Способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов Российский патент 2025 года по МПК A23K10/30 C12M1/02 A23N17/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при приготовлении зерновых гранулированных кормов с повышенным содержанием легкоусвояемых сахаров в сельскохозяйственных предприятиях всех природно-климатических зон РФ.

Из уровня техники известен «Способ приготовления сбалансированных комбикормов» [1], включающий загрузку зерновых компонентов и добавок, а также жмыха, в соответствующие приёмные бункера, смешивание зерновых компонентов, их измельчение дробилкой или плющилкой, загрузка компонентов и добавок реверсивным шнеком-питателем в горизонтальный смеситель окончательное их смешивание, отправление комбикорма на сохранение или скармливание Способ позволяет получить сбалансированные сыпучие комбикорма, однако не предусмотривает производство гранулированного обогащённого сахарами корма.

Известен «Способ получения гранулированных продуктов для пищевых и кормовых целей из зернобобовых и зерновых культур» [2], который заключается в следующем: проводят удаление оболочки в зерне зернобобовых культур (люпина), замачивают его в молочной сыворотке, затем зерно выдерживают и проводят двухстадийную ферментацию ультразвуком с промыванием зерна в проточной воде после первой стадии и измельчением после второй стадии с получением зернобобовой сывороточной пасты. Пасту пастеризуют и смешивают с мукой зерновых культур. Полученную смесь гранулируют. Осуществление изобретения позволяет получить гранулированные продукты для пищевых и кормовых целей из зернобобовых и зерновых культур, существенно снизить потери питательных веществ исходных компонентов при производстве, улучшить усвоение питательных веществ при потреблении, тем самым уменьшить энергозатраты на единицу произведенной продукции. Недостатки способа - сложность его проведения, а также отсутствие разработанной технологической линии и технических средств для его осуществления, при этом получают гранулированный корм, не обогащённый в должной мере легкоусвояемыми сахарами.

Также существует технология (способ) получения гранулированного комбикорма для крупного рогатого скота согласно патенту на изобретение «Полнорационный комбикорм для крупного рогатого скота и способ его получения» [3], включающий рецептуру полнорационного комбикорма для крупного рогатого скота, содержащего активированную осахаренную целлюлозную массу (40%), витаминную муку из древесной зелени (2%), и зерновые компоненты, и способ получения данного комбикорма, включающий измельчение и одновременную сортировку древесных отходов на опилки и зелень, затем опилки дефибрируют до лигноцеллюлозной массы, а древесную зелень - до витаминной муки посредством паровзрывной обработки, сушку осахаренной лигноцеллюлозную массы и витаминной муки в кипящем слое для получая мелассы; в то же время зерновые компоненты смешивают и одновременно измельчают, затем в них добавляют мелассу, снова смешивают, смесь гранулируют и получают готовый корм. Способ позволяет получить полнорационный комбикорм для крупного рогатого скота. Недостатки способа - высокие энергозатраты на производство вследствие использования пара в технологическом процессе, повышающие стоимость корма, а также сложность технологического процесса и специального оборудования, что увеличивает себестоимость гранулированного корма и ограничивает область его применения, например, во внутрихозяйственных кормоцехах сельскохозяйственных предприятий.

Известен способ получения гранулированных комбикормов, осуществляет который «Линия производства гранулированных кормовых добавок с использованием отходов предприятий сахарной промышленности» [4], включающая производственный бункер, шнековый питатель, смеситель-кондиционер, пресс-гранулятор, батарею циклонов, охладительная колонку, просеивающую машину, бункер-накопитель, весовой дозатор, установку ввода мелассы, состоящую из приемной емкости, насосов, расходной емкости. Способ представляет технологический процесс получения гранулированных кормовых добавок с использованием свекловичного жома, пара и мелассы и включает подачу и кондиционирование высушенного свекловичного жома паром в смесителе-кондиционере с вводом мелассы, гранулирование жома с последующим охлаждением, фракционированим гранул и их фасовку. Использование способа позволяет расширить ассортимент выпускаемых гранулированных кормовых добавок. Недостаток способа - получение промежуточного продукта, не готового к непосредственному скармливанию сельскохозяйственным животным, а также высокая энергоёмкость процесса вследствие использования обработки компонентов паром.

