автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.05, диссертация на тему:Интенсификация процесса переработки торфа при производстве кормовых добавок

оп

и

На праяах рукописи а1егирёв дм11трйй владимирович

интенсификация пгоцеса переработки тойа

при производстве кормовых добавок

05.15.05 - технология и комплексная механизация торфяного производства

Лзторефераг диосвртацяи на соискание ученоН степени кандидата технических науй

Тверь-1997

Ребота наполнена в Тзеракой государственном техническом универоитете

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор camcqhob д.н.

Научная консультант • -кандидат технических наук, ДОЦ8НТ ШЖ О.С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ГОРЯЧЕВ В.И., кандидат технических наук САМОГИН С.К. .

Ведущая организация -АО НЦ Радченкоторф

Защита состоится 2 июля 1997 г. i Н чаоов ' на заседании дисоергацианного совета Д 063.22,01 Тверского государственного технического университета (по адреоу: I70O26, г.Тверь, Набережная Афанаоия Никитина,22)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверского государственного технического университета.

Автореферат разослан "__"___;___ 1997г=

Ученый оекретарь дисоертационного совета

КОПЕН ИИ В, Д.

0БЩМ1 ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТи

Актуальность темы определяется дефицитом кормовой бааа для рыбоводства, а именно нехваткой качественного к налсркй-ного корма и дороговизной последнего. Если рассматривать 00-став рыбного комбикорма, производимого для растктелыюадйых товарных рнб, то нозздо отметить, что большинство ого совтаэ-лявщих компонентов таких как соя, 6оби, подсолнух прОкзрэС'-тавт только в южных регионах России, а то и за ее проделш). Поэтому проблема удешевления корма с условней сохранения прелмей рыбопродуктивности является на современном оуапе актуальной задачей. . ;

В решении этой проблемы суцественнуа йомощь коке? оказать органическое вещество торф. Применение торфа в качестве кормового средства известно довольно давно. Его использовйяй для увеличения объемности рациона. Но низкие питательные свойства последнего позволяют применять торф только 8 спеси с основными кормами. В недавнем прошлом специалистами НИИ прудового рыбного хозяйства (НййПРХ) был разработан ксхашпн процесса, при помоки которого удалось существенно поЕисить питательность торфа. Данный метод получил название фзркепта-тивной переработки торфа.

Степень разработанности проблемы. Процесс ферментативной переработки тор$а, разработанный специалистами ИИИПРХ, со—, тался практически неизучен. Специалистами НЙИПРХ ставилась задача определить: какое влияние оказывает пояучаегиД торфяной кормовой компонент (?КК) на физиологическое ра^гстио организма рыбы. Более подробно механизм процесса фериеата«!»* ной переработки торфа <5ил изучен з отраслевой даборзторИ! Калининского политехнического института- Группой сяециаяяс- -тов под руководством проф.Наумовича В.М. бкл прогеде;: ряд опытов к получены данные о кинетике процесса. В делив см бвяа проведены опыты с целья определения рациок&гьккх усяо-зай, "при которых процесс фгркййвции' наиболее гффестйгеи- ; Процессы ф5р4е.чташи, прсисходядис в хядких сродсх, изучена . многклй спецпалипами. Такяя яоропо разработал процесс фзр-кентативной утилизации бцтовнх отходов. Однако процесс ферментативная переработки торфа на корковуо добавку для риб, относящийся к методам твердофазной ферме -г пцаи остается малоизученным.

-г -

■ Цель и задачи исследований. Цель» работы является иссле-дюзани? процесса ферментативной переработки торфа для получения наиболее качественного корма и последующей интенсификации яроцаооа\"в также разработка отдельных узлов ферментера, в котором будет осуществляться эта интенсификация. Поставленная цель достигается путем решения задач: ' - исследование влияния основных факторов на качество ТВД;

- определение оптимального сочетания исследуемых факторов;

- разработка путей интенсификации процесса;

- разработка технологии производства ТКК;

- предложение технических решений основных узлов ферментера- .

Наушая новизна, состоит в определении оптимального сочетания рад.факторов, влияющих на качество.получаемого корца, & исследования вопроса интенсификации процесса ферментации. Предложен новый метод интенсификации процесса, при ПОМО.ЩГ которого удалось обеспечить минимальное ьремя ферментации, а также сохранить без ухудшения требуемое качество .корма. На основании проведенных работ была предложена новая технологическая схема производства торфяного кормового ком. понента,• ... • ■ . . . * . Практическая ан&чимость. На современном этапе.проблема удешевления норма является наиболее значимой. Проведенные исследования дают возможность снизить стоимость корма, повысить его питатедьнце свойства и за счет отого увеличить ри-оопродуктивнсоть.

Апробация-работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского оостава, аспирантов и сотрудников ТвеПЙ (Тверь,1994,1995,1996), на конференции молодых учених ц «специалистов Тверского региона (Тверь,1995) и др.

Использование в учебном процессе. Пат еря ал и диссертационной работы испод.ьэуятся в .курсах "Технология переработки торфа" ' "йадани и оборудование по переработке торфа дли студентов специальности 17.01 "Горние машины ц оборудование" специализации"Торфяйие насини к оборудование".

