Способ приготовления корма и/или кормовой добавки для сельскохозяйственных животных, птиц и рыб
METHOD FOR PREPARING FODDER AND/OR FODDER ADDITIVE FOR FARM ANIMALS, POULTRY AND FISH

Изобретение относится к производству кормов или комбикормов для домашних животных (кошки, собаки и т.п.), для сельскохозяйственных животных и птицы, для промысловых животных клеточного содержания (ондатры, нутрии, песцы, кролики и т.п.) и рыб, в том числе прудовых, аквариумных и ценных пород.
1. Уровень техники
Известен способ приготовления корма из отходов крупяного производства, включающий очистку, измельчение, дозирование, смешивание отходов с отходами мясной промышленности - с сухой кровью крупного рогатого скота (КРС), причем перед смешиванием отходы крупяного производства обрабатывают раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ), а после гранулируют и охлаждают [1, 2, 3]. Данный способ трудоемок. Использование растворов ПАВ повышает биологическую ценность, но существенно увеличивает себестоимость корма.
Известен способ получения корма для сельскохозяйственных животных в виде кормовой муки из сырья животного происхождения, в котором в качестве сырья используют сырую кость, подсолнечную лузгу и воду, или кровь, или воду с мышечной тканью, взятые в весовых отношениях, приблизительно, 1 к 1, которые дополняют небольшими количествами йодистого калия, сернокислого цинка, аскорбината марганца и экстракта гороха [4]. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного производства (например, отруби) и требует избыточного расхода энергии. Увеличение энергоемкости связано с использованием дополнительно воды или воды с мышечной тканью. Вода не улучшает пищевые свойства корма, а на ее испарение требуются дополнительные затраты тепловой энергии. Кроме этого способ ограничен и по применению - только для сельскохозяйственных животных. Птица, рыба и промысловые породы животных (например, ондатра, песец, лиса и т.д.) не упоминаются в качестве объектов кормления.
Известен способ получения кормовой добавки для животных и птиц, в котором эту добавку приготовляют из шрота, измельченной лузги и мясокостной муки с добавками хлористого кобальта, сернокислой меди, сернокислого цинка, фосфорнокислого натрия и диаммонийфосфата [5]. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного производства (например, отруби) и сложен по составу компонентов. Кроме этого он не предназначен для кормления рыб.
Известен способ получения кормовой муки из костей с предварительным извлечением из них жира [6]. В способе сначала кость измельчают, затем подвергают вибрационной обработке в горячей воде с подачей острого пара для разделения костной шквары и водно-жировой эмульсии. Острым паром называется пар с температурой 150-170°С. При такой температурной обработке белковая и жировая части кости свариваются, т.е. разрушается белковая составляющая и аминокислоты. Из-за этого пищевая ценность (обменная энергия - ОЕ) корма (кормовой добавки) уменьшается на 30-35%. Горячая вода и пар в составе смеси требуют значительных дополнительных затрат энергии на сушку получаемой продукции.
Известен способ приготовления корма для сельскохозяйственных животных [7], в котором смешивают отходы пивоварения, обогащают смесь и вводят в нее дополнительно автолизат пивных дрожжей, поваренную соль, кормовой мел. Далее смешивают все компоненты в заданных (масс. % на сухое вещество) пропорциях всего 11 компонентов. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного производства (например, отруби) и отходы мясопереработки (например, мясокостная мука), и сложен по составу компонентов. Сложностью состава обусловлена и высокая трудоемкость изготовления корма.
Известен способ приготовления корма для сельскохозяйственных животных в виде белковой биомассы [8], которую получают путем выращивания штамма Pleurotus ostreatus ВКПМ F-697 на питательной среде в условиях аэрации. Однако получение чистого белка недостаточно для рациона животных, поскольку для их питания требуются и животные и растительные белки (в клетчатке), а также и жиры и углеводы и микроэлементы. Это требует дополнительного сырья, дополнительных операций приготовления и дополнительной энергии на производство. Поэтому, указанный способ исключительно узок в части использования для кормления.
2
12
Известен способ приготовления корма для сельскохозяйственных животных и птиц, в котором смешивают в заданных массовых % мясокостную муку, подсолнечный жмых, сухое обезжиренное молоко, сантохин, сернокислое железо, сернокислую медь, углекислый кобальт и витамины A, D, Е, В, В [9]. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного производства (например, отруби), и требует дополнительных затрат на производство сухого обезжиренного молока, которое не является отходами какого-либо производства. Другим недостатком является избыточная сложность состава в части необходимости витаминов и микроэлементов. Витамины указанных групп содержатся в отрубях злаковых и бобовых сельскохозяйственных растений, которые являются отходами крупяного и мучного производств.
Известен способ приготовления кормовой добавки (корма) для сельскохозяйственных животных, в котором ее составляют из пивной дробины, мясокостной и/или костной муки и крови убойных животных в заданных процентных соотношениях [10]. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного производства (например, отруби) и ограничен по применению лишь сельскохозяйственными животными, т.е. не предназначен для кормления птиц, рыб, домашних и промысловых животных в клеточном содержании.
Известен способ получения корма из отходов пищевой промышленности [11], в котором отходы пищевой промышленности в виде рыбной, костной или мясокостной муки измельчают, смешивают с торфом и сушат при температуре 90-95°С. Способ позволяет расширить ассортимент кормов для сельскохозяйственных животных и птицы. Главным недостатком способа является термическое разрушение натуральных белков, жиров и аминокислот. Известно, что эти белки (растительного и животного происхождения), аминокислоты и натуральные жиры разрушаются (свариваются) при температуре выше 41°С. Таким образом, использование в операциях приготовления кормов и кормовых добавок (в том числе и в процессах приготовления рыбной, костной и мясокостной муки) температур выше 41°С приводит к уменьшению питательных свойств (обменной энергии - ОЕ) кормов (кормовых добавок) на 30-35%.
