автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение выводимости куриных яиц за счет стимуляции роста и развития эмбриона электрическим полем

оуь ол , ц «8

/

На правах рукописи

Вихлянцев Сергей Дмитриевич

ЮВЫШЕНИЕ ВЫВОДИМОСТИ КУРИНЫХ ЯИЦ ЗА СЧЕТ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ЭМБРИОНА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ

Специальность 05.20.02-Элекгрификация сельскохозяйственного

производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов-1998

Работа выполнена в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ - кандидат технических наук,

профессор Баев В.И.; кандидат технических наук, доцент Булат А. Д.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук,

профессор Долгопятов Р.М; кандидат технических наук, доцент Глушков A.M.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ- АОО "Волгоградптицепром".

ЗиЩгГГа диссертации состоится_¿4 дскаОря_1 Wo г.

в 12 часоз на заседании диссертационного совета К120.72.05. в Саратовском государственном аграрном университете им. Н. И. Вавилова, по адресу: 410600, г. Саратов, ул. Советская, 60. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке уштворситста.

Автореферат разослан ^ ноября_ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

/Волосевич Н.П./

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

Яйцо и мясо сельскохозяйственной птицы, особенно курицы, является распространенным и ценным продуктом питания. Обеспечение населения страны в достаточном объеме лешСвым, высококалорийным и качественным мясом и яйцом кур является нажиой задачей и требует совершенствования технологии промышленного птицеводства в целом и наиболее интенсивной его области - инкубации

В последнее время доля отечественных продуктов питания птицеводства значительно уменьшилась, что явилось следствием снижения вывода суточных цыплят, не только в результате нарушения финансово-экономических святей, физического износа и морального старения оборудования, а также т-за ухудшения инкубационных качеств яиц. Например, из каждых 100 куриных яиц, заложенных для инкубации, 4 являются неоплодотворенными и 15 яиц не дают жизнеспособного молодняка, в результате снижения выводимости.

Объективными причинами снижения выводимости яиц является их инфицирование, неблагоприятные экологические воздействия, а также неполное и несвоевременное использование эмбрионом веществ инкубационного яйца.

В связи с этим, актуальными вопросами совершенствования технологии инкубации яиц являются вопросы стимуляции роста и развития эмбриона. Известны различные способы стимуляции роста и развития эмбриона. Среди них перспективным, но мало изученным является воздействие электрическим полем на инкубационные яйца.

Цель работы заключается в повышении выводимости куриных яиц за счет стимуляции роста и развития эмбриона при воздействии па них электрическим полем, а такжг в разработке и обосновании параметров установки, применяемой для обработки инкубационных яиц электрическим полем.

Обьскюм исследовании яьляекя технологический процесс инкубации куриных яиц.

Предмет исследования - элекгрофитические процессы протекающие в инкубационном яйце при воэлействии внешнею элекгрмчсск<мч> поля, а также рабочий процесс нсполыусмою оборудования Задачи исследования.

1. Исследовать влияние электрического поля на электропроводность, диэлектрическую проницаемость, биофишческне свойства и выводимость яиц.

2 Определить рациональный режим обработки инкубационных яиц электрическим полем по критерию получения максимального технологического эффект.

3. Ратработагь экспериментальный »»братец установки но обработке инкубационных яиц курнцы электрическим полем.

4. Выполнить лабораторную и проиэводственную проверки способа обработки электрическим полем для существующих технологий пику бацин яиц.

5. • Оценить экономическую эффективность предложенной электротехнологии по обработке инкубационных яиц кур.

6. Рмрабогагь рекомендации по применению способа обработки инкубационных яиц электрическим полем на инкубаторно-шгицеяодчсских станциях и птицефабриках.

* Научна« нопнтна.

1. Установлена кинетика алектрнческнх сиойстн белка (электропроводности и диэлектрической проницаемости) куриных яиц при воздействии на 1шх внешним электрическим полем во время инкубации н их влияние на биофизические свойства и инкубационные качества яиц,

2. Разработана модель влияния электрического поля на биофизические свойства (увеличение диаметра бластодиска, рН желтка и пропускной способности витсллмнойой оболочки) инкубационных яиц.

3. Доказана возможность повышения выводимости яиц при воздействии на них электрическим полем.

Практическая ценность.

- создана установка типа УВН-100 для обработки инкубационных яиц кур электрическим полем;

- установлены рациональные энерговременные параметры обработки инкубационных яиц электрическим полем напряженностью 35-40 кВ/м и длительностью воздействия в пределах 1 секунды;

- разработана элекгротехнология обработки инкубационных яиц кур, применение которой позволяет повысить выводимость яиц кур на 9-10% по сравнению с контролем.

Апробация работы.

Основные положения работы доложены и одобрены на внутриву-зовском научном семинаре КВВКИСУ (г. Камышин, 1995г.); на городской научно-методической конференции КТИ (г. Камышин, 1995г.); четвертой Российской научно-технической конференции ' >МС-96 (г. Санкт-Петербург, 1996г.); международном научном симпозиуме (г. Волгоград, 1996г.); на межвузовской научно-методической конференции КВВКИСУ (г. Камышин, 1996г.); на межвузовской региональной конференции КВВКИСУ (г. Камышин, 1997г.); на региональной межвузовской научно-практической конференции К1И (г. Камышин, 1998 г.).

