СПОСОБ СУШКИ И ХРАНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЗЕЛЕНЫХ КОРМОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 1994 года по МПК A01F25/08 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для сушки и хранения грубых кормов и другого растительного сырья.

Известен способ сушки, включающий подачу подогретого воздуха от периферии к центру массы, удаление влаги через канал, который устраивают в центре массы, и зазор, образованный между массой и покрытием, которым укрывают корм [1].

Недостатком этого способа являются относительно большие потери питательных веществ в процессе сушки и хранения.

Известно устройство, включающее пленочное покрытие, приточный канал и подсоединенный к последнему солнечный коллектор, выполненный в виде черной трубы, размещенной внутри прозрачной [2].

Недостатками этого устройства являются медленная сушка из-за плохого использования солнечной и ветровой энергии, недостаточно быстрого отвода влажного воздуха из высушиваемой массы; относительно высокие потери питательных веществ из-за медленной сушки, конденсации влаги на пленочном покрытии, контактирующем с массой, а также из-за воздействия на боковые слои последней солнечных лучей и осадков.

Цель изобретения - уменьшение потерь питательных веществ.

На фиг. 1-4 показано устройство для реализации предлагаемого способа.

Способ реализуется следующим образом.

П р и м е р 1. Берут массу (клеверо-злаковая смесь) влажностью 65%, содержание в сухом веществе: каротин 120 мг/кг; сырой белок 16,8%, углеводы растворимые 8,56% , и укладывают на приточный канал, в который с периферийной части к центру, а также снизу вверх поданы воздух (температура 42^оС), влажный, прошедший через массу воздух удаляют, через канал, который устраивают в центре массы. Слой массы 80 см укладывают между электродами в виде перфорированных дисков, которые подсоединяют к источнику постоянного тока (напряжение 40 В). Ток пропускают 1 мин. Затем ток отключают и производят сушку до влажности 16%. Сено анализируют, анализ химического состава повторяют через два месяца хранения.

Исследования показали, что по сравнению с обычной сушкой потери питательных веществ уменьшились, а время сушки сокращается на 12%.

Это объясняется тем, что при воздействии постоянного электрического тока происходит инактивация ферментов, участвующих в процессе дыхания и распада питательных веществ.

В клетках растений всегда имеются соли сульфатов, хлорида, карбоната. Под действием электрического напряжения происходит движение к аноду анионов SO₄^--; Cl^-; NCO₃^-; CO₃^-, а к катоду катионов Na⁺; K⁺; H⁺; Mg⁺⁺ и др. Это вызывает повышение температуры в клетках и быструю инактивацию ферментов и белков за счет смещения солевого и электрохимического равновесия. Электрический ток способствует разрушению связи воды с молекулами белка, клетчатки и т. д. , что ускоряет процесс сушки. При этом происходит разрушение кутикулярного аппарата, что также облегчает удаление воды из массы. Кроме того, при воздействии тока на массу частично удаляется микрофлора, участвующая в процессах разрушения питательных веществ. Обработка током улучшается при подогреве массы воздухом, так как усиливается ток ионов.

П р и м е р 2. Все операции проводят так же, как в примере 2, но через массу пропускают переменный ток (частота 50 Гц).

Процесс сушки ускоряется на 8%, потери питательных веществ снижаются (таблица).

П р и м е р 3. Все операции проводят так же, как в примере 2, но через массу пропускают ток высокой частоты (2,3 кГц).

Процесс сушки ускоряется на 13%, потери питательных веществ по сравнению с контролем также снижаются (таблица).

Исследования показывают, что увеличение частоты тока ускоряет процесс сушки и снижает потери питательных веществ.

П р и м е р 4. Все операции проводили так же, как в примере 1, но после обработки массы постоянным током массу обрабатывают током высокой частоты. Опыт показывает, что качество корма улучшается, потери питательных веществ уменьшаются, процесс сушки ускоряется на 21%.

Обработка массы переменным электрическим током, особенно высокой частоты, способствует инактивации ферментов, ускорению обезвоживания тканей, эти процессы усиливаются, если первоначально подвергнут клеточный раствор электролизу, т.е. воздействию постоянного тока.