Известен способ получения кормовой добавки, в котором в процессе ее приготовления продукты переработки мясной или рыбной промышленности смешивают с растительным сырьем и торфом [12]. Торф является хорошим топливом, хорошей питательной средой для выращивания растений и хорошим удобрением для почв с повышенной кислотностью. Пищевая ценность торфа малоизученна и несравненно ниже, чем отходы крупяного и мучного производства.
Известен способ получения корма для телят, в котором смешивают в разных, наперед заданных, массовых долях ячмень, шрот подсолнечный, премикс ПКР-1, кормовой жир, смесь костной муки и пивной дробины и поваренную соль [13]. Составляющие корма подразумевают его высокую калорийность. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного и мучного производства (например, отруби) и весьма ограничен по применению, т.к. предназначен только для корма телят.
Известен способ получения кормовой добавки, в котором смешивают торф, костную или мясокостную муку, витамин Е с α-токоферолом и дистиллированную воду [14].
Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного и мучного производства (например, отруби). Остальные недостатки способа такие же, как у аналогов [11 и 12].
Известен способ получения кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птиц, в котором смешивают девятиводный метасиликат натрия, терпеновые масла, микроэлементы: цинк, марганец, железо, медь, кобальт, мясокостную муку и воду [15]. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного и мучного производства (например, отруби). Кроме этого данный состав ограничен по применению, т.к. не может использоваться в качестве корма.
Известен способ получения мясорастительного корма для непродуктивных животных, в котором мясное сырье смешивают с мукой злаковых культур, с костным фаршем, с овощами и с белковым стабилизатором, которые предварительно измельчают и, далее, подвергают термической обработке при температурах 90-110°С [16]. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного и мучного производства (например, отруби) и ограничен по применению только непродуктивными животными. Кроме этого термическая обработка разрушает природные белки и аминокислоты в белка и натуральных жирах. Способ содержит и лишние операции. Например, отдельно измельчается мясное сырье и отдельно измельчается кость, хотя перемалывать (измельчать) свежую ободранную кость означает одновременно измельчать мясное костное и жировое сырье.
Известен способ получения корма для молодняка кур [17]. В этом способе корм приготовляют смешивая кукурузу, пшеницу, ячмень, подсолнечный шрот, муку костную, рыбную и травяную, мел, соль, премикс, сернокислое железо, растительное масло и дробленые желуди. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного и мучного производства (например, отруби) и ограничен по применению только молодняком кур. Кроме этого при ограничении к применению способ весьма сложен по числу компонентов.
Известен способ получения корма для собак и пушных зверей, в котором смешивают костную муку, растительные компоненты в виде кормовой зерновой смеси, отходы спиртового производства в виде сухой барды, отходы свекловичного производства, мясокостную или кровяную или рыбную муку и глютен пшеничный [18].
Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного и мучного производства (например, отруби) и ограничен по применению только пушными зверями и собаками. Кроме этого в этом способе известны две дублирующие операции. Это использование костной муки и мясокостной муки, когда известно, что мясокостная мука почти на 50% более питательна и содержит костную составляющую.
Известен способ получения корма для молодняка коров [19], в котором смешивают в заданных пропорциях ячмень, овес, пшеницу, кукурузу, отруби (20%), шрот подсолнечный, дрожжи гидролизные, муку рыбную, муку мясокостную, муку травяную, монокальций фосфат, соль, премикс, измельченные побеги березы, измельченные побеги малины, яблочный жом и дробленые желуди. Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. используются лишь 20% отходов крупяного и мучного производства (отруби) и ограничен по применению только молодняком коров. Высокая сложность (и себестоимость) такого корма, дополняется еще и сезонностью появления некоторых компонентов. Так, например, побеги березы и малины можно получать только весной, тогда как яблочный жом - в начале осени.
Известен способ получения кормовой смеси для кормления молодняка крупного рогатого скота (КРС) [20]. В этом способе смесь получают смешиванием крупяного компонента (овес, рисовая лузга, горох, шрот подсолнечный, мел, поваренная соль, премикс ПКР-1 или овес, ячмень, побочные продукты переработки пшеницы, гречихи, проса или их смеси). Данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного, мучного производства (например, отруби) и мясного производства, а также ограничен применением только молодняком КРС.
Известен способ получения кормового продукта для животных и птиц, в котором термически инактивируют семена люпина и смешивают их с кормовыми бобами и/или соей при заданных соотношениях компонентов [21]. Данное техническое решение позволяет существенно снизить себестоимость корма и, одновременно, существенно снизить его калорийность (содержание обменной энергии - ОЕ). Последнее обусловлено использованием в корме только растительных белков, без животных белков и жиров, без клетчатки, без микроэлементов и витаминов.
Известен способ получения кормовой муки для сельскохозяйственных и непродуктивных животных на основе рисовой муки и зеленого чая [22]. В этом способе кормовую муку получают смешивая хелатирующие агенты, гидролизующие агенты и воздушно-сухую рисовую лузгу в заданных соотношениях. Этот состав обеспечивает балансирование корма по кремнию, в то же время обладает очень низкой калорийностью. Кроме этого данный способ ограничен по исходному сырью, т.к. не используются отходы крупяного, мучного производства (например, отруби) и отходов переработки мяса.
