автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка научных и практических основ технологии биологически ценных комбикормов

005060891)

(Сь

ШЕНЦОВА Евгения Сергеевна

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКИ ЦЕННЫХ КОМБИКОРМОВ

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук

6 !*ЮН

Воронеж 2013

005060890

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научный консультант: заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор Шевцов Александр Анатольевич (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Щербакова Ольга Евгеньевна (НОУ «Международная промышленная академия», г. Москва),

доктор биологических наук, профессор Беляев Василий Иванович

(ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии Россельхозакадемии», г. Воронеж)

доктор технических наук, доцент Бессонова Людмила Павловна

(ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж)

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности», г. Воронеж

Защита диссертации состоится «25» июня 2013 года в 14 часов в конференц-зале на заседании совета по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

Отзывы (в двух экземплярах) на автореферат, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат размещен в сети интернет на официальных сайтах: Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации https://vak2.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» http://wwvv.vsuet.ru «22» марта 2013 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «ВГУИТ».

Автореферат разослан «20» мая 2013 года

Ученый секретарь совета

по защите диссертаций

на соискание ученой степени кандидата наук,

на соискание ученой степени доктора наук Л/у \

д. б. н., профессор ЩСи^- ) В. С. Слободяник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Приоритетным направлением социально-экономической политики государства является развитие агропромышленного комплекса страны. Перед комбикормовой промышленностью стоит задача производства высококачественных комбикормов, обеспечивающих полноценное кормление животных и птицы для сохранения их здоровья, получения безопасной высокопитательной продукции. Для этого необходимо увеличить объём производства биологически ценных комбикормов, обладающих профилактической направленностью. При создании высокоэффективных технологий биологически ценных комбикормов (БЦК) предусматривается применение различных добавок для их обогащения, в том числе минеральных и витаминных. Производство комбикормов, направленных на регуляцию жизнедеятельности организма животных и птицы, массовую профилактику заболеваний - насущная проблема комбикормовой промышленности.

Значительный вклад в развитие теории и практики комбикормового производства и совершенствование его технологий внесли: В. А. Афанасьев, Л. С. Кожарова, Н. И. Кузнецов, И. Г. Панин, Е. Н. Коло-шина, А. Д. Пелевин, Н. П. Черняев, В. М. Шевандина, О. Е Щербакова, К. ВеЬпке, Н. Меэаг, .1. Вподетапп.

Работа выполнялась в рамках федеральных целевых программ Министерства образования и науки РФ «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы», «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского направления», «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», плана госбюджетной научно-исследовательской работы кафедры технологии хранения и переработки зерна Воронежского государственного университета инженерных технологий «Разработка энерго-и ресурсосберегающих и экологически чистых технологий хранения и переработки сельскохозяйственного сырья в конкурентоспособные продукты с программируемыми свойствами и соответствующим аппаратурным оформлением на предприятиях АПК» (№ гос. регистрации 65. 31. 13).

Цель и задачи диссертационной работы - разработка научно обоснованных ресурсосберегающих, экологически безопасных и энергоэффективных технологий биологически ценных комбикормов с использованием природного сырья и биоресурсов, обеспечивающих функциональность, коррекцию иммунного статуса и высокую продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы.

\

Задачи исследования.

1. Сформулировать концептуальные принципы создания высокоэффективных технологий биологически ценных комбикормов (БЦК), обеспечивающих рост продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы, и создать систему контроля гарантированного качества сырья и готовой продукции.

2. Научно обосновать технологию получения сыпучей формы холинхлорида (витамина В4) и способа управления технологическими параметрами.

3. Предложить схему биомеханизма действия фумаровой кислоты на ход окислительных процессов в премиксах и комбикормах при хранении.

4. Изучить основные закономерности непрерывного культивирования микроводоросли Chlorella уи^а/-«;определить ростовые характеристики и установить зависимость скорости накопления биомассы от режимов процесса. Разработать способ автотрофного культивирования и предложить конструкцию пленочного биореактора для его осуществления.

5. Разработать биотехнологию комбикормов для сельскохозяйственной птицы с суспензией хлореллы с применением влажного гранулирования.

6. Разработать методологическое обеспечение БЦК с заданной однородностью, обеспечивающей равномерное распределение биологически активных веществ (БАВ).

7. Научно обосновать целесообразность процесса экструдирова-ния при получении БЦК для поросят и домашних животных.