Публикация результатов. Материалу диссертационной работы опубликована & 6 изучных статьях и X .авторском свидетельстве на изобретение,.'

Структура и объем работы. Диссертация, состоящая ire введения* семи глав, заводов, списка литературы и приложения, имеет 161 страниц, содержит D таблиц и 31 рисунок» •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе I "Обзор существующих методов использования тор* фа в кормлении животных" представлено обоснованно иоходаого сырья - торфа, применяемого для кормления; изложеин физические и химические свойства сырья. По отнм данным дено. га ¿сличение, что наиболее целесообразно использовать верховой сфа-гновыйторф оо степенью разложения не более 202 п золйюотьв lie более 8%. Согласно данных БелНИИ'животноводства и КШ1 прудового рыбного хозяйства Такой торф имеет высокое содержите органического вещества (до 95%), что служит гарантией его высоких питательных свойств. Далее рассмотрела основные концепции применения торфа з. рацион животным. Кратко их нежно сформулировать следующим образом: I - увеличение объемности рациона; 2 - лечебно-профилактические цели; 3 - увааичо-» иие питательных свойстз корма с применением продуктов, поре- -работки торфа. ' .

Наиболее важным вопросом в данной главе является использование торфа в рыбопроиэводстве. Более полно.ото.направление разрабатывалось в НИИПРХ в лаборатории рыбохозпПотван-ного использования торфа.

Рассмотрены существующие направления использования торфа в рвбопроизводстве: I - для организации нагульных прудов с. . целью выращивания товарных рыб; 2. -. производства добавок Для корлоиых целей.

После анализа различных методов производства кормовых, : добавок был выбран наиболее.эффективный и продуктивный метод . ферментативной переработки торфа. Этот метод основан на при- . иципе микробиологической реакции перевода органического вещества в белок, ft именно, микроорганизмы потребляя питатель-пуп среду смеси j?еличивзют свою популяцив, что в саов оче- ' родь приводит к увеличению питательности корма,.

В главе 2 "Методы оценки качества кормов" изложены основные методы, позволяющие оценить.качество корма. Наряду о такими общепринятыми способами определения злаяности, содержания в кормах протеина, аира, золы, энергетической цен-

врата корна, в денной главе рассмотрены нетрадиционные мето-. ¿а Сдрзделеиил качества кормов. Процесс ферментации заключается $ уведичешад биомассы среды, поэтому контролировать ка-чъцща корма, именно по наличии в нем микрофлоры, прздстад-фдтоп наиболее интересным. С атой целью в данной главе из-Л9ЩШ существуодие катоды контроля микроорганизмов в среде • в лровздена оценка отах методов. Из существующих вариантов б ця-. выбран коовенныЯ метод определения биологичеокой активности угджелого rasa. В результате определенных измерзнйа регистрируется объем C0¿ и делается вывод о количестве ш:к-ррарганигадв. Чем больше в среде микроорганизмов, тем больше . Ойгзк C0¿'ii.соответственна ценность корма, йаиби^еа «енний йОри.,'контрол1!роЕалоя по- общепринятым показателям качества ' (npoveim,шр.аом и т.д.).

■• Глава 2!й "Методика экспериментальных исследований". Вое . научнее наследования, прОЕедешше в данной работе, основана на скспэриментальных данник. Зкспзримент бил прсдзден на ла-бораториоП устаиоЕко, разработанной специалистами КШ и прадйер усовершенствованной самостоятельно, которая представляет' Кэ себя; емкость для ферментации, при помощи которой Í40j.m0 приводить регулирование таких факторов как температурная реиш, аэрациснныя режим и перемешивание . f йорядок проведения эксперимента состоит в следуcaen. Тор-фоорганаческув оиеоь кассой 15 рг засыпали в емкость, пере-меангал^ до однородной маосц, Начальная температура смеси задавалась в пределах 18-21°С. Компоненты, входящие в снесц, применялись одж>рсд..ае: торф верховой сфагновый о торфяного месторождения ."Еасидьевокий Мох", который после подготовки имея следуские параметры - влажность &Q&, степень разяоке-ная 10-12^, ^ольнроть до 3íS, кислотность <í,5-5í£, содержание пуйнцы не более 0.5?, крупнооть частиц не более 16 мм; органические добавки * комбикорм K-65-I3 Тверского комбикормового завода; минеральные добавки -- аммофоо (фосфоросодержащее вгаествв ГОСТ I4227-7B, аммиачная селитра (аэртооодерзадее мвветво) Г0& Ш32-74. В-данной главе подробно, изложен метод Определения биологической активности (&) ферментируемой смеои, разработанный специалистами НИИПРХ. Схематически процесс определении БА. выглядит следувщим образом: приготовление иаябски „^ Дыхание (выделение С^) поглощение С^

келочью. Щелочь поглощая углекислый газ, тек cantal нейтрализует часть своего объема. Затек производится фиксация Оотат-ica целочк и пересчитывается количество щелочи (ил) на количество СО^Смг). Количество СО^ определяется па 100 г сухого вещества смеси.