Известен способ приготовления корма из отходов крупяного производства, который осуществляют путем очистки, водного гидролиза в вакуумных котлах при давлении более 1,5 МПа в течение 5-6 часов отходов крупяного производства риса, и/или гречихи, и/или проса и смешивание с обезжиренной мясокостной, или мясной, или костной шкварой при соотношении (5-3) к (1-0,5) [23, 24, 25, 26]. Смесь сушат до влажности 9-10%, затем охлаждают и расфасовывают. Этот способ позволяет незначительно увеличить ассортимент используемого исходного сырья по сравнению с вышеприведенными аналогами. К числу его наиболее существенных недостатков относятся ограничения по исходному сырью, т.к. не используются отходы мучного производства (например, отруби), а отходы крупяного производства ограничены лишь рисом, гречихой и просом. Способ ограничен и по применению, поскольку предназначен для любых, но сельскохозяйственных животных.
Анализ аналогов показывает, что большинство технических решений в области приготовления кормов и/или кормовых добавок содержат в себе операции смешивания отдельных видов отходов или мучной, или крупяной промышленности с мясокостной мукой в разных соотношениях, операции последующей термической обработки с температурой выше 41°С, операции измельчения конечного продукта до заданных размеров гранул или порошка и охлаждение конечного продукта перед фасовкой. Все эти способы обладают основным существенным недостатком - это использование мясокостной муки, производство которой является сложным, энергоемким и дорогостоящим. Из-за этого существенно возрастает себестоимость корма и/или кормовой добавки, полученной такими способами.
Например, известна кормовая добавка под названием мясокостная мука (далее, по тексту - МКМ) [27, 28, 29, 30], которая является белковым кормом животного происхождения. Согласно [27] в МКМ массовая доля сырого протеина, % 62,65, массовая доля сырого жира, % 12,86, массовая доля сырой клетчатки, % 1,29 и массовая доля сырой золы, % 12,4.
Согласно [29, с. 30, табл. 6] питательная ценность МКМ составляет 95 КЕ (кормовых единиц), а содержание обменной энергии - ОЕ составляет 287 ОЕ.
Согласно [30] МКМ содержит микроэлементы такие, как кальций, натрий, магний, калий, хлор, фтор, фосфор, железо, цинк, медь, марганец, кобальт, витамины D, В1, В2, В3, В4, В5, В12, а также почти весь перечень перевариваемых аминокислот. Недостатком МКМ является очень малое содержание сырой клетчатки (1-1,3%), которая необходима при кормлении жвачных животных, ондатры и кроликов и недостаточное количество микроэлементов, которые, в свою очередь, в достаточном количестве содержатся в отходах мучной и крупяной промышленности, а также в морской соли.
Известны типовые способы получения МКМ [31, с. 498, рис. 137], в которых используется следующая последовательность технологических операций.
I. Прием мягкого сырья в сборник. 2. Прием крови в бак. 3. Коагуляция крови в коагуляторе. 4. Промывка сырья в моечном барабане. 5. Измельчение кости на костедробилке. 6. Дозирование сырья в бункере. 7. Тепловая обработка сырья в горизонтальных вакуумных котлах. 8. Отделение жира из шквары в отцеживателях. 9. Подача шквары на пресс. 10. Прессование шквары на прессе. 11. Транспортирование шквары шнеком. 12. Прием жира в отстойники. 13. Отделение жира от белковых веществ на центрифуге. 14. Прием жира в емкость. 15. Перекачка жира насосом. 16. Нагрев жира в подогревателях. 17. Прием жира в приемный бак. 18. Очистка жира на сепараторе. 19. Прием жира в промежуточный бачек. 20. Перекачка жира насосом. 21. Накопление жира в сборник. 22. Слив жира в бочки и взвешивание. 23. Извлечение шквары на дробилке. 24. Транспортирование муки к ситу. 25. Просеивание муки на сите. 26. Сбор муки в бункеры. 27. Фасовка муки. За исключением операций 1 и 2, не связанных с реальным производством, а также 25-27, производство МКМ включает в себя 22-е технологические операции и разнотипное оборудование. При этом в одной лишь технологической операции производства мясокостной муки в горизонтальном вакуумном котле с обезжириванием шквары на центрифуге используется 25 типов разного оборудования [31, с. 505, схема 139]. В том числе: силовой измельчитель, два горизонтальных вакуумных котла, шнековый приемник, наклонные шнеки, накопитель, центрифуга, ограничитель уровня, электродвигатели, лотки, приемник, насосы, отстойники, цистерны, скребковые транспортеры, распределительный шнек, накопительные бункера, шиберы и шнековые транспортеры, ленточный транспортер и дробильно-просеивающий агрегат, нория, спуск и бункер для мясокостной муки.
Понятно, что все затраты на производство МКМ и на обслуживание оборудования для ее производства напрямую переходят в себестоимость МКМ.
Другим, очень существенным недостатком этой технологии (операций способа) является высокотемпературная (для натуральных животных и растительных белков, аминокислот и натуральных связанных микроэлементов) обработка сырья в процессе переработки от 100 до 150°С. Известно, что эти составляющие натурального (сырого) сырья разрушаются («свариваются», коагулируют) при температуре выше 42°С и при этом на 25-30% теряют свою пищевую ценность.
Известен также и способ производства мясокостных гранул на корм птице и свиньям [32]. В этом способе, сразу после обвалки мяса, пищевую кость измельчают до размеров 0,1-2 мм, смешивают с пшеничными отрубями в соотношении 1:1, затем на прессе-грануляторе из смеси получают гранулы, после чего гранулы стерилизуют, нагревая их до 300°С инфракрасными лампами, после чего досушивают их и охлаждают.
Существенным преимуществом данного способа (прототипа) использование вместо МКМ свежих пищевых костей для наполнителя гранул. Это в несколько раз упрощает и, следовательно, удешевляет изготовление корма.
