Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок
HIGH-PROTEIN FODDER ADDITIVES PRODUCTION LINE

Изобретение относится к способам производства высокобелковых кормовых добавок для получения полнорационных комбикормов для сельскохозяйственных животных и птицы и может быть использовано в комбикормовой промышленности.
Известна линия для получения белкового корма (Патент № 2646092 РФ, A23N17/00. Линия для получения белкового корма. Припоров И. Е. (RU). Патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" – № 2017103709, заявл. 03.02.2017, опубл. 01.03.201, бюл. № 7), включающая бункер для хранения продукта переработки масличных культур и бункер для его обогащения питательными микроэлементами, экструдер с бункером, мешалку, емкость для хранения корма. Линия содержит воздушно-решетную зерноочистительную машину, под которой установлен бункер для хранения продукта переработки масличных культур, кондиционер и измельчитель. При этом бункер для хранения продукта переработки масличных культур выполнен в виде двух отсеков, под которыми расположена накопительная емкость с выходным отверстием, над бункером установлен экструдер, выход которого сообщен с бункером, емкости для обогащения питательными микроэлементами продукта переработки масличных культур, внутри нее установлена мешалка, при этом выходное отверстие емкости установлено над входным отверстием кондиционера и сообщено с измельчителем, на выходе которого установлена емкость для хранения корма.
Недостатками данной линии являются:
– невозможность очистки семян люпина от оболочки, наличие которой при дальнейшей переработке снижает пищевую ценность получаемой высокобелковой добавки и повышает конверсию корма;
– травмирование зерна нориями и шнековым транспортером; наличие заслонок, приводящее к трудоемкому регулированию потока зерна в бункеры.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является линия производства экструдированных комбикормов (Патент РФ № 2489946. Линия производства экструдированных комбикормов. Коротков В.Г., Попов В.П., Антимонов С. В., Кишкилев С.В. A23N 17/00, – 2011153340/13. – Заявл. 26.12.2011; Опубл. 20.08.2013, Бюл. № 23), которая включает экструдер, сушилку, две емкости для лузги и мучнистого сырья с дозаторами, бункера для хранения жидких компонентов, имеющие в их нижней части объемные дозаторы и форсунки для распыления жидких компонентов, и ленточный транспортер, размещенный под дозаторами бункеров. Линия дополнительно снабжена двумя установками шоковой заморозки, расположенными под дозаторами емкостей для лузги и мучнистого сырья, молотковой и роторной дробилками, выходы которых соединены с трубопроводом, расположенным над ленточным транспортером. Линия также имеет два резервных трубопровода, соединяющих дозаторы емкостей для лузги и мучнистого сырья с молотковой и роторной дробилками. Линия также дополнительно снабжена смесителем, расположенным между трубопроводом, соединенным с выходами молотковой и роторной дробилок и ленточным транспортером.
Основными недостатками известной линии являются:
– невозможность реализации энергосберегающей технологии производства из-за необходимости фазового перехода влаги, находящейся в лузге и мучнистом сырье, для шоковой заморозки;
– не решает проблему обеспечения высокоэффективными комбикормами с высоким содержанием белка для различных групп сельскохозяйственных животных;
– не обеспечивает снижение себестоимости полнорационных комбикормов для сельскохозяйственных животных.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества полнорационных комбикормов за счет более высокого содержания белка, повышение качества получаемой высокобелковой добавки за счет очистки семян люпина от оболочки, наличие которой при дальнейшей переработке снижает пищевую ценность и повышает конверсию корма, а также за счет ввода жировитаминных добавок.
Поставленная задача достигается тем, что в технологической линии производства высокобелковых кормовых добавок, включающей нории, бункеры, шнековый питатель, магнитный сепаратор, экструдер, дробилку, смеситель, новым является то, что линия дополнительно снабжена аппаратом для баротермической обработки и центробежным шелушителем, последовательно установленными после просеивателя и магнитной колонки, а после бункеров для хранения зернового сырья с высоким содержанием белка (люпина, сои, рапса и др.) расположены шнековый питатель, пропариватель, кондиционер, экструдер, вакуумный напылитель, охладитель, бункерные тензометрические весы; смеситель; подсмесительный бункер; винтовой конвейер; измельчитель, установка для ввода жидких компонентов и парогенератор.