Цель проведения эксперимента - получение наиболее питательного корма. Для отого были исследованы факторы, ялкявщйе на этот показатель:

- состав ферментируемой смеси: содержание в смеси комбикорма ( Р ), "закваски" ( í? ), аммофоса, селитры;

содержание а смеси аммофоса и селитры в опытах били приняты неизменными на основании исследований проводника в отраслевой лаборатории ЛШ;

- исходная влажность торфа tf .

Для определения влияния исследуемых факторов Р , £? , I<Г на величину БА был использован статистический метод планирования экстремального эксперимента. Этот метод позволяет кроне решения поставленной задачи при минимальном количестве опытов получить обобщенную зависимость Бк. от факторов Р , £[ , VT . Для проведения эксперимента, с учетом результатов, прз-дыдуших исследований, были выбрани области исследуемых факторов: "закваска" Q. - 10-30;», комбикорм Р - 15-50$. ' '

Микроорганизмы способны осуществлять своп обмен только з условиях водных растворов,поэтому вода в данной Случае играет больаое значение,диапазон изменения вл&еюсти Uf принят Более точно границы исследования .бшт установлены о учетом матрицы планирования многофакторного эксперимент^.

Чтобы получить достоверные результаты исследования необходимо учесть ¡i зафиксировать х-несние' факторы, влияющие на ход процесса. К ним относятся: температурный.рекин, аорацион-ннй pernt, влияние на процесс ферментации- йремеш: года.

Дэрационный репроводится с целью подвода в среду ферментации необходимого объема кислорода.' Согласно расчетов на I кг'смеси требуемся 0,25-0,4 i? воздуха. Поэтому при;имевшейся производительности воздупноП систеки время аэращте до-юто составлять 3 минуты. Число требуемых аэрацяй л опытах било принято I раз в сутки, на основании исследований отраслевой лаборатории Ш.. Одновременно с аэрацией с цельв более

полного проникновения кислорода в среду производится переме-пивание.'

В работах Панкратова Ц.С;. и Забавской Е. исследовалась активность различных групп микроорганизмов и ферментов в течении, года. Ими отмечены закономерности изменения активности от Температуры окрунавцей среды. Время года не оказывает влияния на микробиологическую ферментную активность. В первой серии.опытов температура была принята постоянной и поддерживалась в пределах 1В-22°С. Влияние температуры на процесс ферментативной переработки торфа на кормовую добавку был иооледодан позднее в дополнительной серии опытов. Проведении^ олити с одинаковым составом смеои и. всех остальных фактора»''12,05,95 г и IB.0I.96 г показали одинакова результаты. Следовательно можно считать, что на этот процесс время года1 не-оказывает влияние. •

Качество корма контролировалось по величине БД, при стон определялось время наступления ее максимальной величины.

В качества метода планирования многофакторного экстремального ¡эксперимента использовали рогатабелыюе планирование второго порядка. Ротатабельное'планирование выбрано из-за более влсокой точности получаемой зависимости. Использование . плана второго порядка вызвано нелинейностью зависимости БА ■ )'от исследуемых пеличин й , Р , иг ( *« , хА , ^ соответ-ствоншо в кодированном виде). Согласно методике планирования величина плеча звездных точек А'; лра трех факторах равно 1,632. Число опытов /ь = 20, число опытов в центре плана

« 6.'Верхний уровень равен +1, нижний -I, координаты в-центре плана равиы нулв и совпадают с началом координат.Матрица ротатабельного планирования составлена по обыим принципам построения плана второго порядка.

.В результате статистической обработки экспериментальных

данных было получено уравнение регрессии в безразмерном вн-Д0*

В А ~ Н6Н1<1&-$&-Л1 ГиГ* О, Мйр-б^гЯ-с,

С помощью проверки полученных уравнений по критерию випера Р была доказана их адекватность при уровне значимости' /> -=0,01.

Проведем анализ влияния факторов на величину БА при помо-уравнения (I) в кодированной виде. Как видно из уравнения па БА отрицательное влияние оказывают- количество в смеси "закваски" У/ и комбикорма ■, коэффициенты при линейных членах 1:мевт максимальную' величину, с их уменьшением величина отклика увеличивается. Влажность оказывает;положительное влияние на ЕЛ. Наличие квадратичных членов уравнения-говорит о нелинейной зависимости исследуемых факторов. Анализируя уравнение по значимости коэффициентов можно -отметить, что на БА наибольвее влияние оказывает влажность л} . менее количество комбикорма и "закваска" . Проследить злиякиз на ЕА при1 одновременном-изменении всех факторов практически невозможно. Поэтому представим однофакторные зависимости каждого из факторов при постоянных значениях зсех остальных (рис.1).

500

ю .20 I 2£

10 ?.о ' 30 ' Ь-о .". - 11'-'

¿0 йО ' Уй

Рис.1. Зависимость БА от исследуем!« факторов:.

I -Б/Ц(а) (р *1ъ,г%, кг 2 - Ь'Ь//Р) (а -и.б£,

.ОТ-76,6$); 3 (Й «11,6%, Р '« Т3,г%).- .

