автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности работы измельчителей мясо-костных кормов в кормоцехах звероферм

07 С?

f / f b»

—/ /

n / ''

■w / /

л / , -

r ; j

/

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Яхин Александр Карлович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕЙ МЯСО-КОСТНЫХ КОРМОВ В КОРМОЦЕХАХ ЗВЕРОФЕРМ

05.20.01 — механизация сельскохозяйственного производства

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Карташов Л.П.

Научный консультант - член-корреспондент ААО, доктор

технических наук, профессор Барсов H.A.

Оренбург - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.... 6

1.1. Краткая характеристика кормовой базы звероводства... 6

1.2. Технология переработки кормов в

звероводстве и зоотребования к процессу.............................7

1.3. Характеристика физико-механических

свойств мясо-костных кормов..............................................13

1.4. Обзор конструкций измельчителей

мясо-костных кормов и их классификация..........................18

1.5. Краткий анализ исследований процесса измельчения мясо-костных кормов.......................................28

1.6. Задачи исследования.......................................................41

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ МЯСО-КОСТНЫХ КОРМОВ.....................42

2.1. Обоснование конструктивно-технологической

схемы измельчителя..............................................................42

2.2. Анализ работы питающего шнека измельчителя ..........45

2.3. Анализ процесса измельчения........................................55

2.3.1. Силовой анализ работы ножа.......................................55

2.3.2. Анализ пропускной способности решетки....................64

2.4. Динамические модели рабочего

процесса измельчителя..........................................................66

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.....................................................................71

3.1. Методика определения физико-механических

свойств мясо-костных кормов..............................................71

3.2. Методика исследования процесса

измельчения мясо-костных кормов.......................................76

3.3. Методика сбора исходной информации о работе измельчителя в реальных условиях эксплуатации..............79

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ МЯСО-КОСТНЫХ КОРМОВ.....................83

4.1. Экспериментальное исследование рабочих параметров питающего шнека..............................................83

4.2. Экспериментальное исследование

режущего аппарата измельчителя.........................................90

4.3. Регрессионные модели и числовые характеристики рабочего процессе измельчителя...........................................97

4.4. Оптимизация технологического процесса измельчения мясо-костного сырья.......................................103

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ КОРМОВ

И ЕГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.................109

5.1. Методика проведения испытаний.................................109

5.2. Результаты испытаний.................................................110

5.3. Оценка экономической эффективности использования усовершенствованного измельчителя.........115

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..................................................................119

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................121

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................135

ВВЕДЕНИЕ

В условиях системного кризиса, охватившего все отрасли народ-

«

ного хозяйства Российской Федерации, пострадало и сельское хозяйство. В полной мере это коснулось и отрасли клеточного пушного звероводства. Повсеместно идет сокращение поголовья пушных зверей и уменьшение делового выхода молодняка (на ряде звероферм на 30...50%).

Объясняется это, во-первых, дороговизной кормов, особенно кормов животного происхождения, во-вторых, диспаритетом цен на сельскохозяйственную продукцию, что влечет за собой ухудшение экономических показателей звероферм.

Для преодоления неблагоприятных тенденций в отрасли звероводства первоочередными задачами являются мероприятия, связанные с совершенствованием технологических приемов разведения пушных зверей, более продуманным подходом к использованию кормовых ресурсов, укреплением материально-технической базы.

В структуре себестоимости шкурок пушных зверей, разводимых в клетках, затраты на корма и их приготовление превышают 70%. При этом основу кормовой базы звероводства составляют дорогостоящие корма животного происхождения (до 80% в рационах кормления пушных зверей). С целью удешевления кормовых рационов в последние годы на зверофермах все большее применение находят костные субпродукты (говяжьи и свиные головы, путовый сустав и т.п.).

Переработка этого кормового сырья до состояния мясо-костного фарша со средним размером частиц 2...3 мм требует значительного расхода энергии и больших затрат труда. Основная операция в технологии приготовления кормов для пушных зверей - измельчение. Она же является и самой энергоемкой.

Опыт эксплуатации серийно выпускаемых измельчителей мясокостных кормов показал, что они весьма энергоемки, недостаточно на-

дежны в работе и не в полной мере отвечают предъявляемым к ним зоотребованиям по качеству измельчения, особенно костных кормов. Поэтому весьма актуальной является задача разработки новых и совершенствования существующих измельчителей.

На основании изложенного целью настоящего исследования является совершенствование конструктивных и технологических параметров измельчителя мясо-костных кормов для обеспечения возможности их измельчения при минимальных энергозатратах и с качеством, отвечающим зооветтребованиям.

Объект исследования. Измельчитель мясо-костных кормов с питающим шнеком типа мясорубки.

Научная новизна. Теоретически обоснованы основные параметры рабочих органов измельчителя (питающего шнека, ножа, решетки). Получены модели функционирования измельчителя, изучена динамика рабочего процесса и предложены направления повышения эффективности его работы. Экспериментально определены оптимальные значения факторов, оказывающих наибольшее влияние на процесс измельчения мясо-костных кормов.