Реализация результатов исследования.

Предложенный способ и разработанная установка высокого напряжения типа УВН-'.ОО прошли производственную проверку и внедрены на инкубаторно-птицеводчесюэй станции г. Камышин и в ОАО «Птицефабрика «Камышинская» р/п Петров-Вал Камышинского района. Волгоградской области

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 18 работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списха литературы и приложений. Общий объем работы, без приложений, составляет 160 страниц машинописного текста, 40 рисунков и 9 таблиц. Список литературы включает 142 наименования, в том числе 13 на иностранном языке.

По отдельным этапам работы получил высококвалифицированную помощь консультантов - академика академии ветеринарных наук, профессора, доктора ветеринарных наук, член академии аграрного образования, заслуженного изобретателя Российской Федерации Небогатикова Г. В.; кандидата технических наук, доцента Абалакина В. А.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во иведешш показана актуальность проблемы, цель работы, научная новизне, практическая ценность и результаты работы.

В первой главе проведен аналитический обзор состояния и перспектив развития искусственной инкубации, дана общая характеристика иг шлю фшиш-химичсских и электрических свойств инкубационного яйца, рассмотрены внешние факторы, влияющие на выводимость яиц и способы повышения их выводимости, а также технические средства, применяемые для этой цели.

Выявлено, что такой фактор влияния на инкубационные яйца кур, как электрическое поле, изучен не достаточно, а способы воздействия электрическим полем на инкубационные яйца - не имеют тшгрокого применения.

Инкубация яиц кур имеет широкое применение в промышленном птицеводстве, а поэтому повышение эффективности производства продуктов питания птицеводства возможно при совершенствовании техно-логин инкубации.

Анализ современного состояния проблемы позволил сформулировать задачи исследования.

Во второй главе изложены теоретические исследования изменения электрических параметров и биофизических свойств яиц кур при воздействии электрического поля.

Представлена модель электрофизических процессов в многослойной белковой структуре, на которые оказывает влияние взаимодействие гапкомолекулярных электролитов и полиамфолитов. Взаимодействие низкомолекулярных электролитов н полиамфол>ггов определязт электрические, физико-химические и биофизические свойства инкубационного яйца.

До инкубации яичный белок по своим электрическим параметрам можно было отнести к несовершенным диэлектрикам, электропроводность соответствовала уравнетпо

"(Т-Г0) ...

У = Уо-е , (1)

где уд - электропроводность при условной температуре То °С; а - температурный коэффициент.

В процессе инкубации, при увеличении температуры, происходит уменьшение диэлектрической проницаемости и увеличите электропроводности белка. Уменьшение диэлектрической проницаемости связано с усилением теплового движения, а увеличение электропроводности является следствием уменьшения д!гэле!сгрической проницаемости и определяется соотношением кинетической энергии № = (3!!)• к • Т и энергией электростатического взаимодействия ионов низкомолекулярных

электролитов \у =(~2-£2)/£ т ■ Электропроводность в этот период с достаточной степенью точности можно описать уравнением

у = у0.[1+а.(Г-Г0)] . (2)

Увеличение электропроводности белка влечет за собой увеличение протнвоионов вителлиновой оболочки, о результате чего происходит образование двойного электрического слоя и деполяризация вителлиновой оболочки.

На основе электрофизических представлений вителлиновая оболочка может быть рассмотрена как конденсатор с параллельно включённым нелинейным сопротивлением.

Увеличение потенциала двойного электрического слоя вителлиновой оболочки приводит к деполяризации и уменьшению сопротивления се проводящих каналов, что увеличивает перенос ионов га белка в желток.

Процесс переноса ионов через вителлиновуто облочку можно рассматривав как ток. Следовательно, изменение температурного градиента вителлиновой оболочки приводит к изменению |радиента напряжения на ней, к переносу ионов и изменению диаметра бластодиска, т.е. изменению инкубационных качеств яйца. Изменения происходящие п инкубационном яйце можно представить в виде ряда зависимостей ■гН г) дсим I = пд<р)=н;пт) ~> а=д»)

Следствием изменения элекгрических параметров яйца является изменение его биофизических свойств, что влияет на инкубационные качества я'ща, а именно на выводимость, которая может быть представлена зависимостью

В-ДТ, уДт) или В=МНд).

Рассмотрены модельные представления изменения внешнего электрическою поля в инкубационном яйце. При этом сделаны допущения -электрическое н температурное поля равномерны.

Оценка параметров воздействующего внешнего электрического поля на инкубационные яйца производилась с учетом изменения энергии Гиббса поверхности вителлиновой оболочки:

<Ю = - 8с1Т + ст<1з + <|><1ч, (3)-

где 8 - энтропия системы; Т - температура; с - поверхностное натяжение вителлиновой оболочки; э - площадь вителлиновой оболочки.

С учетом полного дифференциала энергии Гиббса при постоянной температуре (температуре инкубации) соотношение между поверхностной и электрической энергией определяется выражением:

Бс1а+с1(1ф=0. (4)

Обязательным условием жизнедеятельности яйцеклетки является механическая целостность вителлиновой оболочки.