Принципиальным недостатком прототипа является несоответствие названия сущности способа, поскольку гранулы, содержащие на половину отруби и на половину переработанную пищевую кость, не могут быть названы мясокостными.
Известны также технические решения, в которых тонкие стенки емкости, например цилиндрические, нагревают направленно фокусированным инфракрасным излучением посредством инфракрасных зеркальных электроламп ИКЗ или трубчатых электроламп типа КГТ [33, 34]. Отдельно известны и способ нагрева днища неподвижной емкости инфракрасными лампами снаружи [35], а также способ стерилизации ультрафиолетовым излучением посредством трубчатых ультрафиолетовых ламп [36].
3
Отдельно известны тестомешалки [37] или бетономешалки, например БП-1Г-450, производительностью 10 м/час [38], предназначенные для смешивания и перемешивания влажных ингредиентов.
Известно также очень большое содержание микроэлементов в морской соли, по сравнению с обычной поваренной [39]. Натуральная морская соль содержит 90-95% NaCl (хлорид натрия) и до 5% других минералов: соли магния, соли кальция, соли калия, соли марганца, соли фосфора, соли йода и др. Все вместе свыше 100 минералов, состоящих из 80 химических элементов, так как это существует в морской воде. Эта соль использовалась с самого начала жизни морскими растениями, животными и людьми. В настоящее время морская соль весьма доступна.
2. Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому в качестве изобретения является способ приготовления корма и/или кормовой добавки для сельскохозяйственных животных, птиц и рыб [40].
Операции, заключающиеся в данном способе, имеют следующее содержание и последовательность. В начале приготовления свежие кости сельскохозяйственных животных измельчают до получения желеобразной массы, содержащей зерна кости размером 1-2 мм. Затем желеобразную массу соединяют с отходами мучного и/или крупяного производств в соотношениях по весу соответственно 0,8/0,2 - 0,2/0,8. После чего смесь перемешивают и добавляют в полученный состав морскую соль в соотношении 1 г соли на 1 кг состава. Далее, полученную массу перемешивают в течение 20-30 мин до получения однородной пасты. В следующей операции высушенную смесь измельчают в муку с размером частиц 30-50 мкм. В завершении, муку направляют в пресс-гранулятор или в макаронный пресс, где формируют корм и/или кормовую добавку с заданными формами и размерами.
Устройство для реализации данного способа, технологическая линия, является наиболее компактной из известных и наименее энергоемкой.
Преимуществами этого способа являются небольшое количество операций в процессе приготовления, неразрушающий нагрев при сушке, широкие функциональные возможности по исходному сырью и по формам и размерам конечного продукта. В результате, по питательной ценности, конечный продукт, в виде корма или кормовой добавки, существенно превосходит известные и существующие. Бактерицидная обработка пасты в транспортере-сушилке ([40] фиг. 1, 2, поз 7, 7.1, 7.2) по мнению авторов может стерилизовать получаемый корм или кормовую добавку ультрафиолетовым излучением УФИ бактерицидной лампой, например типа DB-75-2. В обычных технологиях стерилизацию в производстве корма или добавки проводят нагреванием выше 100°С при повышенном давлении до 4 атм.
В основные цели предлагаемого изобретения (по сравнению с прототипом) входят получения следующих технических результатов.
1. Увеличение интенсивности бактерицидной обработки исходного сырья и полуфабрикатов в процессе приготовления корма или кормовой добавки, увеличение плотности ультрафиолетового излучения при бактерицидной обработке исходного сырья.
2. Повышение интенсивности сушки однородной смеси в процессе ворошения и стерилизации в транспортере-сушилке, повышение интенсивности перемешивания исходного сырья, поступающего в перемешивающую машину.
3. Обеспечение точной управляемости температурой в процессе сушки пасты в транспортере-сушилке.
3. Причины, препятствующие получению технических результатов.
3.1. Малая и недостаточная интенсивность бактерицидной обработки обусловлена использованием данной операции только на одном участке технологической цепочки - в транспортере-сушилке следующим. Номинальная электрическая мощность лампы всего 75 Вт, а поток УФ излучения - 40 Вт. Во-первых, бактерицидные, трубчатые, УФ лампы типа ДБ-75-2 создают рассеянный, в направлении от оси лампы, поток излучения. Его мощность уменьшается в квадрате от расстояния до приемника излучения. В прототипе [40], фиг. 1, бактерицидная обработка осуществляется только в транспортере-сушилке поз. 7. В нем, фиг. 2, крышка стерилизатора, поз. 7.2, выполнена выпуклой вверх от перемешиваемой пасты 7В и расстояние от пасты 7В до УФ лампы 7.2.2 возрастает. Плоский горизонтальный отражатель 7.2.3, установленный над УФ лампой лишь частично отражает излучение верхней части УФ лампы вниз на пасту 7В, а в большей части рассеивает излучение в объеме воздуха слева и справа от этой лампы. Поэтому при установке одной УФ лампы над пастой 7В бактерицидная обработка пасты 7В УФ излучением происходит несущественно не более, чем на 5%. Во-вторых, в такой схеме бактерицидной обработки (фиг. 2 прототипа) УФ излучение, хотя и сильно рассеянное, направлено на пасту 7В сверху, лишь на верхний слой пасты 7В. В процессе вращения шнека 7Б, он захватывает и перемешивает не весь объем пасты 7В. Вблизи стенок корпуса транспортера-сушилки 7А внутри, за счет сравнительно больших сил сцепления (трения) между пастой 7В и стенкой, частицы пасты 7В остаются внутри и вблизи стенки неперемешанными и не подверженными бактерицидной лучевой обработке. В-третьих, сам шнек 7Б закрывает пасту 7В внизу корпуса транспортера-сушилки 7 (фиг. 1 прототипа) внутри и у стенки 7А. Тем самым препятствует проникновению УФ излучения.