Согласно графика (рнсЛ) оптимальные значзйня факторов лежат на границе области исследования. Для определения максимальных значений функции были проведены дополнительные опыты, лежащие за границей области исследования (на графике рко.1 обозначены прэрылястоЛ лтшей). С учетом проведенных опигов

вне плана были определены численные значения факторов, при которых БА имеет свою максимальную величину: б =11,65?. Р ° «13,25?, гГ"76,е%, при этом. БЛ-825 мг С02/100 г сух.в-ва в оут.

На первый взгляд кажется, что чем больше в смеси влаги,тем цензе долкен быть корм, так как выше величина. БА. Но с ростом влакшссти торфа содержание сухого вгкества в корме снижается, и следовательно, уменьшается выход биомассы. Кроме того,процесс ферментации заключается в приращении биомассы за счет питательности исходной среды я чем больше стой среды, больше сухого вещества ..торфа, тем больше долкен быть выход биомассы. Расонстрм процесс ферментации с точки зрения определения содержания в смеси биомассы, для чего введем новый параметр ' оптимизациибиологическую активность относительно сухого вещества /торф БАС

¿Г/4- ^й'(р^-иТ), условных единиц,

где' "¿Г ,*• ¡¡сходная влажность торфа в %.

Пересчитаем данные полученные для БА не. новий параметр оа-' тшшзйцин процесса БДС. В результате проведенной стагистнчес-. кой обработки было получено уравнение регрессии в безразмерной виде

• />/«:-*, * зх^г сз)

и в натуральном виде

ле~т>з а 1<г-ч\оз а иг-

-о, р 1$ О, О^Р^Ч-О,^иг-1.

Анализ влияния факторов на параметр оптимизации был проведен при помощи уравнения (3). Не БАС количество "закваски"Л, и комбикорма У,/, оказывают тоже влияние, что и на БА, т.о. с ростом н &\с уаоньа&етсл. Каксик&дьноа значений Г,/,с соответствует ишшиальиъм величинам X, и Хл . На рио.2 представлена зависимость , анализируя которую

Н0И10 отметить, что характер кривых полностью соответствует Функции = . Следовательно, оптияальние пара-

метры X, , Хл , при которых БАС максимальны, долями иметь тс

же численные значения, что и для БЛ, а именно -11,65,?, Р "13,25%. Проведенный дополнительный опыт при параметрах: £ -10%, р »10? „ !<г «43,2;? подтвердил эти. предположений,. Влажность 1<Г(Х3) , как и ожидалось. оказывает отрицательное влияние на Б1с. Значение влажности, при котором получаетоя максимальная величина БЛ0, лежит на границе области исследования иг С целью определения оптимального значения Ю был проведен ряд дополнительных опытов:

- проверочный опыт по параметрам' О. *Н,6%, Р 13,2%, &Г-Ч3,2%:

- за границей области исследования & -=11,6%, Р-13,2%,

- рядом с предполагаемым максимумом @ --11,6%, р -13,2%, Соответственно были получени результата:'

- БАС=259 у.е. близкое к расчетному ЕА0е263 у.е.;

- БА0-15^ у.е.;

£0 ~ 70 60 " 3,)'•'/'

Рис.2. Зависимость £\0 от исследуемых бахтороа: •

I - ЕА^Щ (Р =13,2%, лГ«*3,2%); 2 - ■(&'-■

«И,62, /иГ -43,2%); 3 -БЩЫ) (й -И.6%, Р «13,2%).

Данные опыты «анесенй на графике ряс.2. По результатам проведенных исследований можно заключить, что наиболее цепни?. корм с точки зрения присутствия в нем биомасса был получен, при параметрах смеси <? «11,65*, Р -13*2&; При

отих значениях была получена-максимальная величина ,

БА0-259 у.е.

Скорость роста биомассы и ее количество зависят от исследуемых факторов Q. ,Р , ьГ По этой причине меняется значение БА и время Достижения атого максимума f . Так, например, при влажности & -60$ и соотношении компонентов (количества торфа), P.O. : 62.8:13,2:20 .-'БА достигает величины 500 мг COg/IOO г сух.в-ва в суг. через 24 часа, в при Vf *76.6J6 и соотношении 47:30:20 значение БА-632 мг СО^ iOO г сух. в-ва в сут. только через 40 часов. И хотя во втором случае была получена больная величина БА возможно, экономически выгоднее получить менее ценный корм, но и за меньиев время. .