Опытный образец усовершенствованого измельчителя мясо-костных кормов внедрен в колхозе им. Пушкина Ташлинского района Оренбургской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-производственных конференциях Оренбургского ГАУ (1996-1998 гг.), Санкт-Петер-бургскогоГАУ( 1997г.), научно-практическихконференцияхмо-лодых ученых и специалистов (Оренбург, 1996-1997 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертации состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы из 145 наименований, в том числе 4 зарубежных, и приложений. Работа

изложена на 139 страницах машинописного текста, включающего 30 рисунков и 12 таблиц.

На защиту выносятся: измельчитель мясо-костных кормов с усовершенствованными рабочими органами (питающий шнек, режущая пара "нож-решетка"); аналитические зависимости для определения конструктивно-технологических параметров рабочих органов измельчителя; результаты экспериментальных исследований по определению рациональных конструктивно-режимных параметров измельчителя; математические модели функционирования измельчителя в реальных условиях эксплуатации; результаты сравнительных испытаний и технико-экономическая оценка усовершенствованного и базового вариантов измельчителя.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам кафедры "Механизация животноводства" Оренбургского государственного аграрного университета и работникам зверофермы колхоза им. Пушкина Ташлинского района за помощь, оказанную в проведении исследований.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Краткая характеристика кормовой базы звероводства

Правильное кормление пушных зверей сбалансированными по всем необходимым компонентам рациона кормами является в звероводстве главным условием получения высококачественной пушнины, а, следовательно, хороших показателей развития всей отрасли. Основу кормовой базы звероводства составляют продукты животного происхождения, рыбные и молочные корма. На их долю приходится обычно более 70% общей калорийности рациона. Из растительных кормов используют некоторые виды круп, муки, соевый и льняной жмых, морковь, свеклу, капусту, картофель, зеленые овощи и некоторые другие виды кормов растительного происхождения. Для обеспечения полноценности рациона в состав готовых кормов включают белково-витаминные концентраты, мясную и рыбную муку, соль, рыбий жир и др. В случае необходимости в состав кормовой смеси вводят и лекарственные препараты [32, 43, 95].

Основными кормами мясо-рыбной группы являются малоценные виды рыбы (минтай, мойва, корюшка, килька и др.) и субпродукты второй категории. Субпродукты первой категории используют, главным образом, для улучшения рациона в ответственные периоды развития зверей. Для повышения калорийности рациона в него включают чистый жир, а меховому молодняку - дробленую кость и заменители мясо-рыбных кормов: куколку тутового шелкопряда, сухой обезжиренный творог, рыбную муку. Совершенствование технологии переработки скота на предприятиях мясной промышленности уменьшает отходы этого производства и сужает тем самым кормовую базу звероводства. В этих условиях наиболее перспективным кормом для зверей становятся про-

дукты морского промысла, в том числе малоценные сорта рыб и отходы рыбной промышленности.

. Широко используется рыбная и крилевая мука, доля которых может быть доведена до 75% рациона у песцов и лисиц и до 50% у мехового молодняка норок. Предполагается в перспективе широкое использование полнорационных сухих гранулированных кормов, состав-

О V и и

ленных на основе мясо-костной, рыбной, хрящевой и других видов муки. Важным резервом является использование различных отходов, тушек забитых зверей и т.п.

Такое разнообразие используемых кормов, необходимость тщательной их переработки объясняет существующие пока высокие трудовые затраты на работы, связанные с кормлением зверей и составляющие до 55-60% от общего объема трудовых затрат.

1.2. Технология переработки кормов в звероводстве и зоотребования к процессу

Учитывая большое разнообразие кормов, относительно высокую их стоимость и своеобразие пищеварительного тракта зверей к технологии приготовления кормов предъявляют ряд зоотехнических требований [52, 80, 90].

1. Перед скармливанием корма всех видов следует измельчать. Желательно, чтобы в кормовой смеси размеры частиц мясо-рыбных кормов не превышали 5 мм, овощных кормов - 1,0...0,5 мм, зерновой группы - 0,8 мм. Средний размер всех частиц должен быть в пределах 1...3 мм, при этом максимальный размер частиц кости не должен быть более 2 мм. Форма частиц должна быть округлой.

2. В процессе измельчения доброкачественных мясо-рыбных кормов их температура не должна превышать температуру коагуляции белков.

3. Все компоненты кормовой смеси должны быть тщательно перемешаны между собой, а микродобавки равномерно распределены по всему объему смесителя. Отклонения в однородности смеси не должны более чем в два раза превышать допустимые отклонения от массы компонентов смеси.

Комовая смесь должна обладать способностью удерживаться на сетке клетки, не протекая сквозь ячеи. В соответствии с исследованиями, выполненными на кафедре МЖФ ЛСХИ, этому требованию соответствует смесь с предельным напряжением сдвига, равным 360...380 Па.

4. Консистенция готовой кормовой смеси должна соответствовать возрасту зверей и сезону (зимой более густая, чем летом). Для щенков в раннем возрасте и лактирующим самкам должна быть приготовлена более жидкая смесь.

5. Температура готовой кормовой смеси должна быть в пределах: летом - 281...285 К, зимой - 288-293 К.