Целостность внгеллшювой оболочки сохраняется при условии:

Ьое»'

где Ео - диэлектрическая постоянная; е„ - диэлектрическая проницаемость вителлиновой оболочки; / - толщина вителлиновой оболочки.

Длительность воздействия электрического поля определялась на основе представления о вителлиновой оболочке как конденсаторе

т = ЗЯС, (6)

где И - сопротивление яичного белка; С - емкость вителлиновой оболочки.

Изменений элегсгрнческих параметров яйца курицы влечёт за собой изменение его биофизических свойств при воздействии электрического поля с энерговременными параметрами согласно вышеприведенного расчета.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию влияния электрического поля на инкубационные яйца кур. Эксперимент проводился по методике дисперсионно-регрессионного анализа, реализующий все возможные неповторяющиеся комбинации двух независимых управляемых факторов: величины напряженности электрического поля Е (XI) - От 10 до 40 кВ/м; длительности воздействия т (Х2) - от 1 до 60 секунд. Выходным параметром - выводимость яиц .

д В, •/.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Е, кВ/м

Рис. 1. Относительное превышение выводимости яиц.

Рис 2. Поле сп клика эксперимента.

Для определения условий эксперимента был определен момент воздействия, связанный с электропроводностью белка для биологически значимых значений температуры инкубации, разработаны частные методики проведения экспериментальных исследований. Достоверность установления эффективного периода воздействия электрическим полем проверялась по рассогласованию экспериментального и теоретического графика электропроводности с помощью дисперсионного анализа.

Экспериментальные исследования проводились на Камышинской инкубаторно-птицеводческой станции.

На основе нормального распределения отклонений опытных данных, был проведен регрессионный анализ при уровне значимости 0,05. Гипотеза воспроизводимости проверялась по критерию детерминированности и коэффициенту воспроизводимости. Проверка адекватности принятой модели была проверена с помощью Р-критерия Фишера. Значимость коэффициентов вошедших в уравнение регрессии определялась по ^критерию Схыодента. В результате обработки экспериментальных данных получен полином зависимости выводимости яиц от величины напряженности и длительности воздействия:

В=я0+ Я.-Т-Е+ а2-р-2 , (7)

где 30=82,8 ; а, =5-КГ4, [1/{с-кВ/м)] и а2=5,4-10_3,[1/(кВ/м)2] -коэффициенты регрессии.

Наиболее значимым фактором является величина напряженности электрического поля. Фактор длительности воздействия оказывает незначительное воздействие. Погрешность результатов опытов проведенных с достоверностью 95% не превышала уровня 3%. Для производственных целей рекомендуется напряженность электрического поля в пределах от 35 до 40 кВ/м, что позволяет повысить выводимость яиц по сравнению с контролем на 9-10%.

Дальнейшее увеличение напряжённости электрического поля до 45 кВ/м приводит к механическому разрыву вителлиновой оболочки и гибели яйцеклетки.

В четвертой главе даны требования, произведено обоснование схемы и параметров высоковольтной части установки УВН-ЮО, а также отмечены особенности ее эксплуатации.

В основу требований для экспериментальной высоковольтной установки были положены следующие теоретические предположения:

а) Для соответствия предложенной модели изменения электрического

поля в яйце, необходимо ослабить влияние дипольной поляризации и не допустить процесс миграционной поляризации. Для этого длительность импульса должна быть менее Ю 2 с;

б) Для образования двойного электрического слоя вителлиновой оболочки длительность импульса должна быть более 10~6с.

На основе разработанных требований к экспериментальной установке были рассмотрены различные схемы высоковольтных установок.

Для обработки инкубационных яиц электрическим полем с заданными параметрами произведено обоснование параметров высоковольтной части установки (рис. 3) на основании уравнений:

а) процесса заряда при питании постоянным напряжением

(

ис = и-(1-е ) , (8)

где И. - зарядное сопротивление, Ом;

С - суммарная емкость накопителя, Ф;

б) разряда емкости

и = и ( еа! - е'р!) , (9)

где а = 1/ти; р=1/тф.

Падение напряжения на нагрузке за 1= 100 мкс составит

Аи= 1,421 ■ 103В или 1,4%, что отвечает заданным требованиям.

VD1 R1

-й

к нагрузка

к нагрузка

/V у

R4

VD2 R2

R3

Ян

КО1

к наздузк'*

Рнс.З.Пришдшшшыгам схема высоковольтной части УВН-100.

Установка для обработки инкубационных яиц электрическим полем, разработана в научно-исследовательской лаборатории Камышинского высшего военного командно-инженерного строительного училища.

Исходя ю специфики оборудования для обработки инкубационных яиц, отмечены особенности эксплуатации, которые связаны с применением высокого напряжения.

В пятой главе выполнен расчёт экономической эффективности обработки инкубационных яиц кур электрическим полем. Технико-экономический расчет показывает эффективность применения обработки яиц электрическим полем. Снижение себестоимости суточного цыпленка составляет 8,4 %. При годовой инкубации 40000 яиц (наихудшие условия) величина экономического эффекта ог применения обработки инкубационных яиц электрическим полем составляет 3241,52 руб/год, а дополнительные капитальные вложения, окупаются за 4 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Яйцо и мясо сельскохозяйственной птицы, особенно курицы, является распространенным и ценным продуктом питания. В последнее время доля отечественных продуктов питания птицеводства значительно уменьшилась в результате нарушения финансово - экономических связей, физического износа и морального старения оборудования, а также в результате снижения вывода суточных цыплят. Одним из факторов снижения вывода цыплят является ухудшение инкубационных качеств яиц. Одним из направлений повышения выводимости яиц служит стимуляция роста и развития эмбриона электрическим полем.