8. Разработать энергосберегающие технологии БЦК, обеспечивающие рациональный расход тепла и холода.

9. Разработать программно-логические алгоритмы функционирования систем управления технологическими процессами кормопроизводства для обеспечения высокого качества готовой продукции. Провести производственные испытания технологий получения БЦК и определить эффективность их скармливания.

10. Подготовить технологические регламенты производства БЦК с суспензией хлореллы и фумаровой кислотой. Провести расчет эффективности внедрения предлагаемых технических и технологических решений.

Научная концепция. Разработка методологического подхода к созданию эффективных технологий БЦК с применением биологически активных компонентов природного происхождения, обеспечивающих сбалансированность кормовых рационов и рост продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы; разработка способов производства и управления качеством продукции, направленных на экономию

материальных, энергетических ресурсов и экологическую безопасность комбикормов.

Научные положения, выносимые на защиту:

- инновационные ресурсосберегающие технологии биологически ценной комбикормовой продукции;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований по культивированию микроводоросли, гранулированию и эксгрудированию биологически ценных комбикормов, хранению готовой продукции;

- принципы достижения необходимой однородности премиксов и комбикормовых рационов при вводе кормовых форм биологически активных веществ;

- новые схемы и режимы линий получения и ввода биологически активных добавок в премиксы и комбикорма;

- схемы управления качеством продукции при производстве биологически ценных комбикормов.

Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности.

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.18.01 «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».

Научная новизна.

1. Научно обоснован выбор и дана физико-химическая характеристика биологически активных объектов природного происхождения, обеспечивающих сбалансированность кормовых рационов и рост продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы.

2. Установлены кинетические закономерности роста микроводоросли Chlorella vulgaris в технологии получения биодобавки.

3. Разработана математическая модель культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris в пленочном фотобиореакторе. Составлена и решена задача оптимизации процесса культивирования фотоавто-трофных микроводорослей.

4. Предложена схема стабилизирующего действия на процессы окисления с участием липоксигеназы фумаровой кислоты в наполнителях премиксов и комбикормах при хранении.

5. Установлена зависимость равномерности распределения БАВ комбикормовых рационах от их параметров.

6. Сформулирована и решена оптимизационная задача математической статистики, обеспечивающая минимальное значение удельных энергозатрат, высокую активность витаминов и заданную влажность в премиксе при его хранении.

7. Решена задача экстремального управления технологией экс-трудированных БЦК при минимизации материальных и энергетических затрат на единицу массы получаемого комбикорма.

8. Научно обоснована и экспериментально подтверждена необходимость ввода фумаровой кислоты в БЦК для стабилизации их качества при хранении.

9. Составлены программно - логические алгоритмы управления качеством продукции при получении БЦК (пат. РФ № 2363235, 2356907), обеспечивающие массовую профилактику снижения продуктивности и возникновения заболеваний у животных, а также экономию материальных и энергетических ресурсов.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработаны технологии получения БЦК, обеспечивающие прогнозируемое качество комбикормовой продукции и снижение ее стоимости (пат. РФ № 363728, 2363235, 2411885, 2320198, 2226844, 2302122,2352185,2328138).

2. Разработана технология получения сыпучей формы холин-хлорида из его водного раствора с последующим использованием в производстве премиксов и комбикормов, а также способов управления технологическими параметрами при стабилизации качества готовой продукции (пат. РФ № 2356907,2276867).

3. Предложен экспресс-метод определения витамина В4 в премиксах с помощью детектирующего устройства «пьезоэлектронный нос» (пат. РФ № 2412436) и метод определения витамина U в премиксах (а. с. СССР №1343356).

4. Разработаны способы приготовления комбикормов для сельскохозяйственной птицы (пат. РФ № 2226844, 2320198, 2302122) с использованием технологии влажного гранулирования (пат. РФ № 2411885), предусматривающей ввод в комбикорм суспензии микроводоросли Chlorella vulgaris в количестве 8...12 % с содержанием от 15,08 до 19,08 млн/см клеток и обеспечивающей получение однородной продукции высокого качества.

5. Предложены рациональные режимы фотоавтотрофного культивирования Chlorella vulgaris. Разработан фотобиореактор (пат. РФ №2363728), обеспечивающий необходимый выход биомассы в зависимости от интенсивности освещенности и концентрации С02 в газовоздушной смеси при культивировании, а также алгоритм управления качеством продукции (пат. РФ № 2363235) на всех стадиях производства.