6. Без применения консервантов продолжительность времени от момента окончания приготовления смеси до ее раздачи не должна превышать 1 ч.

7. Продолжительность перемешивания смеси в фаршемешалке должна быть не менее 12-15 мин. после подачи в смеситель последнего компонента.

8. Все условно-годные корма (недоброкачественные, свиные и др.) подвергают тепловой обработке (варке, сушке) по режиму, согласованному с ветврачем хозяйства, гарантирующему надежную их .стерилизацию. В ходе тепловой обработки недопустимы потери жира, а потери белков должны быть минимальны.

9. Корма зерновой группы (крупы, комбикорма и т.п.) должны быть сварены в виде каши отдельно или в смеси со свиными субпродуктами. Доброкачественная мука может быть подана в смеситель без проварки.

10. Корма с момента их поступления из холодильника и складов до выдачи на шеды должны перерабатываться в возможно более короткий срок, на поточных линиях, без промежуточных перевалок.

Технология приготовления кормов. Рассматривая зоотехнические требования к оборудованию по приготовлению кормов, можно сделать вывод о том, что основу кормовой базы звероводства составляют дорогие и скоропортящиеся корма, а это, в свою очередь, определяет основное содержание технологии их приготовления.

Поскольку на зверофермах используется большое разнообразие кормов, их обработку организуют, как минимум, по трем технологическим линиям:

а) линия механической обработки доброкачественных мясо-рыбных кормов;

б) линия тепловой обработки условно-годных кормов;

в) линия обработки концкормов, зеленых кормов, овощей и т.п.

Основной линией в кормоцехе является линия механической обработки. Технология ее включает в качестве дополнительных, вспомогательных операций: хранения кормов, транспортирования в кормоцех, оттаивания, предварительного дозирования и в качестве основных -измельчение и смешивание с последующей выдачей готовых кормовых смесей.

Корма животного происхождения, к которым относятся костные корма, субпродукты, мясо морского зверя, рыба, доставляются из холодильника в кормоцех электро- и автокарами, ручными тел-ежками, и сортируются. Костное сырье (головы, путовый сустав и др.) предварительно измельчают до 300...500 мм, затем до 10...50 мм на костедроби-тельных машинах и, наконец, до средних размеров частиц 5... 10 мм на мясорубках. Рыбу мороженую в блоках и криль измельчают на дробилках, а затем на мясорубках.

Для обработки овощей и корнеплодов должно быть предусмотре-

но специальное отделение в помещении кормоцеха. Корнеплоды и овощи после предварительной мойки измельчают на корнерезках или мясорубках, а картофель после мойки проваривают паром. Зеленую массу измельчают на машинах типа "Волгарь-5" или в мясорубках.

Зерновые корма и куколку тутового шелкопряда после предварительного измельчения на молотковых дробилках, а также комбикорма и мясокостную муку запаривают в варочных котлах или запарниках-смесителях. Последнее время практикуется запаривание зерновых кормов вместе с условно-годными кормами.

Все измельченные компоненты, а также корма, не требующие предварительного измельчения, поступают в смеситель, а после смешивания подвергаются окончательному измельчению на гомогенизаторах (пас-топриготовителях).

Готовый корм после этого выгружают в корморазвозящие агрегаты и доставляют на шеды для раздачи зверям. Наглядное представление о существующей технологии приготовления кормов дает схема, представленная на рис. 1.1.

На транспортных операциях в холодильнике и кормоцехе целесообразно использовать электропогрузчики. Для повышения производительности труда на этих операциях следует широко применять складирование и транспортировку кормов на стандартных поддонах (0,85 х 1,0 м) и (0,8 х 1,2 м), а также в контейнерах. Для измельчения используют ленточные и дисковые пилы, разрубочные и другие машины. Распределение корма на участке оттаивания должно обеспечить-равномерное оттаивание всей массы при полной механизации всех транспортных и погрузочно-разгрузочных операций.

Оттаивание рекомендуется осуществлять до 270. ..272 К. При этом потери клеточного сока минимальны, а удельные затраты энергии на измельчение близки к наименьшим ее значениям. Гранулометрический состав измельченного корма более равномерен, чем у корма, из-

и

Рис. 1.1. Конструктивно-технологическая схема приготовления кормов в звероводстве.

1 - машина для крупного измельчения; 2 - дефростационная установка; 3 - измельчитель И-76; 4 - установка для мойки кормов; 5 - измельчитель с питающим шнеком; 6 - экструдер; 7 - варочный котел; 8 - смеситель кормов; 9 - гомогенизатор; 10 - измельчитель дисковый.

мельченного с температурой выше 273 К. Следует помнить также и о том, что измельчение корма после недостаточного оттаивания может вызрать переохлаждение готовой кормовой смеси, что особенно нежелательно зимой.

В ряде случаев в технологический процесс включается операция мойки. Она производится по указанию зооветспециалистов для удаления слизи при приеме свежей рыбы, при использовании в рационе зверей рубца крупного рогатого скота, некоторых других субпродуктов и кормов, подвергшихся частично