona kak sredstva dezinsekcii xranyashhegosya zerna [Biological activity of ozone as a means of disinsection of stored grain]: dis. Cand. biol. Sciences: 06.01.11 M., - 2004. - 134 p. [in Russian]