2. Теоретические и экспериментальные исследования изменения электропроводности, диэлектрической проницаемости и биофизических свойств яйца курицы подтверждают возможность повышения выводимости яиц при воздействии на них электрическим полем.

3. Для решения практически* задач применения обработки куриных яиц электрическим полем теоретически разработана электрофизическая модель яйца, которая позволила теоретически и экспериментально исследовать свойства и параметры белковой структуры и желтка при воздействии на яйцо электрическим полем.

4. Результаты эксперименте)» по определению влияния электрического поля на биофизические свойства яиц и транспорт веществ через ви-теллиновую оболочку подтверждают соответствие разработанной электрофизической модели реальным биофизическим процессам в яйце. Увеличение электропроводности белка однозначно улучшает биофизические свойства яйца курицы.

5. Выполненные по предложенной методике расчеты позволили качественно оценить роль вителлиновой оболочки, значение электрических параметров яйца курицы и наметить нуги повышения их выводимости. Определено предельное значение напряженности электрического поля Е= 45 кВ/м, исходя из условия механической целостности вителлиновой оболочки.

6. Теоретические н. экспериментальные исследования позволили определить с достоверностью 95%, что наиболее значимым фактором воздействия электрического поля на инкубационные яйца курицы является величина напряженности. Рациональный режим, позволяющий повысить выводимость яиц по сравнению с контролем на 9-10 %, определяется значениями напряженности электрического поля в пределах 35 - 40 кВ/м и продолжительностью обработки в пределах 1 с.

7. Для существующих технологий инкубации яиц обработку их электрическим полем возможно проводить пои помощи любой высоковольтной установки, обеспечивающей выпрямленное напряжение 10 кВ. Анализ схем различных высоковольтных установок для технологических нужд и эксплуатационных условий показывает, что применяемая для обработки инкубационных яиц электрическим полем \становка типа УВ11-100 отвечает по всем техническим параметрам и является экологически безопасной и универсальной установкой.

8. Технико-экономический расчет показывает эффективность применения обработки яиц электрическим полем. Снижение себестоимости суточного цыпленка составляет 8,4 %. Для годовой инкубации 40000 яиц (наихудшие условия) величина экономического эффекта от чри-менения обработки инкубационных яиц электрическим полем составляет 3241,52 руб/год, а дополнительные капитальные вложения окупаются за 4 года. Разработанные рекомендации по технологии обработки инкубационных яиц электрическим полем должны проводиться в комплексе с общей технологией инкубации яиц

9. Экспериментальные результаты позволили определить основные направления дальнейших исследований. Дополнительные резервы повышения выводимости яиц состоят в учёте критических дней инкубации (4-5 день) и применении обработки электрическим полем яиц на 3-й день инкубации. Учет кинетики электрических параметров белка, желтка и вителлиновой оболочки позволит воздействием электрического поля влиять иа увеличение сроков хранения яиц, без уменынешм их выводимости. В дштьнейшем стоит задача совершенствования способа обработки электрическим полем и примените его в комплексе с обработкой электрическим разрядом с помощью установки типа УВН-100.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Булэт А.Д., Вихлянцев С.Д., Трегубое А.П. Влияние электромагнитных полей на многослойные структуры белковых систем // Концепция взаимодействия наук в процессе формирования личности военного специалиста: Материалы, внутривуз. науч. семин. 4-5 марта 1995 г. - Камышин, 1995. - С. 50-53.

2. Булат А.Д., Трегубое А.П., Вихляицев С.Д. Экспериментальные исследования воздействия электрического поля на физико-химические свойства биологических веществ // Концепция взаимодействия наук в процессе формирования лютости военного специалиста: Материалы . виутривуз. науч. семин. 4-5 марта 1995 г. - Камышин, 1995. - С. 53-55.

3. Вихля1щев С.Д., Абалакип В.А., Булат А.Д. Влияние электрического поля на увеличение вывода молодняка птицы: ИЛ № 328-95. - Волгоград: ЦНТИ, 1995.

4. Абалакип В. А., Булат А.Д., Вихляицев С.Д. Влия ле электрического поля на инкубационные свойства яиц птицы // Новые технологии в промышленности и высшем образовании: Тез. докл. первой городской науч.-метол, конф. 27-28 ноября 1995 г. - Камышин, 1995. -С. 78-79.

5. Вихляицев С.Д, Абалакип В.А., Булат А.Д. Влияние электрического поля на инкубационные свойства яиц: ИЛ № 37-96. - Волгоград: ЦНТИ, 1996.

6. Вихляицев С.Д., Небогатиков Г.В. Некоторые аспекты исследования влияния электрического поля на биологические объекты // Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов ЭМС-96: Тез. докл. четвертой Российской науч.-техн. конф. 18-20 сентября 1996г.-С.-Пб., 1996. - С. 231-232.