6. Разработан способ стабилизации витаминов в сырье и комбикормовой продукции (пат. РФ № 2138960, а. с. СССР № 1395270).

7. Получены экструдированные БЦК для поросят и домашних животных при следующих режимах (пат. РФ № 2302122): влажность

исходного пропаренного зернового сырья 18...22 %; его температура перед матрицей 380...400 К; скорость вращения шнека 5,1...6,5 с'1; давление продукта в предматричной зоне экструдера 5...6 МПа.

9. Проведены производственные испытания предлагаемых технологий комбикормов в условиях ОАО «Воронежский экспериментальный комбикормовый завод», «Бутурлиновский мелькомбинат», ОАО ЗПК «Промагро». Разработаны технологические регламенты производства БЦК.

10. Определена эффективность использования комбикормов с суспензией хлореллы и новой формой холинхлорида в составе премик-са при скармливании цыплятам-бройлерам.

Новизна предложенных технических решений подтверждена 17 патентами РФ и 2 авторскими свидетельствами СССР. Конкурентоспособность разработок подтверждена договорами № 21157/05 от 14.06.2005г., № РД0036375 от 22.05.2008 г., РД00529 55 от 23.07.2009 г., РД0036133 от 16.05.2008 г. лицензий на право использования интеллектуальной собственности предприятиями: ООО «Форост», «Зерновой потенциал», «Экологическая безопасность» «СуперАгро» по пат. РФ № 2226844, 2302122, 2352185 и 2276867. Экономический эффект от реализации предлагаемых технологических решений составит 4537 тыс. р. в год.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по курсам «Технология комбикормов», «Технохимический контроль зер-ноперерабатывающих предприятий».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных, всероссийских научно-практических конференциях и семинарах (Москва, 2000, 2006 - 2012), (Воронеж, 2003, 2006), (Саратов, 2008), (Краснодар, 2002), (Могилев, 2003, 2006), (Уфа, 2003), (Орел, 2003, 2007), (Санкт-Петербург, 2004), (Ростов- на- Дону, 2004), (Тамбов, 2004), (Мичуринск, 2007), (Одесса, 2006, 2007), (Тула, 2008), отчетных научных конференциях ВГТА (Воронеж, 1999-2009).

Результаты работы демонстрировались на региональных, межрегиональных, всероссийских агропромышленных выставках «Цен-трагромаш» (Воронеж, 2003-2006), «Кадры и инновации для пищевой и химической промышленности» (Воронеж, 2005), «Продторг» (Воронеж, 2003), «ИННОВ-2005» (Новочеркасск, 2005), «Воронежагро» (Воронеж, 2007), на конкурсе инновационных проектов «Воронежский промышленный форум» (Воронеж, 2008), и отмечены дипломами.

Публикации. По материалам работы опубликовано 75 научных работ, в т. ч. 35 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 3 моно-

графии, 3 учебных пособия с грифом УМО ТПП, 16 патентов РФ и 2 авторских свидетельства СССР на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 275 страницах машинописного текста, содержит 97 рисунков и 95 таблиц. Список литературы включает 320 наименований. Приложения к диссертации представлены на 78 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние производства комбикормовой продукции, обоснована актуальность темы диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе систематизированы литературные данные о современном состоянии технологии премиксов на специализированных предприятиях; представлены сведения о биологически активных добавках, используемых в кормлении животных и птицы, физико-механических свойствах; проанализировано их влияние на качество готовой продукции, определены основные направления развития технологии производства комбикормовой продукции с использованием кормовых добавок. Сформулированы цель и задачи диссертационной работы, обоснован выбор объекта исследования, определены методы решения поставленных задач.

Во второй главе предложена научная программа исследования, направленная на совершенствование технологии премиксов и комбикормов, определяющей задачей которой является использование добавок природного происхождения для повышения полноценности кормления сельскохозяйственных животных и птицы. Представлена структурно-логическая схема проведения исследований, раскрывающая последовательность этапов выполнения экспериментов при реализации поставленной цели и задач работы; дана характеристика объектов и методов исследования.

Основная часть теоретических и экспериментальных исследований, а также производственных испытаний предлагаемых технологий проведена в ОАО «ВНИИ комбикормовой промышленности», Воронежском государственном университете инженерных технологий, производственно-технологической лаборатории ООО «Лабазъ» в соответствии с тематическим планом НИР кафедры технологии хранения и переработки зерна.