Известен способ получения жидких сахаросодержащих зерновых кормов, осуществляемых «Установкой для получения патоки из зерна злаковых культур» [5]. Установка для осуществления способа состоит из ёмкости, водяного контура, насоса, диспергатора и кавитатора в водяном контуре, смонтироваными параллельно друг другу, а на выходном трубопроводе водяного контура в ёмкости установлен патрубок-завихритель. Способ получения патоки установкой заключается в следующем. При загрузке исходного цельного зерна в заполненную необходимым количеством воды установку полученную смесь воды, фермента и цельного зерна направляют в трубопровод с пассивным диспергатором, где зерно разрушается, а жидкость постепенно разогревается до технологически необходимых 60°С. При загрузке в ёмкость дроблёного зерна получаемая водяная смесь направляется в трубопровод с пассивным кавитатором, в нём разогревается до температуры 60°, ферментируется до образования сахаросодержащей патоки. Способ повышает надёжность протекания и производительность процесса получения патоки, уменьшает его энергоёмкость, его недостатки - неэффективное измельчение цельного зерна, а также получение жидкого продукта для непосредственного скармливания (невозможность длительного сохранения).

Из уровня техники известен «Способ приготовления жидких сахаристых кормов из зернового сырья» [6]. Способ включает автоматическую подачу зерна и фермента шнековыми дозаторами в бункер-накопитель установки для приготовления жидких сахаристых кормов, установленный на тензодатчиках веса, загрузку компонентов корма в технологическую ёмкость установки осуществляют через регулируемую шиберную заслонку; при работе установки циркулирующую водяную смесь для измельчения зерна в ней направляют через выходной трубопровод водяного контура на решётку пассивного измельчителя, установленного в верхней части технологической емкости. Данный способ обеспечивает повышение качества готового продукта, увеличивает надежность технологического процесса получения жидких сахаристых кормов из зернового сырья, его недостаток - невозможность длительного сохранения полученного продукта вследствие жидкого состояния корма, а также повышенные энергозатраты на приготовление.

Задачей изобретения является разработка способа получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов, обеспечивающего за счет применения новых технологических операций и усовершенствования рабочего процесса и конструкции технологического оборудования получение обогащённого легкоферментируемыми углеводами гранулированного зернового корма, повышение его усвояемости и снижение энергозатрат на производство.

Поставленную задачу решает предлагаемое изобретение - способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов.

Способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов, включающий подачу цельного зерна ржи, фермента и воды в установку для приготовления ржаной патоки, нагрев технологической жидкости, измельчение зерна в установке и его ферментацию для получения ржаной патоки, измельчение зерна ячменя дробилкой, подачу измельчённого зерна ячменя и ржаной патоки в смеситель и их смешивание, подачу полученной смеси в пресс-гранулятор и её гранулирование, отличающийся тем, что в установку получения ржаной патоки заливают необходимое количество воды и направляют на циркуляцию по водяному контуру, включающему пассивный кавитатор для её разогрева до 30°С, затем в технологическую ёмкость установки подают цельное зерно ржи и фермент, полученную смесь направляют на циркуляцию по водяному контуру без кавитатора, при этом измельчение зерна ржи происходит при направлении струи водно-зерновой смеси из нагнетательного трубопровода на решётку пассивного измельчителя установки, смонтированную на его крышке под углом α=60° к горизонтальной плоскости, затем ржаную патоку и измельчённое дробилкой зерно ячменя направляют в смеситель на смешивание в массовом соотношении 20…30% ржаной патоки от массы измельченного зерна ячменя.

Сущность способа получения гранулированных комбикормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов заключается в следующем.

Способ осуществляет технологическая линия, включающая линию приготовления ржаной патоки, линию измельчения зерна и смешивания, линию гранулирования. В состав линии приготовления зерновой патоки входят установка для приготовления ржаной патоки, технологический процесс которой осуществляется следующим образом. Технологическую емкость установки заполняют необходимым количеством воды в затем включают центробежный насос: вода в установке начинает циркулировать по контуру, включающему пассивный кавитатор, и нагревается до температуры 30°С. Экспериментально подтверждено, что при циркуляции воды по контуру с прохождением кавитатора время её нагрева до необходимого значения 30°С сокращается на 20%, тем самым уменьшаются энергозатраты всего процесса приготовления ржаной патоки, а также сокращается время его цикла, следовательно, повышается производительность установки. После того как вода в установке нагреется до нужной температуры 30°С, её направляют на циркуляцию по другому трубопроводу, обходящему кавитатор; цельное зерно ржи и фермент в необходимом количестве засыпают в технологическую емкость установки с нагретой таким образом до 30°С водой - в водяном контуре начинает циркулировать водно-зерновая смесь в обход кавитатора, что позволяет уменьшить значение потерь полного давления в среднем до 30% по отношению к аналогичному показателю при работе установки с кавитатором (установлено экспериментально при исследованиях рабочего процесса приготовления ржаной патоки), что приводит к снижению энергозатрат, затрачиваемых на привод насоса установки, обеспечивающего циркуляцию жидкости, и, следовательно, всей установки. Более интенсивное измельчение зерна ржи и нагрев водно-зерновой смеси до необходимой для ферментации суспензии значения 58…60°С происходит при взаимодействии водно-зерновой смеси с рабочим колесом центробежного насоса и соударении с решёткой пассивного измельчителя, смонтированной на его крышке под углом α=60° к горизонтальной плоскости, что также снижает время цикла получения ржаной патоки и, как следствие, энергозатраты на его осуществление. Величина угла α=60° получена экспериментально.