Для определения состава смеои и исходной влажнооти торфа ' с точки зрения экономической целесообразности введем новые величины, оптимизации процесса: £ß/F ( ) ((мг CO^/IOO г сух.в-ва в сут.)/чао) - отношение БА ко времени наступления ее максимальной величины V aS^/T" (^ ) (у.е./час) -отношение БА0 ко времени наступления ее максимальной величины V • В результате статистической обработки были получены уравнения регреооии в безразмерном виде

Д -A vx,Xj • •/, t (5)

}ч ****** V*r*3 (6)

и натуральном виде

i£,i-0,'if> -О,t иУ-О,Oi-ßP-й, WCli<r+ (7)

Щ /£■= v, £>£- о Mfi - е>, Otfßp ееМйг о, ¿>o?q V (8 ) у- 6, 009Рг f-Р, fßC&Srf^

На рис.3 приведены однофакторные зависимости fA/i" от исследуемых факторов, своего максимума M/t* достигает при влажности иг -76,( й «11,62, Р «13.22). Соответственно БЛ/Г -14,6 (мг OyiOO г оук.в-ва в сут.)/час. При

аГ '80$ Б А/Г «=14 (мг СО^/ЮО г сух.в-ва в оуг.)/чао. Поэтому принимаем оптимальное значение иТ *76,Ъ%.

Влажность ( ) как видно, из уравнения (7) иа ВА,/Е~ практически не оказывает влияния. Уменыаая иг тем самый увеличиваем биомассу (величину БАС), но время 2" возрастает. Поэтому отношение можно считать неизменным,что видно из графика риб.4. Примем оптимальное значение для £Ас/£ тоже, что и для БА0, ъг *ЧЧ,2%. Все остальные знаки уравнения (5) совпадает со знаками уравнения'•(б), поэтому дальнейший анализ можно проводить по параметру оптимизации К/>с/Т" . Влияние содержания в смеси "закваски" ( У, ) и комбикорма Р ( Х^ аналогично зависимостям £Ас*{(0,Р)' и ¡>$*$(8,Р) (рис. 1,2), максимума функция достигает при минимальных, значениях исследуемых .. факторов. Поэтому можно считать, что наиболее экономически выгоднее производить корм при параметрах смеси; Я. ■11,6%, Р «13,25; и кГ =44,2%.

Ы/Г

М1 Щ) /«¡У-

14 <Г~

40 &

Рио.З. Зависимость

от исследуемых факторов: I - (Р ~1ЭЛ%, * -76,8?); 2 -6Д/?*/{Р) (й ш

"11,6$, иГ -76,8$); Э - (й -II,6%, Р •1Э,г$).

FUt

НО

£,O

-i,.T lt

SO "V"

■ ?hc,ji .Зависимость ЩА" от исследуемых факторов: I._ ^J^Jla) ,(P -l'j,2%, -иг 43,2$v 2 .

^43,2 íhr-Sfcfi-.jM ,(Ü «11.6,?. ,2%).

Влияние исследуемых факторов на параметр оптимизации можно объяснить, следующим образом. "Закваска" Ü - часть .готового продукта, вводимого в смесь о целью интенсификации процесса, и какется, что чем больие "закваски" в' смеси, тем интенсивнее должен идти процесс. Однако, вводя в смесь "закваску», с одной стороны, увеличиваем в среде популяции микроорганизмов и те., самим сокращаем время процесса t но с другой стороны, наличие в смеси большого числа микроорганизмов вызывает увеличение расхода питательных веществ среды на поддержание их «изнедеятедмоети к как следствие получается меньшая величина БД.

Комбикорм Р необходим в качестве питательной среды мя развития микрофлоры. Наряду с биологически активными веществами "орфе. (такими как гушшовие кислоты, аминокислоты и др ) микроорганизмы использу, для своего развития раотителы uí б лок комбикорма. Недостаточное или избыточное^ е Г последнего отрицательно скажется «а ходе процесса HaL условия для развития микробе«;"

при Р/( - содержание сухого вещества торфа в смеси). Это было подтверэдено опнтншш данными.

Влияние Р \\ в на БЛ аналогично, поэтому для снижения стоимости корма представляется перспективным заменить при процессе ферментации комбикорм "закваокой". Для выяснения этап возможности были проведены дополнительные опыты,'в которых Р + й - 2С$, а их соотношение принимает рааные значения (рис.5). Снижая в смеси содержание комбикорма можно существенно снизить стоимость'корма. Как видно из графика .(рис..5) при =20$ и Р * <% процесс ферментации практически невозможен, так как отсутствует питательная среда. Когда смеоь включает в себя только комбикорм Р =20?, процесс также малоэффективен, так как количество микроорганизмов, присутствующих в среде, неспособно существенно увеличить своя популяцию. Оптимума функция достигает при Я =8% и Р -12%, при этом БА=630 мг С02/100 г сух.в-ва в оуг>. Полученное соотно-

Щ./ЮОь су. \

У У" *

у

иа

■/а

/Г

То<*,%

Рис.5. Зависимость БА от количества комбикорма Р и "закваски" й при Р+ & =2($ и «76,8$.

иение Я/Р «■8/12»0,бб8 близкое к параметрам & и , соответствующих оптимальной величине £А, полученное в ходе исследования " й/Р - 11,25/13,65=0,3. Следовательно можно заключить, что для создания оптимальных условий процесса ферментации необходимо наличие определенного количества микроорганизмов, а также питательной среды для их развития.

Исходная влажность торфа # влияет следующим образом на 'Процесо. Во время процесса ферментации микроорганизмы, присутствуете в среде, совершают обмен вецеств в условиях водных растворов только через полупроницаемую оболочку.