Объектами исследований на разных этапах работы являлись новая форма холинхлорида, суспензия хлореллы, фумаровая кислота, выработанные премиксы и комбикорма.

Для определения содержания витаминов, аминокислот и микроэлементов и других показателей использовали методы высокоэффективной жидкостной хроматографии, атомно-абсорбционной спектроскопии, пламенно-эмиссионной спектроскопии, ИК - спектроскопии, капиллярного электрофореза, флуорометрический и др. Погрешности измерений не превышали значений, установленных в действующих стандартах для методов количественного анализа качества сырья и готовой продукции.

Контролировали изменение показателей качества премиксов и комбикормов при хранении в лабораторных и производственных условиях. В лабораторных условиях премиксы хранили при искусственно созданных режимах: в холодильнике и термостате.

Расчеты рецептов комбикормов осуществляли с помощью программного комплекса по расчету оптимальных рецептов комбикормов, концентратов и премиксов ПК «ВНИИКП 5.0» и в соответствии с «Методическими рекомендациями для расчета рецептов комбикормовой продукции».

Для определения эффективности использования БЦК были проведены зоотехнические опыты.

В третьей главе установлено влияние содержания адсорбента, в качестве которого использовался сухой свекловичный жом, на активность сыпучей формы кормового препарата витамина.

Выполнены исследования молекулярной адсорбции на поверхности свекловичного жома из водного раствора, адсорбтивом которого являлись молекулы растворенного холннхлорида. Установлено, что для создания оптимальных условии адсорбции должен использоваться свекловичный жом с влажностью, не превышающей 12... 13 % и размером частиц не более I мм.

Данные легли в основу разработанной технологии получения сыпучей формы холннхлорида (витамина В4) на основе сухого свекловичного жома (пат. РФ № 2276867), позволяющей расширить перечень дешевых отечественных кормовых препаратов. Использование свекловичного жома в качестве носителя холннхлорида создает условия для выведения из организма животных и птицы вредных веществ, благодаря содержащемуся в нем пектину. Предложенная технология предусматривает получение холннхлорида с содержанием в сыпучем препарате 60 % основного вещества и предполагает сушку смеси раствора витамина с сухим свекловичным жомом перегретым паром. Схема технологической линии получения новой кормовой формы холннхлорида представлена на рис. 1.

Предлагаемая технология позволила улучшить качество готового продукта за счет оперативного управления технологическими параметрами на стадиях процесса приготовления порошкообразного холннхлорида; снизить себестоимость готового продукта; увеличить его выход и

снизить удельные теплоэнергетические затраты за счет точности и надежности управления процессом приготовления порошкообразного хо-линхлорида (пат. РФ № 2356907).

Рис. 1. Технологическая линия получения сыпучей формы холинхлорида на основе сухого свекловичного жома: 1 - дробилка; 2 -просеиватель; 3 - смеситель; 4 - нагреватель; 5 -вибросушилка; 5а - газораспределительная решетка; 6 - циклон-очиститель;

7 - пароперегреватель;

8 - вентилятор; 9 - насос для холинхлорида; 10 - парогенератор; 11 - предохранительный клапан; 12 сборник конденсата; 13 - насос; 14 - ресивер

Проведены исследования физико-механических свойств новой кормовой формы холинхлорида. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что размер частиц холинхлорида обеспечивает его равномерное распределение в составе премиксов и комбикормов.

Изучены гигроскопические свойства витамина (рис. 2). Установлено, что характер изменения равновесной влажности у исследуемой формы холинхлорида существенно не отличается, разница связана со свойствами

применяемых при их производстве носителей. Хранение в складе с повышенной относительной влажностью воздуха неизбежно приведет к увеличению влажности холинхлорида и ухудшению его качества.

Рис 2. Зависимость равновесной влажности холинхлорида Щ, при температуре окружающей среды 25 "С от относительной влажное™ воздуха (<р) для различных форм витамина; 1- применяемая форма с 60 % содержанием холинхлорида; 2 - новая форма с 60 % содержанием холинхлорида

Предложено хранение и транспортировку нового кормового препарата витамина В4 осуществлять в мешках с пленочным вкладышем (ГОСТ 19360). В связи с необходимостью краткосрочного хранения компонентов премиксов в наддозаторных бункерах изучено влияние относительной влажности воздуха и продолжительности хранения на качественные показатели и технологические свойства исследуемого препарата (рис. 3). В массе холинхлорида при влажности выше 8 % наблюдалось слеживание. Хранение в закрытом экспериментальном бункере в течение 8, 24 и 48 часов при относительной влажности воздуха в помещении 83 % приводило к росту влажности только в верхнем слое, находящемся в контакте с окружающей средой. В остальной массе продукта влажность и сыпучесть практически не изменились. При определении нормы по допустимой влажности для полученной формы холинхлорида была установлена зависимость величины угла естественного откоса от содержания влаги (рис. 4).