На фиг. 1 представлено объемно-планировочное изображение технологической линии производства высокобелковых кормовых добавок.
Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок включает в свой состав следующее оборудование: нории 1 и 20; приемный бункер 2; просеиватель 3; магнитную колонку 4; перекидные клапаны 5 и 17; аппарат для баротермической обработки 6; шелушильная машина 7; бункера 8 с электрическими задвижками 9 на выходе из них; производственный бункер 10; шнековый питатель 11; магнитный сепаратор 12; пропариватель 13; кондиционер 14; экструдер 15; измельчитель 16; напылитель 18; охладитель 19; производственные бункера 21 с электрическими задвижками на выходе из них; бункерные тензометрические весы 22; смеситель 23; подсмесительный бункер 24; винтовой конвейер 25; установка для ввода жидких компонентов 26 и парогенератор 27.
Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок из люпина (фиг. 1) включает следующие технологические операции:
- очистка исходного зерна (семян люпина, рапса, сои и т. п.) от посторонних примесей на просеивателе 3, установленном после приемного бункера 2;
- очистка зерна от металомагнитных примесей в магнитной колонке 4;
- обработка семян паром, подаваемым из парогенератора 27, в аппарате для баротермической обработки 6;
- отделение оболочки семян люпина на шелушильной машине 7;
- хранение очищенных семян люпина в производственных бункерах 8;
- очистка зерна от металломагнитных примесей в магнитном сепараторе 12;
- влаготепловая обработка зерна в пропаривателе 13;
- равномерное распределение влажности и температуры по всему объему зерновой массы в кондиционере 14;
- экструдирование зерновой массы в экструдере 15;
- измельчение экструдата в измельчителе 16;
- напыление жировитаминной добавки на поверхность экструдированных гранул в напылителе 18;
- охлаждение экструдированных гранул в охладителе 19;
- хранение охлажденных экструдированных гранул в бункерах 21;
- взвешивание определенных порций экструдированных гранул в бункерных тензометрических весах 22 и смешивание их с жировитаминными добавками в смесителе 23;
- выгрузка готовой высокобелковой кормовой добавки из смесителя 23 в подсмесительный бункер 24 и подача их с помощью винтового конвейера 25 на упаковку.
Белый и узколистный люпин широко применяют в качестве высокобелковой кормовой добавки. На кормовые цели используют только люпин, отвечающий требованиям ГОСТ Р 54632-2011 Люпин кормовой. Технические условия. Химический и аминокислотный состав зерна белого люпина приведен в таблице 1 [Рекомендации по практическому применению кормов из узколистного люпина в рационах сельскохозяйственных животных // Артюхов А.И., Ващекин Е.П., Ефименко Е.А., Кадыров Ф.Г., Менькова А.А. – Брянск: 2009].
Таблица 1. Химический (% на сухое вещество) и аминокислотный состав зерна белого люпина (в % к сырому протеину)
Показатель
Зерно
Ядро (без оболочки)
Оболочка
Минеральные вещества и витамины
Кальций,%
0,3
0,14
0,72
Фосфор, %
0,4
0,49
0,03
Селен, мг/кг
1,13
1,81
1,56
Витамин Е, мкг/г
23,11
28,89
57,74
Каротиноиды, мкг/г
25,54
31,9
1,65
Аминокислоты
Лизин
1,53
1,87
0,33
Валин
1,06
1,41
0,26
Метионин
0,38
0,34
0,05
Изолейцин
1,33
1,77
0,21
Лейцин
2,26
3
0,35
Греонин
1,09
1,38
0,18
Фенилаланин
1,26
1,49
0,21
Гистидин
0,75
0,97
0,14
Аргинин
2,92
3,87
0,22
Глицин
1,17
1,48
0,19
Цистин
0,47
0,47
0,1
Метионин+цистин
0,85
0,81
0,15
Всего
15,07
18,86
2,39
Кроме того, в качестве высокобелковой кормовой добавки используются продукты переработки сои, рапса и т. д.