П р и м е р 5. Все операции проведены так же, как в примере 1, однако при этом ток не пропускают, зато в воздух при сушке добавляют углекислый газ и аммиак, получаемые за счет реакции соды Na₂CO₃ и сульфат аммония (NH₄)₂SO₄. Массу укрывают пленкой, которая располагается над массой с зазором. Результаты исследований свидетельствуют, что потери питательных веществ были меньше, чем в прототипе, в котором обработку массы аммиаком производят после сушки. Так как насыщение массы перед сушкой аммиаком и углекислым газом ускоряют процесс отдачи тканями воды и замедляет процессы дыхания, ингибирует развитие микрофлоры. Кроме того, расположение пленки над массой с зазором предотвращает попадание конденсата влаги в массу. Кроме того, в прототипе газовая смесь подается от центра к периферии, т.е. наружу, что ведет к потерям, в предлагаемом способе - наоборот, от периферии в центр массы.

П р и м е р 6. Все операции проведены так же, как и в примере 5, но массу дополнительно обрабатывают первоначально 1 мин постоянным током, затем током высокой частоты (1 мин). Исследования показывают, что при такой обработке отмечается наилучшая сохранность питательных веществ, при этом отмечается синергизм факторов, т. е. взаимное усиление их действия. Положительное взаимодействие обработки массы током, аммиаком и углекислым газом объясняется предотвращением образования в растительной массе супероксидных радикалов, которые могут образовываться при воздействии переменного электротока, особенно в присутствии кислорода. Этот процесс замедляется обогащением воздуха аммиаком и углекислым газом.

П р и м е р 7. Все операции проводят так же, как в примере 6, однако по достижении влажности массы 32%, т.е. через 4,5 ч, подачу воздуха прекращают, а массу насыщают углекислым газом и аммиаком, подавая дополнительно углекислый газ сверху вниз. После массу повторно обрабатывают 3 мин постоянным током, затем переменным, возобновляя сушку. Такую же обработку повторяют при достижении влажности 18%, т.е. при наступлении критического уровня влажности для сена. Длительность сушки сокращается на 26%, при этом улучшается сохраняемость массы. Повторная обработка массы постоянным электрическим током способствует выравниванию влажности, что улучшает сушку стеблей клевера, предотвращая пересушивание его листьев и злаковых растений. Повторная обработка массы переменным током обеспечивает наиболее полное обезвоживание растений.

Наиболее полно способ реализуется устройством, которое состоит из тарельчатой емкости 1 для размещения реактивов. Над емкостью 1 с помощью электроизоляционных элементов 2 закреплена перфорированная металлическая круглая платформа 3. Между последней и емкостью 1 образована круглая платформа 3. Между последней и емкостью 1 образована приточная полость 4.

По центру емкости 1 с помощью патрубка 5 закреплена вертикальная перфорированная электроизоляционная труба 6 с закрепленными на ней обечайками 7 из электроприводного материала, подключенными в электрическую цепь 8, включающей источник 9 тока. На обечайках с возможностью вертикального перемещения коаксиально размещены перфорированные дискообразные электроды 10.

На верхнем электроде 10 с помощью жестких элементов 11 с зазором закреплено покрытие, которое выполнено в виде собирательной линзы 12, в полости 13 которой на верхнем электроде 11 закреплен металлический сосуд 14, снабженный анодом 15. При этом верхний электрод 10 и сосуд 14 представлен катодом.

Верхний электрод 10 и сосуд 14 окрашены в черный цвет и расположены в фокальной плоскости линзы 12. Линза 12 может быть выполнена из пластика (оргстекла, полиэтилена, полихлорвинила и т.д.). Емкость 1 заполнена смесью щелочной карбонатной соли и аммонийной соли. Верхний сосуд заполнен насыщенным раствором соды (Na₂CO₃).

Для улучшения процесса сушки за счет нагрева воздуха устройство снабжено солнечным коллектором, который выполнен в виде черной внутренней трубы и прозрачной наружной пленки 17, которые могут быть выполнены из пленки.

Солнечный коллектор выполнен в виде вертикальных усеченных конусов 16 и 17, закрепленных вверху вертикально с помощью штырей 18. При этом пространство 19 между конусами 16 и 17 внизу сообщено с приточной полостью 4, причем между кромками электродов 10 и поверхностью внутреннего черного конуса 16 выполнено пространство 20.