3.2. Недостаточная интенсивность сушки однородной смеси пасты в процессе ворошения и стерилизации в транспортере-сушилке. Этот недостаток обусловлен плохим перемешиванием пасты 7В (фиг. 1 прототипа) внутри корпуса транспортера-сушилки 7А, как и показано в предыдущем разделе. В процессе ворошения пасты 7В шнеком 7Б продукт не только плохо перемешивается, но и не обдувается воздушными потоками. Нагреваемая нагревателем 7.1 паста 7В испаряет влагу, а она не уносится потоками воздуха, и высыхания частиц пасты 7 В не происходит.
3.3. Неуправляемость температурой в процессе нагрева, т.е. облучения лампами ИКЗ-250 днища корпуса 7А (прототип, фиг. 2), заключается в том, что невозможно поддерживать температуру 40°С, замеряя ее на стенке (датчик температуры 7.3.1), вдалеке от поверхности нагрева. Если температура стенки 7А измеряется на ней и составляет 40°С, то в нагревателе 7.1 над лампой 7.1.1 эта температура составит не менее 60°С. Это связано, из теории теплопередачи, с тепловым сопротивлением стенки корпуса транспортера-сушилки по пути распространения тепла от поверхности нагрева до периферийных (удаленных на расстоянии) областей поверхности.
Из источников патентной и другой опубликованной информации дополнительно известно следующее.
Известно, что наиболее эффективной является технология сушки в кипящем слое [41]. Это когда высушиваемая неоднородная масса как бы зависает над потоками воздуха, истекающими снизу вверх. При этом потоки воздуха проникают и сквозь поры и частицы высушиваемой массы.
Известно, что бактерицидным действием (кроме УФ излучения) обладает излучение красного спектра (в видимом, оптическом диапазоне спектра) и инфракрасное излучение в самой ближней его области (0,7-0,9 мкм) [42-44].
Известны бактерицидные, зеркальные инфракрасные лампы накаливания с красным стеклом колбы ИКЗК-250 [45]. Спектральная плотность их излучения показана графически в Приложении 1 к данному тексту перед разделом 8. «Источники информации». Эти лампы создают направленно-фокусированное излучение в красном спектре и в ближней инфракрасной области (0,6-1,9 мкм) [46].
Известны инфракрасные, линейные (трубчатые) нагреватели ограниченной длины, которые выполнены из трубчатых ламп типа КГТ, которые, в свою очередь, неподвижно размещены (каждая) в фокусе отражателя. Отражатель при этом выполнен в форме полуцилиндрической тонкостенной оболочки [47, 48]. В этом случае излучение трубчатой лампы формируется отражателем, как направленное (перпендикулярно плоскости разомкнутых кромок отражателя) и фокусированное (все излучение трубки лампы фокусируется сплошным потоком в этом направлении). При этом в разы возрастает плотность излучения (Вт/см). Далее такое излучение трубчатой лампы будем называть направленно-фокусированным излучением и обозначать в тексте НФИ.
Известны бактерицидные, ультрафиолетовые, трубчатые лампы низкого давления типа ДБ (далее БУФ лампы). ДБ-75-2 и ДБ-75-2(э), мощностью 75 Вт, длина 1213 мм, диаметр трубки 18 мм [49].
Известны также инфракрасные нагреватели (далее ИКН) на лампах ИКЗ-250 или ИКЗ-500, нагревающие воздух в туннеле печи, с управлением нагревом посредством авторегулятора «напряжение-температура» (далее АРНТ) [50], фиг. 3, 4, 8.
4. Признаки прототипа, совпадающие с заявляемым предлагаемым изобретением. Способ приготовления корма и/или кормовой добавки для сельскохозяйственных животных, птиц и рыб, в котором свежие кости сельскохозяйственных животных измельчают до получения желеобразной массы, содержащей мелкие зерна кости, желеобразную массу соединяют с отходами мучного и/или крупяного производств, перемешивают и добавляют в полученный состав морскую соль, затем полученную массу перемешивают в течение 20-30 мин до получения пасты, далее пасту одновременно стерилизуют ультрафиолетовым излучением, ворошат и сушат при температуре 40°С в транспортере-сушилке, после чего высушенную смесь измельчают в муку с размером частиц 30-50 мкм, которая (мука) либо складируется, либо перерабатывается дальше.
5. Задачами предлагаемого изобретения являются следующие технические результаты.
5.1. Увеличение интенсивности бактерицидной обработки исходного сырья и полуфабрикатов в процессе приготовления корма или кормовой добавки, увеличение плотности ультрафиолетового излучения при бактерицидной обработке исходного сырья.
5.2. Повышение интенсивности сушки однородной смеси в процессе ворошения и стерилизации в транспортере-сушилке, повышение интенсивности перемешивания исходного сырья, поступающего в перемешивающую машину.
5.3. Обеспечение точной управляемости температурой в процессе сушки пасты в транспортере-сушилке.