7. Абадакнн В. А., Вихляицев С Д., Небо- атиков Г.В. Влияние электрического поля на жизнедеятельность биологических объектов //Экология и безопасность жизнедеятельности: Материалы Между-нар. науч. Симпозиума 4-5 августа 1996 г. - Волгоград: ВолгГАСА, 1996. Ч. 1.--С.92.

8. Вихлянцев С.Д., Небогатиков Г.В. Роль электрического ноля в жизнедеятельности биологических о&.ектов // Современные технологии в промышленности, строительстве и высшем образовании: инновации, опыт, проблемы, перспективы: Тез. докл. межвуз. науч,-метод. конф. 29-30 сентября 1996 г. - Камышин, 1996. - С. 326-327.

9. Вихлянцев С.Д., Небогатиков Г.В. Влияние электрического поля на транспорт веществ через биологическую мембрану // Путь в науку -формирование творческой личности инженера: Тез. докл. межвуз. регион, конф. 22-23 мая 1997 г. - Камышин, 1997. - С. 271-272.

10. Вихлянцев С.Д., Небогатиков Г.В. Биохимические изменения в желтке яйцеклетки иод действием электрического поля // Путь в науку - формирование творческой личности инженера: Тез. докл. межвуз. регион, конф. 22-23 мая 1997 г. - Камышин, 1997. -С. 272-273.

11. Вихлянцев С.Д., Петров Д.В. Изменение свойств яичного белка под воздействием электрического поля У/ Путь в науку - формирование творческой личности инженера: Тез. докл. межвуз. регион, конф. 2223 мая 1997 г. - Камышин, 1997. - С. 274-275.

12. Вихлянцев С.Д., Небогатиков Г.В. Исследование воздействия электрического поля на состояние биологической системы // Путь в науку - формирование творческой личности инженера: Тез. докл. межвуз. регион, конф. 22-23 мая 1997 г. - Камышин, 1997. - С. 275-276.

13. Воронцова Т.П., Небогатиков Г.В., Вихлянцев С.Д. Влияние электромагнитных возмущений Земли на цыплят бройлеров // Путь в науку - формирование творческой личности инженера: Тез. докл. межвуз. регион, конф. 22-23 мая 1997 г. - Камышин, 1997. -С. 411-413.

14. Ои,кляпцев С.Д. Влияние электрического поля на интенсивность биологических процессов в инкубационном яйце: ИЛ № 25-98. -Волгоград: ЦНТИ, 1998.

15. Вихлянцев С.Д., Небогатнков Г.В. Модельные представления гоме-ненпя электрического поля в инкубационном яйце // Актуальные проблемы развития г. Камышина* Тез. докл. регион, межвуз. науч,-прах. юонф. 28-30 января 1998 г.-Камышин, 1998.-С. 195-196.

16. Булат А.Д., Вихлянцев С.Д.. Небогагиков Г.В. Исследовшше зависимости изменения воздействия электрического поля и биохимических процессов в яйце курицы // Актуальные проблемы развития г. Камышина: Тез. докл. регион, межвуз. науч.-ирак, конф. 28-30 января 1998 г. - Камышин, 1998. - С. 196-197.

17. Вихлянцев С.Д. Роль электрического поля в юг тгикс ионной электропроводности многослойной белюовой структуры //Актуальные проблемы развития г. Камышина: Тез. докл. регион, межвуз. науч,-прак. нонф. 28-30 января 1998 г. - Камышин, 1998. - С. 197-198.

18. Баев В.И., Вихлянцев С.Д. Влияние электрического поля на инкубационные яйиа птицы // Научный вестник инженерных наук. - Волгоград: ВГСХА, 1998 г Вып. 5. - С. 150-154.

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования в области интенсификации промышленного птицеводства.

1.1. Обзор и анализ состояния и перспектив развития искусственной инкубации яиц.

1.2. Общая характеристика и анализ физико-химических и электрических свойств инкубационного яйца.

1.2.1. Общая характеристика инкубационного яйца и биологические изменения, проходящие в нем в начальный период инкубации.

1.2.2. Анализ физико-химических и электрических свойств инкубационного яйца и их изменение в начальный период инкубации.

1.3. Влияние факторов внешней среды на развитие и рост эмбриона.

1.4. Обзор и анализ традиционных и перспективных методов и способов обработки яиц.

1.5. Цели и задачи исследования.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Теоретические исследования воздействия электрического поля на инкубационные яйца.

2.1. Электрофизические процессы в белковой структуре яйца.

2.2. Кинетика диэлектрических свойств белковой структуры яйца.

2.3. Ионная электропроводность яичного белка.

2.3.1. Кинетика ионной электропроводности белковой структуры яйца.

2.3.2. Электрофизические механизмы транспорта ионов в яичном белке.

2.4. Модельные представления изменения внешнего электрического поля в инкубационном яйце.

2.4. Модельные представления изменения внешнего электрического шля в инкубационном яйце.

2.4.1. Модельные представления изменения внешнего электрического поля в твердых защитных оболочках.

2.4.2. Модельные представления изменения внешнего электрического поля в яичном белке.

2.5. Физико-математическая модель биофизических процессов в инкубационном яйце под действием внешнего электрического поля.