Для лучшего улавливания воздушных потоков нижние торцы конусов 16 и 17 загнуты в приточную полость 4 и с этой же целью прозрачный конус 17 снабжен снизу кольцевыми гибким козырьком 21, а сверху козырьком 22, под которым выполнены отверстия 23. Козырьки 21 и 22 могут быть выполнены из пленки и закреплены с помощью гибких растяжек 24.

В верхней части трубы 6 в полости линзы 12 выполнены окна 25. Между линзой 12 и трубой 6 выполнен зазор, обеспечивающий возможность перемещения линзы 12 по вертикали.

Устройство снабжено узлом, обеспечивающим вентиляцию, который для улучшения использования солнечной и ветровой энергии выполнен в виде двояковыпуклой линзы 26, закрепленной над верхним торцом трубы 6. Между торцом трубы 6 и линзой 26 в ее фокальной плоскости расположен черный теплоулавливающий элемент, выполненный в виде диска 27, выпуклой поверхностью направленный в сторону торца трубы 26.

Для уменьшения теплопотерь под перфорированной платформой 3 размещена зеркальная пленка 28 (фиг. 1). С целью удаления из трубы конденсата или случайно попавших осадков по центру емкости 1 выполнено отверстие 29. Источник электроэнергии выполнен в виде генератора 30 переменного тока, подсоединенного к электродам 10 через цепь 8, имеющего переключатель 31 и выпрямитель 32 (фиг. 2 и 3). Для улучшения улавливания солнечной энергии северная затененная сторона наружного конуса 17 выполнена зеркальной, т.е. изготовлена в виде зеркала 33 из светоотражающей пленки.

Работает устройство следующим образом.

На платформе 3 располагают послойно зеленую массу, чередуя ее слой с перфорированными электродами 10. По завершении формования стога на массу укладывают верхний электрод 10 с емкостью 14 и линзой 12. При этом емкость 14 заполняют раствором, а анод подсоединяют в электроцепь 8. После этого вокруг стога с помощью штырей крепят конусы 16 и 17. При этом козырьки 21 и 22 открывают так, что они открывают отверстия 23 в конусе 17, которые направлены навстречу ветру.

В емкость 1 помещают смесь, например, сульфата аммония и соды.

В результате в емкости 1 происходит реакция.

(NH₄)₂SO₄+Na₂CO₃ ___→ Na₂SO₄+2NH+H₂O+CO (1).

При этом вода и пары ее, находящиеся в воздухе, связываются по реакции
Na₂SO₄ + 10H₂O ->> Na₂SO₄ ˙10H₂O (2). Это ускоряет процесс сушки.

Выделяющийся аммиак (NH₃) и углекислый газ (CO₂) воздушным потоком направляется в массу.

Ветровой поток ударяется в наклонную пленку конуса 17, отражается вверх и козырьком 22 направляется в отверстия 23 в пространстве 19 между черным корпусом 16 и конусом 17.

Внизу ветровой поток улавливается козырьком 21 и направляется в приточную полость 4. Благодаря тому, что нижние концы конусов 16 и 17 направлены в полость 4, ветровой поток усиливает приток нагретого воздуха из полости 19 солнечного коллектора.

Одновременно при этом ветровой поток попадает в зазор между линзой 12 и верхним электродом 10 и усиливает тягу трубы 6, которая еще в большей степени повышается, поскольку электрод 10, сосуд 14 с жидкостью и воздух в полости нагревается. Кроме того, увлажнение воздуха повышает тягу еще в большей степени, так как пар воды легче сухого воздуха. В результате в массе создается поток подогретого воздуха, обогащенного аммиаком и углекислым газом. Причем поток направлен благодаря наличию полости 20 от периферической части массы к ее центру, что уменьшает потери углекислого газа и аммиака и обеспечивает наиболее полную обработку ими массы. Этому же способствует и то, что солнечные коллекторы закрывают со всех сторон корм, предотвращая потери аммиака, углекислого газа и защищая массу от осадков и ультрафиолетовых лучей.