6. Эти технические результаты в заявляемом способе приготовления корма и/или кормовой добавки достигаются тем, что желеобразную массу и отходы стерилизуют направленно-фокусированным бактерицидным ультрафиолетовым излучением до перемешивания и, таким же излучением, воздействуют на пасту сверху в транспортере-сушилке по всей ее поверхности в процессе ворошения и сушки, а сушку пасты осуществляют методом «кипящего слоя», непрерывно подавая нагретый воздух сквозь отверстия в днище транспортера-сушилки и нагревая воздух под этим днищем инфракрасным нагревателем из ламп ИКЗК-250, причем получаемую муку стерилизуют на выпуске аналогично, при этом направленно-фокусированное излучение создают, неподвижно закрепляя в фокусе и вдоль полуцилиндрического неподвижного отражателя из полированного алюминиевого сплава бактерицидную ультрафиолетовую трубчатую лампу типа ДБ-75-2.
7. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана общая технологическая схема реализации способа.
На фиг. 2 показана схема конструкции транспортера-сушилки.
На фиг. 3 показано схематически, как установлены одинаковые по меньшей мере два шнека, в транспортере-сушилке.
Фиг. 2 - вид сверху на шнеки 7.1.
На фиг. 4 показан профиль винтовой поверхности шнеков транспортера-сушилки.
На фиг. 5 показано устройство винтовой поверхности шнеков транспортера-сушилки.
На фиг. 6 показана схема устройства лучевого стерилизатора в поперечном разрезе во взаимодействии с падающим, вблизи, продуктом.
7.1. В заявляемом, как предполагаемое изобретение, способе на фигурах 1-6 обозначены следующие элементы, участвующие в его реализации.
Буквенные сокращенные обозначения в тексте
НФИ УФ - направленно-фокусированное бактерицидное ультрафиолетовое излучение.
К и БИКИ - нормально рассеянное излучение в красном спектре и в ближней инфракрасной области (0,6-0,9 мкм) инфракрасных ламп с красным стеклом колбы ИКЗК-250.
ДТ - датчик температуры (например, термопара), поз. 7.3 (фиг. 2).
АРНТ - авторегулятор «напряжение-температура».
Буквенные сокращенные обозначения на фиг. 1-6
Б - источники НФИ УФ (фиг. 1), излучение которых направлено на продукт (на полуфабрикат ПФ, фиг. 1, 3).
ПФ - продукт или полуфабрикат в процессе приготовления.
А-А - поперечный разрез наклонного транспортера-сушилки 7 (фиг. 1, 2).
Тр - наклонный транспортер (скребковый или шнековый), фиг. 1.
Ком - компрессор, как средство подачи воздуха (напора воздуха в 1-2 атм), фиг. 1, 2.
В - выделен профиль внешней кромки винтовой поверхности шнеков транспортера-сушилки 7 (фиг. 1, 2, 4).
Г-Г - разрез перпендикулярно винтовой поверхности 7.1.2 шнеков 7.1 транспортера-сушилки 7. Плоскость разреза проходит через середину зуба 7.1.3.1 тефлоновой ленты 7.1.3, насаженной на винтовую поверхность 7.1.2, и через центр вала 7.1.1 шнека 7.1 (фиг. 4, 5, 2).
Д-Д - поперечный (перпендикулярно днищу) разрез транспортера-сушилки 7 в направлении на шнеки 7.1 (фиг. 2, 6).
Технологическая схема приготовления корма и/или кормовой добавки по структуре аналогична прототипу на фиг. 1 [40].
1 - силовой измельчитель;
2 - волчок-дробилка;
3 - молотковая дробилка;
4 - перемешивающая машина;
5 - дозирующий бункер для отходов мучного и/или крупяного производств;
6 - дозирующий бункер для морской соли;
7 - транспортер-сушилка с винтовыми, по меньшей мере, с двумя шнеками;
8 - мельница, например вальцовая или шаровая;
9 - участок упаковки и складирования;
10 - пресс-гранулятор;
11 - макаронный пресс.
Технологическая схема (фиг. 1) заявляемого способа отличается тем, что из дробилки 3 мясокостное желе (на чертежах не обозначено) подается в перемешивающую машину 4 сверху, перемещаясь винтовым шнеком наклонного шнекового транспортера Тр или скребками наклонного скребкового транспортера Тр. В этом случае, сверху, в перемешивающую машину 4 поступают три разделенных потока полуфабрикатов ПФ (из Тр, из бункера 5, из бункера 6) и на каждый из них воздействуют НФИ УФ с обеих сторон от неподвижно размещенных источников Б (фиг. 1, 6). Сама схема отличается также тем, что транспортер-сушилка 7 выполнен и установлен наклонно и подает высушенную, перемешанную и стерилизованную пасту (на фиг. 1 не обозначена) на мельницу 8 сверху. Транспортер-сушилка 7 пневматически соединен с источником повышенного давления воздуха, например с компрессором Ком. Падающая в мельницу 8 паста подвергается лучевой стерилизации посредством НФИ УФ такими же излучателями Б. Эти же излучатели Б могут использоваться при стерилизации готовой муки перед складированием 9 или перед подачей муки в макаронный пресс 11 или перед подачей муки в пресс-гранулятор 10.