2.5.1. Роль вителлиновой оболочки в механизме переноса веществ.

2.5.2. Оценка параметров внешнего электрического поля.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Экспериментальные исследования.

3.1. Планирование эксперимента.

3.2. Методика проведения эксперимента.

3.2.1. Методики для установления эффективного периода обработки инкубационных яиц электрическим полем.

3.2.2. Методики для проверки амплитудно-временных параметров обработки инкубационных яиц электрическим полем.

3.2.3. Методика исследования влияния электрического поля на выводимость яиц.

3.3. Методика обработки экспериментальных данных.

3.4. Сравнение и анализ результатов эксперимента.

3.4.1. Проверка амплитудно-временных параметров обработки инкубационных яиц электрическим полем.

3.4.2. Анализ результатов эксперимента.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Обоснование параметров электроустановок для обработки инкубационных яиц.

4.1. Основные требования, предъявляемые к установке.

4.2. Обоснование схемы высоковольтной части установки.

4.3. Обоснование параметров высоковольтной части установки.

4.4. Особенности эксплуатации оборудования для обработки инкубационных яиц электрическим полем.

Выводы по главе 4.

Глава S. Технико-экономическая эффективность и рекомендации по применению обработки инкубационных яиц электрическим полем на инкубаторно-птицеводческих станциях.

5.1. Технико-экономическая эффективность обработки инкубационных яиц электрическим полем.

5.2. Рекомендации по технологии обработки инкубационных яиц электрическим полем на инкубаторно-птицеводческих станциях.

Выводы по главе 5.

Отклик биологической системы на внешнее воздействие зависит как от состояния самой системы, так и от соответствия ей условий роста и развития. В литературе [9, 15, 39, 63, 132] отмечается, что одним из условий роста и развития биологической системы является солнечная активность, определяемая среднегодовыми числами Вольфа, Периодические вариации солнечной активности, связанные с вращением Солнца вокруг своей оси, приводят к изменению физических характеристик межпланетной среды в околоземном пространстве. Живые организмы тесно связаны с окружающей средой. Функционал ьно динамические свойства любого организма зависят от его приспособленности к условиям существования, что и определяет сущность шмеостаза живых существ. Таким образом, динамическое единство и равновесие, в котором находится живой организм с внешней средой, определяется многочисленными факторами.

До последнего времени основными факторами внешней среды, определяющими шмеостаз живых организмов, считались температура и влажность воздуха, освещенность, т. е. комплекс который входит в понятие метеорологических условий среды. Воздействие этого комплекса на биологию живого организма изучается давно.

Устойчивость организмов к воздействию среды обитания есть свойство их противостоять влиянию экстремальных факторов среды. Это свойство вырабатывалось в процессе эволюции и генетически закреплялось. Обычно присущий животным уровень устойчивости выявляется лишь при действии экстремального фактора среды, и если оно не достигло порогового значения, наступает фаза адаптации. Ю. Егоров [43] отмечает, что многочисленные наблюдения ряда исследователей подт верждают наступление фазы адаптации у биологических объектов при воздействии на них различных факторов. Так в некоторых районах, где повышен естественный радиационный фон, происходили природные изменения. Например, Севанская форель-шихан, достигшая на родине максимум килограммового веса, переселили в озеро Иссык-Куль, там форель-шихан достигает до 5 кг. В Карагие - самой глубокой впадине на Мангышлаке - рядом с карьером, где открытым способом добывают урановую руду, прекрасный травостой и верблюды достигают необычных размеров. Жители центральной Камчатки, наблюдая за больными и ранеными животными, которые, купаясь в водоемах, излечивались, открыли радоновые источники. Таким образом, на жизнедеятельность биологических организмов различные аномальные явления природы, т. е. локальные природные изменения среды, могут оказывать положительное воздействие.

Установлено [5, 2/, 127, 131, 133, 134, 136], что в биосфере постоянно происходят периодические электромагнитные процессы с частотами, распределенными по всему известному электромагнитному спектру Поэтому можно предполагать, что любой участок этого природного электромагнитного спектра сыграл ту или иную роль в эволюции живых организмов, а это отразилось их жизнедеятельности. Можно сказать, что любой участок спектра в той или иной степени биологически активен.

Однако вопрос о многообразном биологическом влиянии естественных магнитных и электрических полей остается недостаточно изученным.

В настоящее время проблемы электромагнитной экологии становятся все более актуальными. Это связано с новыми данными о восприятии живыми организмами слабых электрических и магнитных полей низкочастотного диапазона. Возникает необходимость оценить устойчивость организмов к воздействию слабых электрических полей естественных и техногенных источников

Следовательно, изучение воздействия естественных и искусственных электромагнитных полей на жизнедеятельность живых организмов является актуальной темой научного исследования.

Живые организмы [2, 16, 20, 44, 59, 115} представляют собой сложные гетррогенные системы, в которых биоколлоидам и физико-химическим реакциям принадлежит ведущая роль. В этом плане яйцо сельскохозяйственной птицы является уникальным биологическим объектом для научного исследования. Кроме % того, яйцо птицы является ценным продуктом питания и основным материалом в инкубации.