Вентиляция и прохождение газовой смеси через массы улучшается благодаря тому, что линза 26 фокусирует лучи на диск 27, нагревает его и воздух под ним, сферическая форма диска 27 и нагрев воздуха обеспечивает улучшение восходящего тока.

Благодаря форме диска 27 под ним увеличивается скорость ветрового потока, что создает на торце трубы 6 эжектирующий эффект. Этот эффект усиливается, так как ветровой поток линзой 12 направляется в зазор между торцом трубы 6 и сферическим диском 27. Все это способствует прохождению потока газовой смеси снизу вверх от периферии в трубу 6 и полость 13 под линзой 12.

Одновременно с этим на электроды 10 подается напряжение, для этого генератор 30 включают в сеть 8 через выпрямитель 31 (фиг. 3).

Под действием напряжения в растительных клетках начинается ток ионов, смещается водно-солевое и электрохимическое равновесие, что ведет к инактивации ферментов и белков, ускорению отдачи влаги массой.

После этого переключатели 31, генератор 30 переменного тока включается в сеть 8 непосредственно, т.е. минуя выпрямитель 32. Переменный ток подается на электроды 10. Масса подвергается воздействию переменного электрического поля. Это способствует ускорению отдачи влаги массой и снижению потерь питательных веществ.

Одновременно обработка массы током позволяет с большим эффектом применить для сушки естественную вентиляцию, энергию солнца и ветра. В свою очередь, подогрев воздуха и газовой смеси повышает эффективность обработки ее током, так как усиливается ток ионов и ускоряется инактивация белков.

Поскольку через массу проходит воздух, обогащенный аммиаком и углекислым газом, то воздействие переменного электрического поля на массу не вызывает усиления дезаминирования аминокислот и окисления углеводов и каратиноидов.

Для выравнивания влажности в массе между стеблями и листьями, а также для обеспечения более быстрой сушки и инактивации ферментов, отвечающих за окислительно-восстановительные процессы, обработка массы постоянным, а затем переменным током повторяется. При этом во избежание усиления окислительных процессов в сеть 8 подключается анод 15, перед этим прекращается подача воздуха, для чего козырьки 21 и 22 опускаются вниз. В результате в сосуде происходит электролиз раствора соды с выделением на аноде углекислого газа, который в 1,8 раза тяжелее воздуха, в 2-2,2 раза тяжелее воздуха, увлажненного паром воды. В результате углекислый газ снизу и сверху проникает в массу, что предотвращает окисление каротина и других питательных веществ. После насыщения массы углекислым газом эффект от воздействия на него электрического поля усиливается, ускоряет и сушку. Такая обработка обеспечивается благодаря тому, что генератор 30 переменного тока включен в сеть 8, снабженную переключателем 31 и выпрямителем 32.

Так как электроды 10 и линза 12 установлены с возможностью вертикального перемещения, то масса даже при сушке хорошо контактирует с электродами 10, что обеспечивает наружную обработку ее электротоком. Поскольку линза 12 и конус 16 благодаря полостям 13 и 20 не контактируют с массой, то происходит увлажнение ее за счет конденсата влаги.

Наличие зеркальной пленки 28 под проточной полостью 4 уменьшает теплопотери. Этому же способствует и пленочное зеркало 33 на теневой северной стороне коллектора. Кроме того, зеркало 33 обеспечивает улавливание значительной части солнечных лучей, не попавших на черный конус 16 или не поглощенных им. Эти лучи направляются на черный конус 16 зеркалом 33 (фиг. 4). Конденсирующая в трубе 6 влага или осадки, попавшие в нее, удаляются из ее полости благодаря наличию в дне емкости центрального отверстия 29. После сушки солнечный коллектор снимается, т.е. конусы 16 и 17 убираются на хранение или для сушки другой партии корма.

Масса продолжает вентилироваться за счет тяги, создаваемой линзами 12 и 26, диском 27 и трубой 6. При этом масса охлаждается и продолжает подпитываться углекислым газом и аммиаком, поступающим из емкости 1, что предотвращает развитие плесеней и грызунов в корме.

При необходимости корм можно вместе с устройством транспортировать к ферме.