5<)

30

20

<

___

. 1

55

град 50

72

/

А

у

Рис. 3. Зависимость влажности новой формы холннхлорида от времени сорбции при различной относительной влажности воздуха, %: I - 45; 2 - 58; 3 - 80; 4 - 90

:.5 5.0 7.5 [0.0 11.5 % 15.0

1С-------.

Рис. 4. Зависимость угла естественного откоса <р от влажности холинхлорида И7

Сравнительное изучение качества премиксов рецепта П1-1 с различными формами холинхлорида при хранении в складских условиях показало, что ввод новой кормовой формы витамина В4 не влияет на активность биологически активных веществ в продукции.

Для определения влияния различных факторов на процесс хранения премикса применили центральное композиционное рототабельное униформпланирование и дробный факторный эксперимент ДФЭ 25"1. В качестве основных факторов были выбраны: Х1 - содержание холинхлорида в премиксе, г/кг; Х2 - температура окружающего воздуха, °С; Х3 -расход воздуха на активное вентилирование помещения, м3/(ч-т); Х4 -

относительная влажность воздуха при хранении, %; *5 - исходная влажность носителя (сухой свекловичный жом), %.

Выбор интервалов изменения факторов обусловлен технологическими условиями (табл. 1). Критериями оценки влияния различных факторов на процесс хранения премикса были выбраны: У\ - удельные энергозатраты на хранение, (кВт ч)/т; У2 - влажность премикса при хранении, %; Уз - содержание витамина С в премиксах, г/кг.

Таблица 1

Пределы изменения входных факторов_

Условия Пределы изменения факторов

*/. **

планирования г/кг °С м3/(чт) % %

Основной уровень 150,0 18,0 10,0 50,0 10,0

Верхний уровень 200,0 22,0 12,5 60,0 11,0

Нижний уровень 100,0 14,0 7,5 40,0 9,0

Верхняя «звездная точка» 250,0 26,0 15,0 70,0 12,0

Нижняя «звездная точка» 50.0 10,0 5,0 30,0 8,0

В результате статистической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии, адекватно описывающие данный процесс под влиянием исследуемых факторов:

У, = 2,777 + 0,04*, + 0,\35Х2+ 0,171*3 + 0,158** + 0,065*5 + 0,014*/ + + 0,024*22 + 0,022*32 + 0,021*42; (1)

У2 = 10,915 + 0,296*, - 0,146*2 - 0,488*, + 0,521*4 + 0,893*5 + + 0,106*,*, + 0,106*2*4 - 0,419*;*,, + 0,107Л'з - 0,298 Х2Ь ; (2)

У3 = 4,492 - 0,308*,+ 0,642*,- 0,783*. - 0,202*5 + 0,238*^- 0,238*;*, + + 0,225*2*5 + 0,113*з*5 - 0,494 X] - 0,269Х\ - 0,294 х\ - 0,569Х2, . (3)

По уравнениям регрессии (1) - (3) сформулирована задача оптимизации: определить режимы хранения с минимумом удельных энергозатрат на хранение с минимальной влажностью премикса и максимальным содержанием витамина С. Общая математическая постановка задачи оптимизации представлена в виде следующей модели:

^(*„*2,*,.*,*5)-^т1п; (4)

О: К(*„*,*,*,*)^-т1п;

У, >0. / = ТТЗ; Л', 3 1-2; +2] ,/ = Г5'

Для определения рациональных интервалов изменения параметров Х1 использован метод "ридж - анализа" на основе неопределенных множи-

телей Лагранжа (табл. 2).

Таблица 2.

