СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГРУБОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ НА КОРМ И ШНЕКОВЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК A23K1/12 

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам подготовки грубых кормов, например соломы, к вскармливанию животных.

В животноводстве важное место занимает разработка наиболее рациональных способов переработки и использование грубых кормов в кормлении животных. Установлено, что чистая энергия рационов с большим содержанием грубых кормов может использоваться лучше, если изменять физическое состояние структуры корма (см. Грубые корма и их использование. Сборник статей, Киев, 1978, с.13-32). Исследование влияния различного состава полнорациональных смесей при интенсивном откорме крупного рогатого скота показало, что скармливание полнорациональной смеси в виде гранул, предварительно измельченных компонентов с большим содержанием грубых кормов, на 34% эффективнее скармливания негранулированных кормов. Это связано с тем, что в инкрустируемых веществах подобно синтетическим полимерам измельчение сопровождается разрывом связей как внутри самой молекулы, так и между компонентами инкрустирующих веществ - главным образом между лигнином и целлюлозой с гемицеллюлозой, тем самым приводя к снижению микробиального потенциала для расщепления инкрустируемых веществ, т.е. к меньшим потерям энергии при пищеварении. Так при откармливании резной (5-8 см) и гранулами (размер до 3 мм) из грубых кормов удержание энергии в первом случае равняется 673 ккал/сутки, во втором - 1293 ккал/сутки (см. Флаховский Г. Использование гранулированной соломы в кормлении животных. - М.: 1979, с.77-78).

Известен способ переработки грубого растительного сырья на корм, включающий механическое воздействие ударными нагрузками или резание с помощью дробилок и измельчителей (см. Авторское свидетельство СССР №532362, Кл. A01F 29/00, 1976).

Недостатком этого способа является низкий коэффициент полезного действия. Другим недостатком является быстрый износ рабочих органов, высокая материалоемкость и энергоемкость устройства для осуществления этого способа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ переработки грубого растительного сырья на корм, включающий его измельчение в шнековом смесителе, содержащем, по меньшей мере, два шнека, при одновременном тепловом воздействии, при этом измельчение осуществляют при температуре 110-180°С и давлении 3-50 МПа, при этом растительное сырье используют с исходной влажностью не более 30%, при этом шнековый смеситель для осуществления данного способа содержит корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека (см. Авторское свидетельство СССР №1067638, Кл. А23K 1/12, 1982).

Недостатком этого способа является высокие энергозатраты, так как тепло подводится из вне, а также сложность его осуществления из-за необходимости иметь посторонний источник тепла.

Целью настоящего изобретения является снижение энергозатрат с одновременным упрощением.

Поставленная цель достигается тем, что при переработке грубого растительного сырья на корм с влажностью исходного растительного сырья до 30%, включающей его измельчение в шнековом смесителе при температуре 110-180°С и давлении 3-50 МПа, отличающийся тем, что температуру создают без подвода тепла из вне непосредственно в процессе технологической переработки грубого растительного сырья во внутренней полости корпуса шнекового смесителя, при этом в растительное сырье может быть добавлена известь Ca(OH)₂ в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья, при этом в растительное сырье может быть добавлена мочевина (NH₂)₂СО в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья, при этом шнековый смеситель для осуществления способа, содержащий корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, дополнительно содержит механический узел создания температуры 110-180°С и давлении 3-50 МПа при использовании растительного сырья с исходной влажностью не более 30%, что механический узел создания температуры и давления состоит из двух плоских колец, расположенных в плоскости, перпендикулярной продольной оси шнека, таким образом, что центры колец совпадают с продольной осью шнека, при этом первое из колец неподвижно закреплено в корпусе, второе - на шнеке, при этом зазор между кольцами образует выпускное отверстие.

На чертеже схематично представлен шнековый смеситель для осуществления предлагаемого способа.

Шнековый смеситель содержит корпус 1 с загрузочным 2 и выпускным 3 отверстиями, привод 4 для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека 5, механических узлов создания температуры 110-180°С и давления 3-50 МПа при использовании растительного сырья с исходной влажностью не более 30%, состоящий из двух плоских колец 6 и 7, расположенных в плоскости, перпендикулярной продольной оси шнека, таким образом, что центры колец совпадают с продольной осью шнека, при этом первое из колец неподвижно закреплено в корпусе 1, второе - на шнеке 5, при этом зазор 3 между кольцами образует выпускное отверстие. Кольцо 6 должно быть выполнено из более износостойкого материала, чем корпус смесителя, так как на его внутреннюю полость приходятся наибольшие истирающие нагрузки.