На линии измельчения зерна и смешивания в смеситель засыпают необходимое количество зерна, измельчённого дробилкой, и также подают в него на смешивание ржаную патоку из установки её получения в массовом соотношении - 20…30% ржаной патоки от массы измельченного зерна ячменя: данное массовое соотношение определено опытным путём и обусловлено тем, что получаемый гранулированный зерновой корм обладает наибольшей питательной ценностью (обменной энергией ОЭ) и усвояемостью при массовой доле патоки 20%, а наиболее стабильные гранулы корма наблюдаются при массовой доле патоки 30%, при этом колебания величины ОЭ в корме в интервале массовой доли патоки 20…30% незначительны.

По завершении смешивания промежуточный продукт (смесь измельчённого зерна ячменя и ржаной патоки) шнековым питателем подают в пресс-гранулятор (линия гранулирования), из которого полученные теплые и влажные гранулы зернового корма поступают в колонну охлаждения, где воздушным потоком из гранул удаляется влага и тепло до установленных кондиций, и на выходе из колонны охлаждения получают гранулированный зерновой корм с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов и физико-механическими свойствами, соответствующими зоотехническим требованиям. Предлагаемая технология (способ) исключает наиболее энергоёмкую технологическую операцию, присущую большинству технологий получения гранулированных комбикормов - обработку подлежащего гранулированию сырья паром в шнековом питателе, что приводит к существенному снижению энергоёмкости получения гранулированного зернового корма с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов.

Таким образом, предлагаемое изобретение - способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов решает поставленные перед ним задачи: обеспечивает за счет применения новых технологических операций и усовершенствования рабочего процесса и конструкции технологического оборудования получение обогащённого легкоферментируемыми углеводами гранулированного зернового корма, повышение его усвояемости и снижение энергозатрат на производство.

На фигуре представлена схема технологической линии приготовления гранулированного зернового корма, обогащённого легкоферментируемыми углеводами, осуществляющая способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов, состоящая из линии приготовления зерновой патоки I, линии измельчения зерна и смешивания II, линии гранулирования III.

В состав линии приготовления зерновой патоки I входят: система дозирования зерна ржи 1 и фермента 2, установка для приготовления ржаной патоки, состоящая из технологической емкости 3, системы взвешивания фермента и зерна ржи 4, центробежного насоса 5, пассивного измельчителя 6, кавитатора 7, системы трубопроводов, в том числе нагнетательного, 8, и кранов 9, 10, 11, 12 различного назначения; на крышке кавитатора смонтирована решётка 21 под углом α к горизонтальной плоскости.

Линия измельчения зерна и смешивания II включает дробилку зерна 13 с бункером временного хранения измельченного зерна 14 и смеситель 15, установленный на тензодатчиках веса 16 системы взвешивания.