Транспортер-сушилка 7 (фиг. 2), в поперечном сечении А-А, состоит из двух камер I и II, плотно и прочно соединенных между собой. Камера I является рабочей, в ней размещены параллельно друг другу горизонтально в наклонной плоскости и вдоль наклонного транспортера-сушилки 7, по меньшей мере, два одинаковых по наружному диаметру и по шагу винтов винтовых шнека 7.1. Шнеки 7.1 установлены вдоль емкости I так, что вершины витков одного шнека размещены во впадинах другого посередине (т.е. винтовые поверхности шнеков 7.1 смещены относительно друг друга вдоль оси на полшага), фиг. 3 и вращаются с одинаковой частотой, перемещая пасту вверх (фиг. 1, 2, 3). В камере II наклонного транспортера-сушилки 7 на ее днище, вдоль него по всей ширине этой емкости неподвижно установлен ИКН 7.2. В качестве излучателей установлены инфракрасные зеркальные лампы 7.2.1 с красным стеклом колбы - ИКЗК-250. ИКН 7.2 электрически подключен к управляемому силовому выходу АРНТ (на чертежах не показан), а управляющий вход АРНТ подключен к датчику температуры ДТ, поз. 7.3, фиг. 2, который неподвижно подвешен под перфорированным днищем 7.4 камеры I. В качестве ДТ 7.3 используется, например, термопара, размещенная неподвижно вблизи (на расстоянии 5-10 см) от перфорированного днища 7.4 камеры I. Такое техническое решение используется, например, в источниках [51, 52]. Это днище 7.4 выполнено перфорированным отверстиями ∅ не более 0,5 мм (как чайное ситечко) и камера I непрерывно заполняется пастой 7.5 (фиг. 2) из перемешивающей машины 4.
Камера II пневматически соединена с выходом нагнетающего компрессора Ком. При работе компрессора Ком давление воздуха внутри камеры II на 1-2 атм больше, чем в камере I. Это избыточное давление, нагретого до температуры 40°С воздуха, через перфорацию днища 7.4 камеры I поднимает вверх с днища 7.4 пасту 7.5, образуя непрерывно у днища 7.4 так называемый «кипящий слой» пасты 7.5.
При включенном АРНТ, включается и ИКН на лампах ИКЗК-250. Воздух, нагнетаемый компрессором Ком в камере II непрерывно нагревается до 40°С и стерилизуется излучением красного спектра (в видимой области 0,6-0,65 мкм) и инфракрасным излучением в самой ближней области (0,7-0,9 мкм).
Сверху камера I закрыта плоской крышкой 7.6, которая удерживается горизонтально пружинными петлями 7.7.
На крышке 7.6, со стороны камеры I, сплошными параллельными рядами неподвижно закреплены (например, приварены сваркой) отражатели 12.1 с излучателями 12.2 НФИ УФ, а именно, бактерицидные ультрафиолетовые трубчатые лампы ДБ-75-5. Лампы 12.2 подключены к цепи питания 220 В, как электрические параллельные соединения сопротивлений (на чертежах не показано).
На стальной шнек 7.1 (фиг. 2) из плоской стальной ленты, навитой в форме винта 7.1.2 на вал 7.1.1 (фиг. 3, 4, вид В), прочно насажена упругоэластичная зубчатая лента 7.1.3 из капролона (или тефлона, или фторопласта), как показано на фиг. 4, 5, разрез Г-Г. Каждый последующий зуб 7.1.3.1 этой ленты 7.1.3 отогнут (сформирован) относительно предыдущего на угол α=30-40° (такая же разводка между зубьями, как у зубьев двуручной поперечной пилы по дереву). Высота h зубьев 7.1.3.1 составляет 10-20 мм, толщина h=3-6 мм.
При установке шнеков в камеру I шнеки 7.1 (фиг. 2) или 7.1.2 (фиг. 3) не только входят один в другой, но и касаются зубьями 7.1.3.1 внутренней поверхности вертикальных стенок камеры I и ее перфорированного днища 7.4.
Лучевой стерилизатор Б (фиг. 6) включает в себя неподвижно установленный горизонтальный отражатель 12.1, выполненный из тонкостенной полуцилиндрической оболочки, внутренним радиусом R, из алюминия. Внутренняя его поверхность ПП отполирована до зеркального блеска. Бактерицидная ультрафиолетовая трубчатая лампа 12.2 неподвижно установлена и закреплена (на фигурах не показано) в фокусе F отражателя 12.1 на расстоянии  R от поверхности 1111 (фиг. 6). НД - обозначено направление движения, направление падения частиц полуфабрикатов ПФ. НФИ УФ - направленно-фокусированное (отражателем 12.1) излучение ультрафиолетового спектра от бактерицидной лампы ДБ-75-2, поз. 12.2. Это излучение направлено перпендикулярно направлению потоков падающих полуфабрикатов ПФ и взаимодействует (бактерицидной обработкой) с каждой частицей полуфабрикатов ПФ.
7.2. Заявляемый способ реализуется следующим образом.
Вначале включают АРНТ нагревателя ИКН 7.2 (фиг. 2), компрессор Ком транспортера-сушилки 7 (фиг. 1, 2, 3) и привод шнеков 7.1 (на схемах не показан). Компрессор Ком нагнетает воздух в камеру II с давлением на 1-2 атм больше атмосферного, а ИКН 7.2 с лампами ИКЗК-250 7.2.1 и с датчиком температуры 7.3 (например, с термопарой) нагревает этот, подаваемый воздух компрессором Ком до 40°С. Этот воздух (из-за избыточного давления) свободно протекает сквозь перфорацию днища 7.4 камеры I (фиг. 2).
После этого загружают и включают в работу машины 1, 2, 3, Тр, 4, 5, 6. Процесс подготовки сырья (полуфабрикатов ПФ, мясокостной составляющей) для получения корма или добавки заканчивается получением полуфабриката ПФ в виде мясокостного желе в дробилке 3. Как только бункер транспортера Тр начинает заполняться, включают в работу мельницу 8.
Потоки ингредиентов, составляющих будущий корм или кормовую добавку, непрерывно поступают в перемешивающую машину 4 отдельными потоками сверху- вниз. Отдельно жидкое мясокостное желе из транспортера Тр, отдельно сухие отруби из бункера 5, отдельно морская соль из бункера 6. Каждый из этих потоков, перед входом в перемешивающую машину 4, обрабатывается бактерицидным НФИ УФ с обеих сторон неподвижными излучателями, вид Б (фиг. 1). Поэтому указанные выше ингредиенты, поступают на тщательное перемешивание частично подвергнутыми стерилизации посредством НФИ бактерицидного ультрафиолетового излучения.
