СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АМИДО-ВИТАМИННО-МИНЕРАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЛЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
METHOD FOR PRODUCTION OF AMIDE-VITAMIN-MINERAL CONCENTRATES FOR CATTLE

Изобретение относится к комбикормовой промышленности, в частности, к способам производства амидо-витаминно-минеральных концентратов, и может быть использовано для производства амидо-витаминно-минеральных концентратов для крупного рогатого скота.
Известен способ получения белкового корма [Патент РФ №2062036, A23K 1/10. Вишняков С.И.; Левантовский С.А.; Рыжкова Г.Ф.; Чалабянц С.А. №92009160/15. Заявл. 30.11.1992, опубл. 20.06.1996], заключающийся в том, что смешивают кормовые компоненты с пылевидными отходами кожевенного производства и гранулируют смесь. В качестве связующего вещества используют белковую муку, полученную из кожевенных отходов в количестве 14,5-15,5% от обшей массы смеси.
Недостатками известного способа являются низкая пищевая биологическая ценность получаемого продукта и несбалансированность его состава, невысокое качество готового продукта вследствие использования грубых кормов, наличие токсинов в амидо-витаминно-минеральных концентратах, низкая перевариваемость продукции, низкая продуктивность сельскохозяйственных животных, а также большой расход концентратов на единицу продукции.
Технической задачей изобретения является разработка способа производства амидо-витаминно-минеральных концентратов для крупного рогатого скота, позволяющего повысить качество продукта за счет соблюдения рациональных параметров процесса экспандирования (температуры и давления перед кольцевым зазором, частоты вращения шнека экспандера и др.), сбалансированности амидо-витаминно-минеральных концентратов по пищевой, биологической ценности и аминокислотному составу, улучшить перевариваемость продукции, повысить рентабельность производства, повысить продуктивность сельскохозяйственных животных, сократить количество концентратов на единицу продукции, расширить ассортимент выпускаемых амидо-витаминно-минеральных концентратов при использовании недорогого и широко распространенного сырья и отходов пищевых производств.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ производства амидо-витаминно-минеральных концентратов для крупного рогатого скота, характеризующийся тем, что зерна ячменя, сои, рапсового жмыха измельчают в дробилке и отсеивают через сито №2 с целью выравнивания гранулометрического состава от 0,4 до 0,7 мм, тщательно смешивают с рыбной мукой, бентонитом и карбамидом, подготовленную смесь увлажняют до 15…17%, затем обрабатывают на одношнековом экспандере при температуре продукта перед матрицей 110…120°С и давлении в предматричной зоне экпандера 3…4 МПа, готовят амидо-витаминно-минеральные концентраты для крупного рогатого скота при следующем содержании компонентов, г на кг:
ячмень
400,0
соя
200,0
рапсовый жмых
160,0
рыбной муки
40,0
бентонит
50,0
карбамид
150,0
Технический результат изобретения заключается в повышении качества амидо-витаминно-минеральных концентратов за счет соблюдения рациональных параметров процесса (температуры и давления перед кольцевым зазором, частоты вращения шнека экспандера и др.), сбалансированности но пищевой, биологической ценности и аминокислотному составу, улучшении перевариваемости полученного амидо-витаминно-минеральных концентратов, повышении рентабельности производства, повышении продуктивности сельскохозяйственных животных, сокращении количества концентратов на единицу продукции.
Способ производства амидо-витаминно-минеральных концентратов для крупного рогатого скота осуществляют следующим образом.
Исходное сырье зерна ячменя, сои, рапсового жмыха измельчают в дробилке и отсеивают через сито №2 с целью выравнивания гранулометрического состава от 0,4 до 0,7 мм, тщательно в смесителе смешивают с рыбной мукой, бентонитом и карбамидом, подготовленную смесь увлажняют до 15…17%, затем обрабатывают на одношнековом экспандере при температуре продукта перед матрицей 110…120°С и давлении в предматричной зоне экпандера 3…4 МПа, готовят амидо-витаминно-минеральные концентраты для крупного рогатого скота при следующем содержании компонентов, г на кг:
ячмень
400,0
соя
200,0
рапсовый жмых
160,0
рыбная мука
40,0
бентонит
50,0
карбамид
150,0
При выборе рецептурного состава зерновой и зернобобовой смеси учитывали необходимость максимального обогащения амидо-витаминно-минеральных концентратов, содержащих, в основном, небелковые азотистые вещества, белковые, минеральные компоненты для достижения их физиологической дозы. Поэтому наряду с развитой структурой амидо-витаминно-минеральных концентратов необходимо стремиться к получению продуктов, сбалансированных по энергетической и биологической ценности.
Большинство производимых в настоящее время амидо-витаминно-минеральных концентратов не сбалансировано по аминокислотному, минеральному и витаминному составу, поскольку их основу чаще всего составляет один компонент (пшеница, овес, рис, кукуруза и т.д.).
Перерабатываемая смесь зерновых и зернобобовых продуктов через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру экспандера, где перемещается шнеком к кольцевому зазору. По мере продвижения продукт в зоне смешения частично перемешивается, в зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и уплотнение продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала шнеков. В зоне пластификации осуществляется превращение гранул продукта в расплав за счет трения между частицами продукта и витками шнека. Затем происходит дальнейшее сжатие продукта. Далее в зоне гомогенизации происходит превращение размягченных гранул в однородный расплав за счет возрастания давления. Давление расплава продукта в зоне дозирования достигает необходимого значения, что обеспечивает окончательное расплавление мелких включений и образование расплава, однородного по структуре и температуре. Это позволяет для нормальной работы экспандера иметь заданную, однородную по всему расплаву продукта и сечению температуру.
В зоне стабилизации происходит выравнивание давления и температурных полей расплава продукта. Затем он попадает в предматричную зону и продавливается через выходное отверстие между дорном и матрицей.