В состав линии гранулирования III входят: бункер-накопитель 17, шнековый питатель 18, пресс-гранулятор 19 и колонна охлаждения 20.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Заготавливают исходные компоненты в необходимых объемах в отдельных емкостях (бункерах). Технологический процесс начинается с подготовки воды в установке для приготовления ржаной патоки. Технологическую емкость 3 установки заполняют необходимым количеством воды в объеме, равном 2/3 от общего объема водяной смеси при закрытых кранах 9, 10 и открытых 11, 12, затем включают центробежный насос 5. При постоянной циркуляции в замкнутом водяном контуре вода нагревается до температуры 30°С. Экспериментально подтверждено, что при прохождении водой кавитатора 7 время нагрева воды до необходимого значения 30°С сокращается на 20%. После того как вода нагреется до нужной температуры 30°С, закрывают кран 12, открывают кран 10, таким образом перенаправляя воду в обход кавитатора 7. Затем через систему дозирования зерна 1 и фермента 2 и систему взвешивания 4 зерно ржи и фермент в необходимом количестве засыпают в технологическую емкость 3 с нагретой до 30°С водой - в водяном контуре начинает циркулировать водно-зерновая смесь, перенаправление которой в обход кавитатора 7 позволяет уменьшить значение потерь полного давления в среднем до 30% по отношению к аналогичному показателю при работе установки с кавитатором (установлено экспериментально при исследованиях рабочего процесса приготовления ржаной патоки). При взаимодействии водно-зерновой смеси с рабочим колесом центробежного насоса 5 и соударении с решёткой пассивного измельчителя 6, смонтированной на его крышке под углом α=60° к горизонтальной плоскости, происходит процесс разрушения зерна ржи с образованием однородной суспензии с повышением её температуры до необходимого значения 58…60°С, после достижения которой центробежный насос 5 выключают: продолжается процесс ферментации суспензии без циркуляции жидкости (превращение крахмала, содержавшегося в зерне, в легкоферментируемые углеводы), и завершается через 1…1,5 часа, - процесс получения патоки завершён. Величина угла α=60° получена экспериментально, - определяется из условий наиболее быстрого измельчения зерна и нагрева технологической жидкости в установке.

В одно время с приготовлением патоки дробилкой 13 измельчают зерно ячменя и заполняют полученным продуктом бункер временного хранения 14. Затем включают горизонтальный смеситель 15, в который из бункера временного хранения 14 засыпают необходимое количество измельченного зерна ячменя до получения сигнала от тензодатчиков веса 16. После этого в необходимом количестве (также до получения сигнала от тензодатчиков веса 16) в смеситель 15 подают ржаную патоку из установки её получения: закрывают кран 11, открывают кран 9 и включают центробежный насос 5; затем, после заполнения смесителя нужным количеством ржаной патоки, открывают кран 11, закрывают кран 9, центробежный насос 5 отключают. После заполнения компонентами в смесителе 15 происходит процесс смешивания измельченного зерна ячменя и ржаной патоки до получения однородной многокомпонентной смеси. Экспериментальным путём установлено, что ржаную патоку и измельчённое дробилкой зерно ячменя направляют в смеситель на смешивание в массовом соотношении 20…30% ржаной патоки от массы измельченного зерна ячменя. По завершении смешивания полученным промежуточным продуктом заполняют бункер-накопитель 17 линии гранулирования, включают пресс-гранулятор 19, и шнековый питателем 18 смесь измельченного зерна ячменя и ржаной патоки подают в пресс-гранулятор 19, гранулируют, затем полученные теплые и влажные гранулы зернового корма поступают в колонну охлаждения 20, в которой воздушным потоком из гранул удаляется влага и тепло до установленных кондиций. На выходе из колонны охлаждения 20 получаем готовый гранулированный зерновой корм с высокими показателями биологической ценности и физико-механических свойств.

Смешивание зерновой патоки и измельчённого зерна в массовом соотношении 20…30% ржаной патоки от массы измельченного зерна ячменя соответственно определено опытным путём и обусловлено тем, что получаемый гранулированный зерновой корм обладает наибольшей питательной ценностью (обменной энергией ОЭ) при массовой доле патоки 20%, а наиболее стабильные гранулы корма наблюдаются при массовой доле патоки 30%, при этом колебания величины ОЭ в корме в интервале массовой доли патоки 20…30% незначительны. Экспериментально установлено, что содержание легкоферментируемых углеводов в гранулированном продукте, полученном из измельченного зерна ячменя, обогащённого ржаной патокой, в 5 раз выше, чем в гранулированном зерновом корме, полученном с использованием пара без добавления ржаной патоки, что существенно повышает усвояемость гранулированного корма, производимого согласно новому способу. Также предлагаемый способ исключает из схемы линии гранулирования использование парогенератора, обладающего свойствами повышенного энергопотребления, что приведёт к существенному снижению энергоёмкости получения гранулированного зернового корма с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов.

Таким образом, предлагаемое изобретение - способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов решает поставленные перед ним задачи: обеспечивает за счет применения новых технологических операций и усовершенствования рабочего процесса и конструкции технологического оборудования получение обогащённого легкоферментируемыми углеводами гранулированного зернового корма, повышение его усвояемости и снижение энергозатрат на производство.