В виду значительного спроса на мясо и яйцо кур в промышленном птицеводстве преобладающее значение имеет инкубация куриных яиц. Для обеспечения населения страны более дешевым и качественным куриным мясом и яйцом необходимо повысить вывод цыплят.

Повышение вывода цыплят, рост и последующая яйценоскость зависят от качества инкубируемых яиц и от условий в инкубаторе. Сейчас в инкубаторах ^ создают самые благоприятные условия для инкубируемых яиц, что обеспечивает получение жизнеспособного молодняка, от которого можно ожидать, в соответствующем возрасте, высокой продуктивности.

Однако, ряд авторов [4, 11, 26, 57, 123, 84] отмечает, что увеличение смертности зародышей, ухудшение вывода, снижение резистентности молодняка, плохой рост и развитие, снижение продуктивности птицы происходит в результате не только инфицирования яиц, но и в результате неполного и несвоевременного использования веществ инкубационных яиц. Например, из каждых 100 куриных яиц, заложенных для инкубации, 4 являются неоплодотворенными и 15 яиц не дают жизнеспособного молодняка, в результате снижения выводимости. Следовательно, актуальными вопросами совершенствования технологии инкубации яиц являются вопросы стимуляции роста и развития эмбриона.

Актуальность настоящей диссертационной работы определяется необходимостью повышения выводимости яиц для обеспечения населения страны дешевым, высококалорийным и качественным отечественным мясом и яйцом кур за счет стимуляции роста и развития эмбриона электрическим полем.

Целью диссертационной работы является повышение выводимости куриных яиц, за счет стимуляции роста и развития эмбриона, при воздействии на т них электрическим полем, а также разработка и обоснование параметров установки, применяемой для обработки инкубационных яиц электрическим полем.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. В области теоретических исследований:

- исследование кинетики электрических свойств (электропроводности и диэлектрической проницаемости) белковой структуры яйца курицы при воздействии электрическим полем;

- моделирование изменения внешнего электрического поля в инкубационном яйце курицы в начальный период воздействия на них электрическим полем;

- разработка электрической модели вителлиновой оболочки инкубационного яйца курицы и описание на ее основе биофизических свойств;

- оценка основных энерговременных параметров электрического поля при воздействии на инкубационные яйца с целью повышения их выводимости.

2. В методических разработках:

- разработка методики обработки инкубационных яиц кур электрическим полем.

3. В практических разработках:

- определение рационального режима обработки инкубационных яиц электрическим полем по критерию получения максимального технологического эффекта;

- лабораторная и производственная проверки способа обработки электрическим полем для существующих технологий инкубации яиц;

- разработка экспериментальной установки и технических средств для обработки инкубационных яиц электрическим полем;

- определение экономической эффективности предложенной электротехнологии по обработке инкубационных яиц кур;

- разработка рекомендаций по применению способа обработки инкубационных яиц электрическим полем на инкубаторно-птицеводческих станциях и птицефабриках.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлена кинетика электрических свойств белка (электропроводности и диэлектрической проницаемости) куриных яиц при воздействии на них электрическим полем в время инкубации.

2. Разработана модель влияния электрического поля на биофизические свойства (увеличение диаметра бластодиска, рН желтка и пропускной способности вителлиновой оболочки) инкубационных яиц.

3. Доказана возможность повышения выводимости яиц при воздействии на них электрическим полем. V

Практическая ценность работы:

1. Создана установка типа УВН-100 для обработки инкубационных яиц кур электрическим шлем;

2. Установлены рациональные энерговременные параметры обработки инкубационных яиц электрическим полем напряжённостью 35-40 кВ/м и длительностью воздействия в пределах 1 секунды;

3. Разработана электротехнология обработки инкубационных яиц кур, применение которой позволяет повысить выводимость яиц кур на 910 % по сравнению с контролем.

Это позволило рекомендовать новый способ прединкубационной обработки куриных яиц электрическим полем.

Реализация результатов осуществлена: в отчете НИР "Белок" декабрь 1995 г;

- в отчете НИР "Белок" КВВКИСУ-ИПС г. Камышин, декабрь 1996г.

Способ принят к внедрению на инкубагорно-птицеводческой станции г.

Камышина и в ОАО «Птицефабрика «Камышинекая» р/п Петров-Вал Камышинского района Волгоградской области.

Результаты исследований докладывались и обсуждались: на внутривузовском научном семинаре КВВКИСУ (г. Камышин, 1995г.); на городской научно-методической конференции КТИ (г. Камышин, 1995г.); четвертой Российской научно-технической конференции ЭМС-96 (г. Санкт-Петербург, 1996г.); международном научном симпозиуме (г. Волгоград, 1996г.); на межвузовской научно-методической конференции КВВКИСУ (г. Камышин, 1996г.); на межвузовской региональной конференции КВВКИСУ (г: Камышин, 1997г.); на региональной межвузовской научко-практичесшй конференции КТИ (г. Камышин, 1998 г.).

Основные результаты диссертации опубликованы в 18 печатных работах.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

Общие выводы

1. Яйцо и мясо сельскохозяйственной птицы, особенно курицы, является распространенным и ценным продуктом питания. В последнее время доля отечественных продуктов питания птицеводства значительно уменьшилась в результате нарушения финансово - экономических связей, физического износа и морального старения оборудования, а также в результате снижения вывода суточных цыплят. Одним из факторов снижения вывода цыплят является ухудшение инкубационных качеств яиц. Одним из направлений повышения выводимости яиц служит стимуляция роста и развития эмбриона электриче-щ ским полем.