С ростом влажности улучшаются условия роста микроорганизмов. При влажности -иг *76,Ъ% создаются оптимальные условия для процесса ферментации - БА достигает максимальной величины 825 мг СО2/ЮО г сух.в-ва в сут. При увеличении влажности овыве 76,затрудняются условия поступления кислорода в среду. Ограниченное количество кислорода отрицательно сказывается на жизнедеятельность и развитие микроорганизмов. Верхней границей влажности, при которой возможен процесс яв-,ляется величина *Г =85/5.. Но о ростом влажности уменьшается количество сухого вещества и соответственно биомасса. БА0 растет с уменьшением влажности, хотя лри атом условия роста микроорганизмов ухудшаются, величина £А снижается и увеличивается время процесса .. Максимума сДс достигает при иг -44,2% и. равняется 259 у.е. Дальнейшее уменьшение влажности приводит, к тому, что масса сухого вещества торфа становится много больше массы комбикорма, и в связи о недостатком питательной среды снижается эффективность процесса. Нижней границей влажности, Лри которой возможен процесо обмена- веществ в условиях водных растворов, является величина ' ЪГ "35%.

В главе 4 рассмотрены методы интенсификации процесса фер-. нентацни при помощи температурного воздействия. В проблемной лаборатории ИМ была попытка воздействовать на процесо при помощи предварительного разогрева материала. Малая эффективность .данного метода объясняется тем, что материал быстро остывает и приобретает тёмпературу окружающей среды.

Имея усовершенствованное оборудование становится возмож-

нш* осуществить опыты по начальному разогреву смеси, причем заданную температуру удавалось поддерживать поотоянной в течении всего процесса ферментации. В табл.1 представлены дан-нце по начальному разогреву смеси.

Таблица I

15 20 • 25 30

БА (мг СОг1 100 г сух. в-ва в сут.) 195 28ii 326 212

Т (час) 212 164 112 108

Как видно из табл.1 оптимальной начальной температурой является С25°С. Но своего максимального значения ЕА достигает,правило, в зоне температур в42-490С. Если сравнивать эту величину с «25°С,.то можно отметить оу-

цеотвеннуо разницу этих значений. При «30°С ферментируемая смесь теряет свое качество. С целью сокращения времени процесса для более быстрого достижения необходимой температуры, при которой наблюдается максимальная величина БЛ,были проведены опыты со ступенчатым разогревом смеси. В качестве начальной температуры разогрева принята температура ¿¿¿о "25°С, затем при увеличении температуры смеси в процессе ферментации свыше этой величины температура материала искусственно повышалась до z^'«30°C. Далее при разогреве смеси свыше 30°С снова производился подогрев материала теперь до 35°С. Конечным пределом, до которого материал искусственно разогревался был выбран уровень третьей ступени в 40°С, так как при этой температуре процесс идет уже довольно интенсивно. На рис.6 представлена кинетика процесса ферментации зависимости ft") и i-j-ltf _ со ступенчатым разогревом. Для сравнения на этом же рисунке даны зависимости БД'}ft) » ts{при тех же параметрах

соотав и начальной температуры смеси

■25 С.

При ступенчатом разогреве удалось сократить время ферментации до 32 часов в отличии от обычного варианта процесса при тех же его условиях, где время дост :тения макоинуиа БА составило 112 часов.

. Pas.6« Нзисненко БА r>o времени. Состав смеси û •°Il,6%, P '13.2%, «Г«43,22;

I - ступснчатьй разогрев; 2 - начальная температура снеси

ij... --изменение БА;-------- изменение

температуры.

В глазе 5 "Результаты скармливания торфяного кормового компонента" изложены, полученные в ходе экваториальных исследований, данные о скапливании ТКК. Опыты проводились в филиале НИИ прудового рыбного хозяйства научно-технического цоптра "Акиакорм". Работы по скармливанию были выполнены согласно норм разработанных НИИПРХ. В табл.2 представлены 3;ср,;антц кормления опытного материала р ходе проведения океяерин&нта. Скармливание. ТКК производились с рыбным комбикормом К III-I з различных соотнозениях.

По отношения к посадочному материалу были сделаны следую-ц:-(с выводи. В течении всего опыта корм поедался активно,Вы-гшваемоСть посадочного материала составила IQQ®. Действие корма не вызвало змбриотяческого и тератогенного . воздействия на рыб при введении в рацион до 40% ТКК. Также действие корма не нарушило иммунологическую реакцию карпа.

По результатам анализа ТКК било дано заключение: по ос-новним питательным показателям ТКК имел следующую характеристику - сырой протеин 17-17,5%; кир - 4,2%; зола - 10%. В табл.3 для сравнения представлены питательные свойства

других рыбных комбикормов, а также комбикорма применяемого дли производства ТКК.