Литература

1. Пат. 2701967 Российская Федерация, С1 МПК A23K 10/00 A/23N 17/00. Способ приготовления сбалансированных комбикормов / Савиных П.А., Казаков В.А., Чернятьев Н.А., Герасимова С.П. // заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В.Рудницкого» (RU) - №2018138600; заявл. 12.12.18; опубл. 2.10.2019. Бюл. №28.

2. Пат. 2505079 Российская Федерация С2 МПК А23 L1/20. Способ получения гранулированных продуктов для пищевых и кормовых целей из зернобобовых и зерновых культур / Король В.Ф., Лохмоткина Г.Н. // заявитель и патентообладатель Король Вячеслав Феодосьевич (RU), Лохмоткина Галина Николаевна (RU) - №2011132716/13; заявл. 03.08.2011; опубл. 27.01. 2014. Бюл. №3.

3. Пат. 2673753 Российская Федерация C2. Полнорационный комбикорм для крупного рогатого скота и способ его получения / Просвирников Д.Б., Ахметшин И.Р., и др. // заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Научно-Технический центр ГренТекс» (RU) - №2017115755; заявл. 04.05.2017. Опубл. 29.11.2018. Бюл. №34.

4. Пат. 26546164 Российская Федерация C2 МПК A23P 1/12. Линия производства гранулированных кормовых добавок с использованием отходов предприятий сахарной промышленности // Афанасьев В.А., Остриков А.Н. / заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество « Всероссийский научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности»(RU) - №2013120379/13; заявл. 30.04.2013. Опубл. 10.04.2015. Бюл. №10.

5. Пат. 2669297 Российская Федерация C2 МПК С12М 1/02. Установка для получения патоки из зерна злаковых культур // Сысуев В.А, Сычугов Ю.В. и др. / заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятиен «Проектно-конструкторское бюро» НИИСХ Северо-Востока (RU) - №2017109651, 22.03.2017. Опубликовано 09.10.2018. Бюл. № 28.

6. Пат. 2803540 Российская Федерация C1 МПК А23К 10/30. Способ приготовления жидких сахаристых кормов из зернового сырья / Савиных П.А., Казаков В.А. // заявитель и патентообладатель Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) (RU) -№202310216; заявл. 31.01.2023. Опубл. 14.09.2023. Бюл. № 26.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов. В установке получения ржаной патоки предварительно разогревают воду до 30°С путем ее циркуляции по водяному контуру с пассивным кавитатором. Затем в ёмкость установки подают цельное зерно ржи и фермент. Полученную смесь направляют на циркуляцию по водяному контуру без кавитатора. Измельчение зерна ржи в установке происходит на решётке пассивного измельчителя, смонтированной на его крышке под углом α=60° к горизонтальной плоскости. Затем ржаную патоку и измельчённое дробилкой зерно ячменя направляют на смешивание в массовом соотношении 20…30% ржаной патоки от массы измельченного зерна ячменя. Способ обеспечивает получение обогащённого легкоферментируемыми углеводами гранулированного зернового корма, повышение его усвояемости и снижение энергозатрат на производство. 1 ил.

Способ получения гранулированных зерновых кормов с повышенным содержанием легкоферментируемых углеводов, включающий подачу цельного зерна ржи, фермента и воды в установку для приготовления ржаной патоки, нагрев технологической жидкости, измельчение зерна в установке и его ферментацию для получения ржаной патоки, измельчение зерна ячменя дробилкой, подачу измельчённого зерна ячменя и ржаной патоки в смеситель и их смешивание, подачу полученной смеси в пресс-гранулятор и её гранулирование, отличающийся тем, что в установку получения ржаной патоки заливают необходимое количество воды, равное 2/3 от общего объёма водяной смеси, и направляют на циркуляцию по водяному контуру, включающему пассивный кавитатор, для её разогрева до 30°С, затем в технологическую ёмкость установки подают цельное зерно ржи и фермент, полученную смесь направляют на циркуляцию по водяному контуру без кавитатора, при этом измельчение зерна ржи происходит при направлении струи водно-зерновой смеси из нагнетательного трубопровода на решётку пассивного измельчителя установки, смонтированную на его крышке под углом α=60° к горизонтальной плоскости, затем ржаную патоку и измельчённое дробилкой зерно ячменя направляют в смеситель на смешивание в массовом соотношении 20…30% ржаной патоки от массы измельченного зерна ячменя.