_Рациональные интервалы параметров _

У, г/кг Х2,°С м3/(ч-т) % %

ГТЙП шах шт тах гтпп шах [ТИП тах тт тах

)', 60 75 14 20 8 12 35 45 9 11

Уз 55 70 15 25 10 15 30 40 8,5 10,5

у? 50 60 10 14 9 14 30 35 8 9,5

Характер изменения критериев оптимизации У) относительно параметров X,, Х2, Х2, Х4, Х$ показал, что в области допустимых решений X, критерии К, конфликтуют. Этот конфликт отображался многокритериальным решением в области Ц определяющей множество Парето.

Для получения единственного решения задача векторной оптимизации (4) сведена к скалярной весовым методом, идея которого заключается в синтезе скалярного критерия:

Тогда решение сводится к обычной оптимизации: Функция с!(Х) представлена в виде свертки критериев:

/=1 ЙI тах Ч'тпп

где в - вес /-го критерия (0< а <1, = \ У, Ц, тах, <?,„„>, " минимальное

/=1

и максимальное значение критериев качества д. (X) •

Множество Парето в данном случае было получено путем варьирования весового коэффициента а. в интервале [0; 1]( = 1). В результате получены

/=1

оптимальные фаницы исследуемых факторов с точки зрения выбранного критерия оптимизации: X, = 50...75 г/кг; Х2= 14...20°С; Х, = 9...12м3/(ч-т); Л4 = = 35.. .40 %; Х5 = 8,5... 10,5 % (рис. 5,6). При этом среднеквадратичная ошибка не превышала 7,5 %.

Изучена динамика изменения активности витаминов с различным содержанием сыпучей формы холинхлорида при хранении (табл. 3). Среднее значение температуры изменялось от + 19,2 °С до + 0,6 °С, относительной влажности воздуха от 66 до 79 %. В опытах исследовались 4 варианта премиксов рецепта П1-1 для кур-несушек с содержанием сыпучего холинхлорида 80; 120; 160 и 200 кг/т (1,2,3 и 4 вариант).

Рис 5. Номограмма для определения удельных энергозатрат на хранение премикса (Г,), при изменении влажности премикса (У2) и содержания в нем витамина С (К3): / = 18 °С; 0 = 10 м]/(ч-т);№= 10%

Рис. 6. Номограмма для определения удельных энергозатрат на хранение премикса (У,), влажности премикса при хранении (Т2), содержание витамина С в премиксах при хранении (F3): т = 150 г/кг; Г = 18 °С; ср = 50 %

Существенное разрушение витамина А наблюдалось в премиксах, содержащих 120 и 160 кг/т холинхлорида, после 4 мес. хранения. Аналогичная динамика характерна и для витамина Е, в течение 2 мес. хранения он проявил высокую стабильность в продукции, содержащей 80 и 120 кг/т холинхлорида. В премиксе, в состав которого входило 160 кг/т холинхлорида, потери в конце хранения были значительными. Наиболее лабильным оказался витамин С, через месяц его активность в премиксах снизилась до 32,4...78,9 % от исходных значений. В течение всего срока хранения премиксы, содержащие хо-линхлорид в количестве 80 и 120 кг/т, не слеживались, сохраняли сыпучесть и внешний вид без признаков порчи, объемная масса их практически не изменялась.

Таблица 3

Изменение качества премиксов при хранении

Вариант Срок хранения, мес

премикса 1 1 2 1 3 1 4 1 5

Влажность, %

1 9,6 10,3 10,8 11,0 11,5

2 10,6 11,4 12,1 12,9 13,8

3 11,0 12,3 13,5 14,7 14,9

4 13,2 14,8 - - -

Витамин А, % к исходному

i 93,6 93,3 85,2 80,8 77,1

2 93,4 87,0 82,2 80,4 71,2

3 91,8 82,1 72,4 63,4 48,7

4 73,4 - - - -

Витамин Е, % к исходному

1 93,6 91,8 85,3 81,4 80,3

2 91,4 89,3 80,9 75,6 70,8

3 92,8 83,5 73,6 69,7 53,3

4 80,2 - - - -

Витамин Bi, % к исходному

1 98,9 95,4 91,2 88,1 85,5

2 100,0 95,0 94,8 94,3 87,1

3 100,0 93,7 93,6 91,0 85,6

4 85,2 - -

Витамин B?, % к исходному

1 100,0 96,5 96,4 93,3 91,2

2 99,4, 97,9 94,6 94,1 93,7

3 98,4 94,5 91,8 91,3 90,7

4 85,6 - - - -

Витамин В4, % к исходному

1 99,2 99,0 98,9 98,2 97,5

2 98,6 97,8 96,7 96,3 96,0

3 99,9 99,8 99,8 99,7 96,3

4 99,0 - - - -

Витамин С, % к исходному

1 78,9 71,6 58,3 31,4 следы

2 71,3 66,5 36,5 17,8 следы

3 75,0 71,4 40,3 22,4 следы

4 32,4 - - ■

Премикс, содержащий холинхлорид в количестве 160 кг/т, через 4 мес. слежался, а в премиксе, содержащем 200 кг/т холинхлорида, после хранения в течение месяца были обнаружены признаки порчи.