После перемешивания в машине 4 влажная и рыхлая паста 7.5 (фиг. 2, 3) поступает в наклонный транспортер-сушилку 7 в камеру I. Перед этим включают источники НФИ бактерицидного ультрафиолетового излучения 12.1, 12.2. Эти источники неподвижно закреплены на крышке 7.6. камеры I и создают НФИ сверху вниз на пасту 7.5, перемещающуюся и ворошащуюся в камере I. После этого включают в работу мельницу 8.
В транспортере-сушилке 7 (фиг. 1, 2, 3) установлены, по его ширине (разрез А-А, фиг 2, 3), по меньшей мере, два шнека 7.1, касающиеся наружной поверхностью винтовых шнеков перфорированного днища 7.4 камеры I и ее боковых стенок (фиг. 2, 3).
Шнеки 7.1 вращаются синхронно, с одинаковой и постоянной скоростью, а наружные линии их винтовых поверхностей движутся параллельно, с зазором, одна относительно другой, в половину шага винта шнека 7.1. Шнеки 7.1, взаимодействуя с поступающей влажной и рыхлой пастой 7.5 в камере I, захватывая пасту 7.5 упругоэластичными зубьями 7.1.3.1 (фиг. 5), перемещают (ворошат) частицы пасты 7.5 и по окружности (вокруг валов 7.1), перемещая захваченные массы пасты 7.5 снизу (от днища 7.4) вверх под НФИ бактерицидного ультрафиолета от источников 12.1, 12.2. И так, вдоль всего наклонного транспортера-сушилки 7 вверх по его наклону.
Инфракрасные зеркальные лампы 7.2.1 с красным стеклом колбы ИКЗК-250 в ИКН 7.2 (фиг. 2) также непрерывно создают бактерицидное излучение, стерилизуя воздух и нагревая его до температуры 40°С, не более, в объеме камеры II транспортера-сушилки 7. Температура воздуха непрерывно измеряется ДТ (поз.7.3, фиг. 2) и поддерживается посредством АРНТ, автоматически подавая на ИКН 7.2 в лампы 7.2.1 электрическое напряжение 37 В (вместо номинального 220 В).
Лампы ИКЗК-250, первоначально, проектировались и изготавливались для бактерицидной обработки с одновременным нагревом воздуха внутри животноводческих и птицеводческих помещений, в особенности в процессе выращивания их молодняка (ГУП РМ «ЛИСМА», г. Саранск).
Избыточное давление воздуха (на 1-2 атм), превосходящее нормальное атмосферное, нагретого не выше 40°С, слегка приподнимает слой пасты 7.5 в камере I над днищем, охватывая потоком частицы пасты 7.5.
Данный момент особенно важен, поскольку насыщенный пар (обволакивающий частицы), в прототипе - не сдувается воздухом.
В данном техническом решении насыщенный пар (обволакивающий частицы влажной и рыхлой пасты 7.5), мгновенно сдувается напором горячего (40°С), бактерицидно обработанного воздуха со стороны днища 7.4. В этом случае высушивание каждого единичного объема пасты 7.5 происходит в 7 раз быстрее, чем в прототипе [40].
7.3. Цели предлагаемого изобретения достигаются следующим образом.
7.3.1. Увеличение интенсивности лучевой бактерицидной обработки исходного сырья и полуфабрикатов в процессе приготовления корма или кормовой добавки достигнуто ее использованием при облучении с помощью НФИ полупродуктов, падающих вниз с обеих сторон, на всех этапах их переработки.
Увеличение плотности ультрафиолетового излучения при бактерицидной обработке исходного сырья обеспечивается размещением источника бактерицидной ультрафиолетовой лампы ДБ-75-2 в фокусе F отражателя 12.1. В этом случае, излучение трубчатой лампы не рассеивается равномерно и нормально относительно оси лампы 12.2, а излучается общим плотным потоком НФИ УФ перпендикулярно потоку частиц ПФ (фиг. 1, 6).
7.3.2. Повышение интенсивности сушки и однородности смеси в процессе ворошения и стерилизации в транспортере-сушилке, повышение интенсивности перемешивания исходного сырья, поступающего в транспортер-сушилку 7 обеспечивается, в первую очередь, использованием, по меньшей мере, двух шнеков 7.1, с упругоэластичными зубьями 7.1.3.1. Разводка между этими зубьями 7.1.3.1 (фиг. 5) вдоль винтовой линии шнеков 7.1 позволяет осуществлять ворошение и перемешивание пасты 7.5 в камере I аналогично вращающимся граблям. При этом воздушные потоки нагретого и стерилизованного воздуха, выходящие из камеры II через перфорацию днища 7.4, еще больше сушат и разделяют частицы пасты 7.5 на более мелкие части.
7.3.3. Обеспечение точной управляемости температурой в процессе сушки пасты в транспортере-сушилке, в отличие от прототипа, обеспечивается тем, что датчик температуры ДТ (поз. 7.3, фиг. 2) расположен (свободно подвешен) внутри камеры I транспортера-сушилки 7.4. В этом случае, АРНТ реагирует не на температуру металлической (теплопроводной) стенки, а непосредственно поддерживает температуру воздуха 40°С.
Этот нагретый воздух, непрерывно проникая сквозь перфорацию днища 7.4, дополнительно и ворошит, и сушит, и перемешивает пасту 7.5 в камере I транспортера-сушилки 7. При этом точность поддержания температуры составляет ±0,5°С.