Сущность изобретения: способ включает формирование стога послойной укладкой массы на проточном канале, через который снизу вверх в массу подают подогретый воздух, обогащенный аммиаком и углекислым газом, получаемых при гидролизе аммонийных солей щелочным реагентом, располагаемых под массой. Последнюю укрывают пленкой и сушку ведут электротоком, причем сначала постоянным, а затем переменным. Подогретый воздух подают от периферии к его центру и влагу удаляют через канал, расположенный в центре стога, причем между пленочным покрытием и массой устраивают зазор. Способ ведут в устройстве, которое включает приточный канал, покрытие и солнечный коллектор, состоящий из черной трубы, размещенной на прозрачной трубе, и вентиляционное устройство. Трубы солнечного коллектора выполнены в виде двух конусов, установленных и закрепленных вершинами вверх, при этом прозрачный наружный корпус перфорирован в верхней части и снабжен козырьками 21 и 22. Приточный канал выполнен в виде полости 4, образованной верхней перфорированной плитой 3 и нижней зеркальной пленкой 28, а по центру установлена тарельчатая емкость 1 с отверстием 29 в центре и закрепленной на ней перфорированной диэлектрической вытяжной трубой 6 с обейчайками 7, подсоединенными к источнику 9 тока. На обечайках 7 коаксиально с возможностью вертикального перемещения расположены электроды 10 в виде перфорированных дисков, на верхнем из которых закреплен тарельчатый сосуд 14, и крыша в виде выгнутой собирательной линзы 12. В фокальной плоскости последней размещены тарельчатый сосуд 14 и электрод 10. Вентиляционное устройство изготовлено в виде двояковыпуклой линзы 27, закрепленной над торцом трубы 8, и теплоулавливающего элемента, расположенного в фокусе линзы 27. 2 с. и з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1.Способ сушки и хранения растительных зеленых кормов, включающий подачу подогретого воздуха от периферии к центру массы, удаление влаги через канал, который устраивают в центре массы, и зазор, образованный между массой и пленочным покрытием, которым укрывают корм, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь питательных веществ, в начале сушки через массу кормов первоначально пропускают постоянный ток, а затем переменный ток, а в процессе сушки и хранения массу кормов насыщают смесью аммиака и углекислого газа и периодически обрабатывают постоянным и переменным током, заменяя первый на последний. 2.Устройство для сушки и хранения растительных зеленых кормов, содержащее покрытие, приточный канал, соединенный с солнечным коллектором, выполненным из внутренней черной трубы, размещенной в наружной прозрачной трубе, и вентиляционное устройство, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь питательных веществ, трубы солнечного коллектора выполнены в виде двух конусов, установленных вершинами вверх, при этом наружная прозрачная труба снабжена снизу и сверху ветроулавливающими козырьками, под верхним из которых на прозрачной трубе выполнены отверстия, а приточный канал выполнен в виде полости, которая образована верхней перфорированной плитой и нижней зеркальной пленкой, по центру которой установлена тарельчатая емкость с закрепленной на ней перфорированной диэлектрической вытяжной трубой с электропроводящими обечайками, снабженная источником тока, при этом на обечайках коаксиально с возможностью вертикального перемещения установлены электроды в виде перфорированных дисков, на верхнем из которых установлен тарельчатый сосуд и крыша в виде вогнутой собирательной линзы, в фокальной плоскости которой установлен тарельчатый сосуд и верхний электрод, при этом вентиляционное устройство выполнено в виде двуяковыпуклой линзы, закрепленной под верхним концом вытяжной трубы, а в фокусе двояковыпуклой линзы установлен черный выпуклый дисковый теплоулавливающий элемент, выпуклой поверхностью обращенной к вытяжной трубе. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что верхний электрод выполнен анодом. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что электроды и черная труба установлены с образованием полости. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что покрытие и верхний электрод установлены с образованием полости. 6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что северная сторона наружной прозрачной трубы выполнена зеркальной. 7.Устройство по п.2, отличающееся тем, что в центре нижней емкости выполнено отверстие, сообщенное с полостью вытяжной трубы. 8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что источник тока выполнен в виде генератора переменного тока, который соединен с электродами посредством переключателя и выпрямителя тока. 9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что козырьки выполнены в виде закрепленных на прозрачной трубе солнечного коллектора гибких плоских элементов посредством гибких тяг.