Для снижения антипитательных веществ (главным образом, алкалоидов: люпанина, люпинидина, гидроксилюпанина и т.п.) в люпине используются малоалкалоидные сорта белого люпина (содержание алкалоидов менее 0,3 %) и безалкалоидные, которые содержат алкалоидов менее 0,025 %.
Сравнительный анализ кормовой ценности и химический состав зерна белого люпина, сои и соевого шрота приведен в таблице 2.
Таблица 2. Кормовая ценность и химический состав зерна белого люпина, сои и соевого шрота
ОЭ, ккал/100 г
ОЭ, МДж/кг
Сырой протеин, %
Сырой жир, %
Сырая клетчатка, %
Зерно люпина (в целом)
251
10,51
39,9
7,23
11,5
Ядро люпина
284
11,89
46,2
8,52
2,39
Оболочка люпина
107
4,5
9,2
1,43
49,3
Соя полножирная*
365
15,27
38,5
19,4
5,5
Шрот соевый*
245
10,25
42
1,2
7,7
ОЭ - обменная энергия
* Справочные данные. Рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы (2009)
Оболочки зерна белого люпина составляют 14-19 % (таблица 3), поэтому их удаление позволяет поднять содержание белка в продукте до 50 % [Егоров И.А., Андрианова Е.Н., Цыгуткин А.С., Штеле А.Л. Белый люпин и другие зернобобовые культуры в кормлении птицы // Достижения науки и техники АПК. – 2010. – № 9].
Таблица 3. Физико-геометрические параметры люпина сорта «Дега»
Показатель
Размерность
Среднее значение
Масса 1000 зерен
г
260-380
Ширина зерен
мм
9,4
Толщина зерен
мм
4,4
Доля оболочки (по массе)
%
14-19
Толщина оболочки
мм
0,27
Содержание белка в зерне
%
35-40
Содержание белка в ядре
%
42-50
Химический состав оболочек приведен в таблице 4.
Затем сырье разделяется на семядоли и оболочку, которая впоследствии расщепляется на пищевые волокна. В семядолях наблюдается на 20–25 % больше белка, чем в целом зерне.
Технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок (фиг. 1) работает следующим образом.
Таблица 4. Химический состав оболочек, %
Пищевые вещества растительных оболочек
Люпин
Соя
Пшеничные отруби
Белки
1,4
3,5
15,5
Жиры
1,82
0,9
3,2
Углеводы, в том числе:
86,8
87
53,8
Целлюлоза
44,78
42
всего 9,62
Гемицеллюлоза
10,2
24,6
Пигнин
23,2
10,5
Крахмал
4
1
Сахароза
3,4
4,5
8
Глюкоза
2,7
0,1
-
Зола, %
5,52
4,3
5
Алкалоиды, %
0,005
-
-
Сухие вещества
92,3
92,3
87,5
Исходное зерновое сырье (семена люпина) с помощью нории 1 подается в производственный бункер 2, из которого подается в просеиватель 3, где отделяются некормовые примеси. Из просеивателя 3 через магнитную колонку 4 с помощью перекидного клапана 5 семена люпина подаются по двум потокам: либо в аппарат для баротермической обработки 6, либо в бункера 8 для хранения. Зерновое сырье, не нуждающееся в отделении оболочки (рапс, соя), с помощью перекидного клапана 5 направляется в один из бункеров 8.