Способ осуществляется следующим образом.

При вращении шнека 5 в частицах грубого растительного сырья (на чертеже не показаны) в выпускном отверстии 3 (в зазоре между кольцами 6 и 7) происходят сдвиговые напряжения в сочетании с давлением, температурой и паром (в зазоре 3 поддерживается температура в пределах 110-180°С, давление 3-50 МПа и паровая фаза, т.е. условия, обеспечивающие разрушение молекулярных и межмолекулярных связей). В этом случае при малых удельных расходах энергии идет измельчение грубых кормов с высокой скоростью расщепления связей. Совместное воздействие на частицы грубого растительного сырья деформации сдвига и давления осуществляется при его прохождении через зазор 3 между кольцами 6 и 7.

Для повышения пластичности и ускорения гидролиза растительного сырья в его может быть добавлена известь Са(ОН)₂ в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья.

Для повышения пластичности растительного сырья и повышения содержания азота в растительное сырье может быть добавлена мочевина (NH₂)₂CO в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья.

Известь и мочевина могут добавляться как отдельно, так и совместно.

При разработке конструкции смесителя диаметр кольца 7 и соответственно ширина выпускного отверстия, при заранее заданной скорости вращения шнека определяются опытным путем. В производимом шнековом смесителе фирмой «Агростимул» г.Киров при внутреннем диаметре корпуса 1, равном 125 мм, и скорости вращения шнека, равной 140 оборотов в минуту, диаметр кольца 7 выбран равным 122 мм. Опытное изменение диаметра кольца 7 в сторону как его увеличения, так и уменьшения на 1,5 мм сказывается на работе смесителя незначительно.

Снижение энергозатрат с одновременным упрощением является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с аналогами.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам подготовки грубых кормов к вскармливанию животных. Способ переработки грубого растительного сырья на корм с влажностью исходного растительного сырья до 30% включает его измельчение в шнековом смесителе при температуре 110-180°С и давлении 3-50 МПа. При этом температуру создают без подвода тепла из вне непосредственно в процессе технологической переработки грубого растительного сырья во внутренней полости корпуса шнекового смесителя. В растительное сырье добавляют известь Ca(OH)₂ в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья и/или мочевину (NH₂)₂CO в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья. Шнековый смеситель для осуществления способа содержит корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, механический узел создания температуры 110-180°С и давлении 3-50 МПа. Механический узел создания температуры и давления состоит из двух плоских колец, расположенных в плоскости, перпендикулярной продольной оси шнека, таким образом, что центры колец совпадают с продольной осью шнека. Первое из колец неподвижно закреплено в корпусе, второе - на шнеке. Зазор между кольцами образует выпускное отверстие. Использование изобретения позволит провести качественную переработку грубого растительного сырья на корм животных. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ переработки грубого растительного сырья на корм с влажностью исходного растительного сырья до 30%, включающий его измельчение в шнековом смесителе при температуре 110-180°С и давлении 3-50 МПа, при этом температуру создают без подвода тепла извне непосредственно в процессе технологической переработки грубого растительного сырья во внутренней полости корпуса шнекового смесителя, отличающийся тем, что в растительное сырье добавляют известь Са(ОН)₂ в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья и/или мочевину (NH₂)₂CO в количестве 0,5-2% от массы растительного сырья.

2. Шнековый смеситель для осуществления способа по п.1, содержащий корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, механический узел создания температуры 110-180°С и давлении 3-50 МПа при использовании растительного сырья с исходной влажностью не более 30%, отличающийся тем, что механический узел создания температуры и давления состоит из двух плоских колец, расположенных в плоскости, перпендикулярной продольной оси шнека, таким образом, что центры колец совпадают с продольной осью шнека, при этом первое из колец неподвижно закреплено в корпусе, второе - на шнеке, при этом зазор между кольцами образует выпускное отверстие.