Таблица £

Соотношение,$ . К Ш-Г ТКК '' Масса карпа (г) со средним разбросом в % со съемкой результатов опцта через 60 дней Прирост по отноиенип к кормлении .одни» ItCMÖHKODHCii

100 0 150-10 I -

85 15 150-10- X

75 25 160±1Г 1,2

60 40 0,95

Таблица 3

Содержание питательных веществ в комбикормах « ТКК

Тип комбикорма Сырой протеин ■ 1;,лр. Зола

К II0-I К III-I ВБСРК ТКК 1С 65-13 ' 23% ' 20,4$ 34,6% 17,5% - 'II ,3* 0.9* IM • 3,6* h ,г% ОМ 0,5% о M lo;.? •

Кормовые затрат» в среднем- составили-2,7 кг îcopia/icr рнба. Как видно из табл.3■наилучшие результаты были получена при соотношении базового комбикорма и ТШС 45% и 2.5% ооотЕетС'Гйоп-но.

В главе б "Технология приготовления торфяного кормолого компонента" рассмотрены основные варианты технологических схем по производству ТКК. Один вариант - ого технологическая схема цеха по производству■компонента централизованным способом, а такта схема' производства готового рнбного кбмбигсор-иа с вклоченкеп ТКК. lia схеме рис." представлена последом<• тельность операции, по производству ТКК.

Последовательность операций по-производству ТКК представляется еяедупцая. Неходкие компонент торф, комбикорм, м'ишг-ральные аклпчения доставляются в адех автотрэнспортерон; и "закваска" берется непосредственно после ферментатипногл jiw-дерливания предыдущей партии. Затем вее выаеперечислетшо

компоненты в необходимых пропорциях перемешиваится и подвергаются- ферментации. Полученный ТКК высушивают до влажности I8-2QS -для' фиксации процесса при максимальной величине питательности. После высушивания полученный материал либо оме-оиваюг с основными кормами; либо подготавливают к складировали» или транспортировке. Затеи смесь ТКК с рыбным комби-KOpiiCM гранулируют, после чего можно осуществлять скармлива-. ние. .Если ТКК производят централизованным способом с условней обеспечения сырьск определенного экономического региона, то после сушки компонент гранулируют пли брикетируют о цель» увеличения кссщшой плотности.

.! -исходные компоненты среды

^.^nZTIZZL-— -—-Г_1Д-

ксиоикорм] <focipapo-___ \ 1с одев«,

аэото-содорж. t

перемеривание

— —х—

фер.'-.'еитагпинсз выдерживание

'ITS

|фиксация среди (судка)!

нодгимБка к складиро-

■■ ■■ ■..... / 1—"

1 гранулирование) |бт)икетирование|

] .

| складирование, транспортировка! Piic.7. Последовательность .операций по производству ТКК

Основным элементом производства ТКК является, ферментер, lia рпр.З представлена новая конструкция ферментного реактора, защищенной авторе!кип свидетельством (пояснительное ре-nemic »'95107688/20). .

Существенное отличие предлагаемой конструкции от уже из-язейшх является то, что ферментер предложено располагать вертикально.- Вертикальное расположение последнего позволяет использовать тепло .шшшх слоев материала для разогрева ьгрхних, 4io уменьпаст энергозатраты для разогрева оиеси с цель» интенсификации процесса. Система аэрации спланирована

таким образом, чтобы обеспечить распространение аэрируемого газа по всему объему ферментируемой смеси

Ы-!--М-!

г

-{-М-

Л

Л 2-

Г/7,

1 - ферментный реактор

2 - система аэрации

| - аэрируемый газ

Рис,8. Схематическое изображение ферментного реактора с . многоярусной системой азрации

В главе 7 дано экономическое, обоснование эффективности производства и использования торфяного корновога компонента, в качзстве базового варианта производства была использована технологическая схема, разработанная специалистами "Гипро-торфа", С учетом коэффициента инфляции стоимость I кг гсто-' вой смеси должна составлять 952;руб. Б отличие от имеющегося • ферментера новая конструкция предлагаемого реактора позволяет сократить вреня процесса з I,5б раза (с 50 до 32 часов). При годовой производительности завода 20 т?ис.тонн о учетом сокращения времени производства снизятся и производственные затраты на получение единицы продукции.

Годовой экономический эффект от использования новой конструкции- ферментера составит: »69.377 тыо.руб. (производительность завода б =31 тыс,тонн в год);.

ТКК "ожно использовать с базовыми кормами в различных соотношениях. Рассмотрим варианты:

25* ТКК + 1% комбикорма и ТКК + 60/1 комбикорм.

При стоимости рыбного комбикорма 5 тыс.руб. кг (на. 1Л0.96г) годовой экономический эффект составит:

^Н ° Э1-262-400 гас.руб. {1% ТНК) - 50.Ой.800 тыс. руб. ТКК).

с/А .

Применение смеси 25/1 Т1Ц + 75% комбикорма позволяет увеличить рыбопродуктивность в 1,2 раза по сравнении с базбвым Eaps'.auTOH. Если учесть, что зависимость рыбопродуктивности а кормовых затрат величина линейная, то следовательно, чтобы сохранить пргкива рыбопродуктивность мозшо онизить корыо-иаз затраты на 20/». При атом годовой гкономичеокий аффект составит: с?*,. =67.358.3№ тыс.руб.