В аппарат для баротермической обработки 6 одновременно подается пар из парогенератора 27. В результате кратковременной обработки паром под давлением 0, 35 МПа и температурой 145 °С на поверхности оболочек семян люпина образуются микротрещины. Затем люпин подается в шелушитель 7, в котором шелушение люпина осуществляется направленным ударом зерновки о деку. Нешелушенные семена люпина поступают в центр вращающегося ротора, где зерна разгоняются до скорости 50-57 м/с и с этой скоростью ударяются о неподвижную деку. При этом происходит шелушение люпина, он подхватывается лопастями и отбрасывается на деку.
Затем прошелушенный продукт выводится из шелушителя 7 и направляется бункеры 8.
Из бункеров 8 с электрическими задвижками 9 на выходе из них шелушенное зерно подается в производственный бункер 10, из которого шнековым питателем 11 через магнитный сепаратор 12 направляется в пропариватель 13. Одновременно в пропариватель 13 подается пар из парогенератора 27. В пропаривателе 13 под воздействием пара зерновая масса подогревается и увлажняется. Пропаривание ведется в следующем режиме: давление пара – 0,3 МПа; температура пропаренной смеси – 80-100 °С; влажность пропаренной смеси – 20-21 %. Затем пропаренные зерна люпина или рапса направляются в кондиционер 14, а из него – в экструдер 15. Баротермическая обработка в экструдере 15 осуществляется при следующих параметрах: температура продукта на выходе из экструдера – 120-140 °С; давление в установке – до 7,0 МПа; время обработки – 4-5 с.
Экструдирование зернового сырья (люпин, рапс, сои и т.п.) обеспечивает кратковременную баровлаготепловую обработку, повышающую их питательную ценность за счет частичного гидролиза крахмала, обеспечения сохранности природных витаминов и улучшающее санитарное состояние.
Полученное экструдированное зерновое сырье (люпин, рапс, сои и т.п.) передается на измельчение в измельчитель 16, в котором экструдированный жгут измельчается до гранул определенного размера.
С помощью перекидного клапана 17 измельченные экструдированные гранулы подаются по одному из двух потоков: либо в напылитель 18, либо сразу в охладитель 19.
В напылитель 18 одновременно из установки для ввода жидких компонентов 26 подается жировитаминная добавка, которая равномерно распределяется не только по поверхности экструдированных гранул, но и частично впитываются внутрь микропор экструдированных гранул. Установка 26 включает в себя насос с приводом, комплекс измерительной и регулирующей аппаратуры и приборов, трубопроводную арматуру, позволяющие оператору с пульта управления задавать определенный расход жира, контролировать и, при необходимости, корректировать его.
Непосредственный ввод жидких компонентов осуществляется через коллектор с эжекторными соплами, расположенными вдоль всей длины напылителя 18, что позволяет вести обработку зернового сырья равномерно по всему его объему.
Экструдированные гранулы с жировитаминной добавкой подаются в охладитель 19, в котором продукт охлаждается до температуры не более чем на 10 °С выше температуры окружающей среды. Охлажденные экструдированные гранулы подаются в соответствующие бункеры 21.
Из производственных бункеров 21 с помощью электрических задвижек  на выходе из них продукт подается в бункерные тензометрические весы 22, которые взвешивают определенную порцию продукта и направляют его в смеситель 23. В смеситель 23 одновременно может подаваться (в зависимости от рецептуры) жировитаминные добавки. Полученный продукт из смесителя 23 выгружается в  подсмесительный бункер 24, из которого винтовым конвейером 25 направляется на дальнейшую упаковку или отгрузку потребителю.
В рационе ценных пород рыбы, поросят и цыплят целесообразно использовать люпино-рапсовый концентрат с люпином без оболочки с очень низким содержанием клетчатки.
Предлагаемая технологическая линия производства высокобелковых кормовых добавок имеет следующие преимущества:
– высокобелковые кормовые добавки позволят улучшить усвояемость комбикорма на 10-12 %, снизить до минимума антипитательные вещества, полностью удалить оболочку зерна;
– позволят повысить качество полнорационных комбикормов для сельскохозяйственных животных со сбалансированными по питательной ценности компонентами, способствующих росту привесов, сокращению сроков откорма и снижению конверсии корма.