2. Теоретические и экспериментальные исследования изменения электропроводности, диэлектрической проницаемости и биофизических свойств яйца курицы подтверждают возможность повышения выводимости яиц при воздействии на них электрическим полем.

3. Для решения [фактических задач применения обработки куриных яиц электрическим полем теоретически разработана электрофизическая модель яйца, которая позволила теоретически и экспериментально исследовать свойства и параметры белковой структуры и желтка при воздействии на яйцо электрическим полем. щ 4. Результаты экспериментов по определению влияния электрического поля на биофизические свойства яиц и транспорт веществ через вителлиновую оболочку подтверждают соответствие разработанной электрофизической модели реальным биофизическим процессам в яйце. Увеличение электропроводности бежа однозначно улучшает биофизические свойства яйца курицы.

5. Выполненные по предложенной методике расчеты позволили качественно оценить роль вителлиновой оболочки, значение электрических параметров яйца курицы и наметить пути повышения их выводимости. Определено предельное значение напряжённости электрического поля Е= 45 кВ/м, исходя из условия механической целостности вителлиновой оболочки.

6. Теоретические и экспериментальные исследования позволили определить с достоверностью 95%, что наиболее значимым фактором воздействия элекщ трического поля на инкубационные яйца курицы является величина напряженности. Рациональный режим, позволяющий повысить выводимость яиц по сравнению с контролем на 9-10 %, определяется значениями напряжённости электрического поля в пределах 35-40 кВ/м и продолжительностью обработки в пределах 1 с.

7. Для существующих технологий инкубации яиц обработку их электрическим полем возможно проводить при помощи любой высоковольтной установки, обеспечивающей выпрямленное напряжение 10 кВ. Анализ схем различных высоковольтных установок для технологических нужд и эксплуатационных условий показывает, что применяемая для обработки инкубационных яиц электрическим полем установка типа УВН-100 отвечает по всем техническим параметрам и является экологически безопасной и универсальной установкой.

8. Технико-экономический расчет показывает эффективность применения обработки яиц электрическим полем. Снижение себестоимости суточного цыпленка составляет 8,4 %. Для годовой инкубации 40000 яиц (наихудшие условия) величина экономического эффекта от применения обработки инкубационных яиц электрическим полем составляет 3241,52 руб/год, а дополнительные капитальные вложения окупаются за 4 года. Разработанные рекомендации по технологии обработки инкубационных яиц электрическим полем должны проводиться в комплексе с общей технологией инкубации яиц

9. Экспериментальные результаты позволили определить основные направления дальнейших исследований. Дополнительные резервы повышения выводимости яиц состоят в учёте критических дней инкубации (4-5 день) и применении обработки электрическим полем яиц на 3-й день инкубации. Учёт кинетики электрических параметров белка, желтка и вителлиновой оболочки позволит воздействием электрического поля влиять на увеличение сроков хранения яиц, без уменьшения их выводимости. В дальнейшем стоит задача совершенствования способа обработки электрическим полем и применение его в комплексе с обработкой электрическим разрядом с помощью установки типа УВН-100.

1. Антипчук Ю. П. Гистология с основами эмбриологии,- М.: Просвещение, 1983.-239 с.

2. Аронов М.А., Базуткин В.В., Борисоглебский П.В. Лабораторные работы по технике высоких напряжений. М.: Энергоиздат, 1982. - 352 с.

3. Арьков А.А., Гетта В.Т., Зайко Л.Т. Методические рекомендации по увеличению выводимости яиц в инкубаторных цехах птицефабрик и на инкуба-торно-птицеводческих станциях,- Волгоград, 1984. 9 с.

4. Ачкасова Ю.Н., Владимирский Б.М. Влияние низкочастотных электромагнитных полей на микробиологические объекты. В кн.: Адаптация организма при физических воздействиях. - Вильнюс: ВНИИ эксперим. и клин, мед. Вильнюс, 1969, С.250 .

5. Багиров М.А., Малин И.П., Абасов С.А. Воздействие электрических разрядов на полимерные диэлектрики,- Баку: Элм, 1975. 166 с.

6. Баев В.И., Вихлянцев С.Д. Влияние электрического поля на инкубационные яйца птицы // Научный вестник инженерных наук. Волгоград: ВГСХА, 1998 г. Вып. 5. - С. 150-154.

7. Балезин С.А., Ерофеев Б.В., Подобаев Н.И. Основы физической и коллоидной химии,- М.: Просвещение, 1975. 257 с.

8. Бенькова Н.П. Солнечная активность, возмущения электромагнитного поля Земли и возможность их влияния на организм человека. В кн. : Климат и сердечно-сосудистая патология. - М.: Медицина, 1965, С. 246.

9. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1964.-749 с.

10. Боголюбский С.И., Царецко П.П. Влияние особенностей рациона на состав и биофизические свойства куриных яиц. В кн.: Сб. статей, докладов научной конференции по птицеводству. - М.: Колос, 1974, С. 187-198.12.