После выхода продукта из кольцевого зазора матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается с большой скоростью, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема смеси (вспучиванию), который выходит из матрицы в виде жгута. При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.С. Рудометкин - С-Пб:. ГИОРД - 2004. - 288 с.].
Необходимость увлажнения смеси (до 15…16%) обусловлена следующими соображениями. Доказано, что расширение продукта на выходе из отверстий матрицы непосредственно является следствием физических свойств воды [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / A.Н. Остриков, O.В. Абрамов, А.С. Рудометкин - С-Пб:. ГИОРД - 2004. - 288 с.]. При таких термических условиях (изменение температуры в экструдере может быть в пределах от 130 до 200°С) и под очень большим давлением вода существует только в жидком состоянии. Когда пластифицированный материал выходит из матрицы и достигает атмосферного давления, вода из состояния перегретой жидкости мгновенно превращается в пар, выделяя значительное количество энергии. Под действием давления пара в продукте образуются поры, а оставшиеся целыми крахмальные зерна разрываются.
Экспандер должен работать при давлении продукта в предматричной зоне, не превышающем оптимального значения. Это необходимо, так как величина давления однозначно определяет температуру обработки продукта, от которой в свою очередь зависит качество готового изделия. Установлено [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.С. Рудометкин - С-Пб:. ГИОРД - 2004. - 288 с.], что основные компоненты (углеводы, белки, жиры, витамины и др.) пищевых продуктов имеют различную оптимальную температуру, необходимую для протекания полных и качественных физико-химических изменений при экспандировании.
Для эффективного и качественного протекания экспандировании необходимо подобрать такой характер изменения температуры, при котором основные компоненты продуктов подвергались бы, с одной стороны, полной гидротермической обработке, а с другой - на них оказывалось «мягкое» (щадящее) температурное воздействие, предотвращающее их термическое разложение.
Анализ теоретических и экспериментальных данных [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.С. Рудометкин - С-Пб:. ГИОРД - 2004. - 288 с.] показал, что для качественного проведения обработки необходимо плавное повышение температуры продукта с последующей стабилизацией. Экспериментально установлено, что для данных белково-витаминных концентратов температура перед матрицей Т=403…408 К позволяет достичь давления в предматричной зоне экспандера Р=5,5…6,2 МПа. Именно в этом диапазоне температур в смеси происходят полные и глубокие физико-химические изменения белков, углеводов и других компонентов, придающие им свойства, наиболее приемлемые для полного усваивания животным.
Способ производства амидо-витаминно-минеральных концентратов для крупного рогатого скота поясняется следующим примером.
Пример. Исходное сырье зерна ячменя, сои, рапсового жмыха измельчают в дробилке и отсеивают через сито №2 с целью выравнивания гранулометрического состава от 0,4 до 0,7 мм, тщательно в смесителе смешивают с рыбной мукой, бетонитом и карбамидом в следующем соотношении компонентов, г на кг: ячменя - 400,0, сои - 200,0, рапсового жмыха - 160,0, рыбной муки - 40,0, бентонита - 50,0, карбамида - 150,0, и подготовленную смесь увлажняют до 15%, затем подготовленную смесь обрабатывают на одношнековом экспандере при температуре продукта перед матрицей 118°С и давлении в предматричной зоне экпандера 4 МПа.
Полученный амидо-витаминно-минеральный концентрат анализируют по комплексу показателей, характеризующих пищевую и биологическую ценность готового изделия. Данные анализа представлены в таблице.
Таблица
Наименование показателей
Норма по ГОСТ Р 51551-2000
Полученный белково-витаминно-минеральный концентрат
Массовая доля сырого протеина, %, не менее
38
47,0
Массовая доля кальция, %, не более
3,7
4,8
Массовая доля фосфора, %, не более
3,5
4,3
Массовая доля лизина, %, не менее
1,9
2,40
Как видно из таблицы, белково-витаминно-минеральный концентрат для крупною рогатого скота, полученный предложенным способом, соответствует нормам для белково-витаминно-минеральных концентратов.
Если влаги в смеси было менее 15%, например, 14%, то ее оказывалось недостаточно, и продукт на выходе из экспандера не вспучивался. И, наоборот, если влаги в продукте было более 16%, например, 19%, это также приводило к снижению степени вспучивания, так как при этом формируется более плотная структура продукта с грубой консистенцией. Причина этих изменений заключается в том, что при увеличении влажности повышается пластичность массы, а это обуславливает снижение механических напряжений в экспандате. Следовательно, количество теплоты, выделяемой в результате работы сил вязкого трения, оказывалось недостаточно для получения вспученной структуры.
Использование измельченного сырья с размером частиц до 0,7 мм, например, 0,5 мм, приводило к неустойчивому процессу экспандирования, забиванию продуктом выходного отверстия. В результате экспандирования сырья с размером частиц более 0,7 мм, например, 0,8 мм, вспучивание продукта осуществляется неравномерно, поэтому продукт обладал неравномерной по сечению пористостью. В сечении продукта можно было различить включение небольшого количества частиц, что можно объяснить неполным переходом частиц смеси в расплав.
Предложенный способ производства амидо-витаминно-минеральных концентратов для крупного рогатого скота позволяет:
- получать амидо-витаминно-минеральные концентраты с достаточно высокой биологической и энергетической ценностью; они сбалансированы по составу незаменимых аминокислот, витаминов и минеральных веществ;
- использовать в качестве исходных компонентов смеси широко распространенные и недорогие виды сырья;
- повысить перевариемость продукции;
- повысить продуктивность сельскохозяйственных животных,
- сократить количество концентратов на единицу продукции
- повысить рентабельность производства;
- расширить ассортимент выпускаемой продукции.