Суммарный годовой экономический аффект:

" 98.663.177 гио.руб. - 25% ТКК + 75% комбикорма

*' ,

{ *=Э1 TLiC.ТОЕН в год);

50.099.273 тыс.руб. - ТКК + 60% комбикорма ( Й Ю31 тыс. тони а год).

Б U 3 О Д И

I . lia процесс ферментативной переработки торфа на кормо-г.уа добавку для рыб наибольшее влияние оказывг.от исходная '■лкцшсгъ торфа, содержание в смеси "закваски" и комбикорма.

2. Наиболее оффектнвно процесс ферментативной переработ->:t! торфа протекает при содержании в смеси "закваски" <2 «= ТЕ.-6,?, комбикорма Р "13,2%, влажности исходного торфа ■ ■ ís"b76,cÍv Биологическая активность ТКК при отих значениях d р S составляет 025 иг COg/IQO г сухого вещества в

li . Содержание в снеси биомассы оценивается с пойощьв косвенной величина S.C - биологическая активность относи-

V

уедьно сухого вещества сорф , наибольшая величина которой достигается при содержании в смеси "закваски" G с11,6&,-комбикорма ? с13,2%, ззлакности исходного торфа W ^¡4,2%. Гяологпческгш' активность относительно сухого зеассгаа торф этих значениях составляет 259 у.е.

В качестве показателя, характеризующего, экономическую ие-"ыосзбразность ферюнтагииюй переработки торфа, принята аодичит - отиовение биологической активности от-.

- 21 -

косительнааухсго вещества торф ко Ъргмстш наотуппеггач ер накскнуна 2" , которая достигает тксшшышго еначетгя, равного 5,02 у.е./чао при Q »11,62. Р «13,2^

5. На эффективность процесса оказывает 'фздьпое влиг.пяз hü» чпльнел температура смеси. Наибольпея величина ЕА дозткгаетсл при начальной температуре смеси рагноП 2Э-23сС.

6. Ступенчатый разогрев смеси в процесса ^зряеигати^псП \ перзработки торфа позволяет сократить время процесса при па-отояшшх остальных параметрах со 132. 'до .32 часов, т.е. в 3,2' раза. -

7. При скармливании-полученного корма дзулвтшм карпа?! при содзргдшш Т1Ш в комбикорме ЙЬ» прявес.рнби соотзваа состояний из !iC% ТОК ü 60$ ког?бцйорма , при практически оди-

. иаковис приросте с вариантом кормления однип ксмбикорнсн- позволяет съэкононить до '¡С% комбикорма. <

8. Предложена технологическая схема производства Т1Щ для обеспечения экономического региона кормом для разведения, товарного карпа.

9. На основании проведенных экономических расчетов нс:пю замочить: использований Т1Щ в смеси о осношкна кармана наиболее выгодно осуществлять в соотнопешпг 25% TKIC + 15% коко'и-корка, при этом годовой экономический аффект соотапляст 93.663.177 тыс,руб. против 50.059.273 тыо.руб. при ооотнйае— нии 4QS ТКК + 6С# комбикорма. ' ••'.'..,

,-s

Основные работы, опубликованные по тетю диссертации

1. Корд для рыб на основе торфа //Тез.докл.конференции молодых ученых и специалистов Тверского региона, - Тверь: ТРТУД995. - С,Ш, (Горфин Ö.C., Самсонов J.|i,),

2. Получение торфяного кормового компонента фернеитатизнш способом // Тез.докл.конференции молодых ученых и спенаалио-тов Тверского региона, - Тверь:ТГТУД995.- С Л14; (Горфю! О.С., Самоонов Д.Й.), •

3. Способ определения питательности корма для рыб на основе торфа //Тез'.аохя.конференции молодых уч «их и специалистов Тверского региона. - Тверь:ТГТУД995. - C.II5. ( Горфин О.С., Самсонов Л.Н., Крылов К.С.).

/ П. Устройство для получения корма для pud из »орфа /Поло-азмсдьисе, реыишо. иа пойвеиуб йодоль, зачетный g 96107688/20 or 9.07.9614 Приоритет от 22.Й.96. (Горфин O.C.,Catíoo- , .нов Л.И.). .

5. Исследование процесса ферментативной порзработки тор-£а но. ' кср.чо»ую добавку для рш5 //Технология и комплексная аодашиацня <гср|я!1ох,о производства: Сб.иаучн.тр./ТГТУ-Тверь, 1926.- СД17-1Е0. СГорфйи О.С.).

6. Влшшио различии/, факторов иа оф^сктишсать процесса-фсрнонх-атавшШ переработки торфа на кормовую добавку для

рU.6 //ïexiioдогия и комплексная механизация тор^шого производства; С!3.1^у>ш.тр./ТГГУ-Творь,1997 (в печати). С Гор-t^'u О.С.). .

7. Влияние асшсратур!50Г0 режиа ^орйритатнвюй переработки ï£>p$a lia оЙкктибиость процесса //Технология и комплексная ксхашшещш торфяного производства: Сб.научи.тр./ ' :íílT-Tí¡spi,I997 (в печати). (Горбин О.С.).