Предложен метод определения холинхлорида в премиксах с использованием детектирующего устройства «пьезоэлектронный нос» на основе 6-ти пьезокварцевых резонаторов. В основе определения лежит получение суммарного сигнала в виде кинетического «визуального отпечатка». Метод

характеризуется высокой точностью, экспрессностью и низкой стоимостью проведения анализа (пат. РФ № 2412436).

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса культивирования микроводоросли хлореллы в пленочном фотобиореакторе ( пат. РФ № 2458147).

Исследование процесса культивирования хлореллы проводили на экспериментальной установке (рис. 7) в следующих диапазонах изменения режимных параметров: концентрация С02 в газовоздушной смеси (ГВС) - 3...10 %; расход газовоздушной смеси - 13,6...23,3 кг/ч; освещенность - 11,3...28,3 Клк; расход суспензии хлореллы - 0,8...2,4 м3/ч; шаг витков спирали-5...25 мм; толщина проволоки-0,9...2,1 мм.

В экспериментальной установке энергию освещения компенсировали охлаждением фотобиореактора. При культивировани обеспечивали формирование закрученной пленки суспензии, стекающей по внутренней поверхности кварцевых трубок в противотоке с газовоздушной смесью. Абсорбция С02 из газовоздушной смеси осуществлялась по всей высоте стекающей пленки, а в нижней секции фотобиореактора суспензия дополнительно насыщалась ССЬ с помощью барботажа.

Выявлены закономерности роста Chlorella vulgaris: получены ростовая характеристика и кривая скорости роста (рис.8).

Рис. 7. Экспериментальная установка: I - фотобиореактор; 2 - секция ввода; 3 - секция освещения: 4 - секция вывода: 5 - прозрачные трубки со спиралью; 6 - люминесцентная лампа; 7 - щелевые распределители; 8 - отражатель; 9 - вентилятор; 10 - решетка; 11 -угловые трубки; 12 - барботер; 13 - уровнемер; 14 - емкость для приготовления исходной суспензии; 15 - емкость для сбора готовой суспензии; 16 - компрессор; 17 - углекислотный баллон; 18 - смеситель газов; 19-21 - вентили; 22 - трехходовой вентиль; 23 - насос; 24 -шкаф управления. /7 - расходомер; ¿/-уровнемер; /'/-манометр

Представленные ростовые характеристики свидетельствуют о том, что наибольшая скорость роста биомассы наблюдается в интервале концентраций 1,5...4,0 г АСБ/л.

Установлены рациональные значения параметров культивирования для микроводоросли хлорелла в отьемно-доливном режиме: концентрация С02 в ГВС - 4... 10 % (при освещенности 11,3 клк); давление ГВС на выходе из газового смесителя - 196,2 кПа (массовый расход ГВС - 23,3 кг/ч); освещенность - 28,3 клк; расход суспензии хлореллы - 2,4 м /ч; шаг винтовой спирали - 15 мм.

£ = 40

/ ■ Т 1 V

/ 1

1 \

/ 1 1.--------- V-

У

1 г

б)

Рис.8. Ростовая характеристика (а) и кривая скорости роста (б) хлореллы в режиме накопительного культивирования

Математическая задача моделирования процесса культивирования в фотобиореакторе рассматривалась при следующих допущениях:

- интенсивность деления клеток микроводоросли определяли продолжительностью т их пребывания в рабочей зоне;

- концентрацию не делившихся клеток в потоке вытекающей суспензии определяли по формуле

С. = ]с(гЖг)</г (5)

г •

где С(т) - концентрация биомассы в момент времени т, г/м3; <р(г) - нормированная плотность вероятностей распределения элементов потока суспензии по времени пребывания в рабочей зоне, с"1; г-г - время пребывания в рабочей

зоне элементов суспензии, движущихся с максимальной скоростью, с; ск -профиль осредненной осевой скорости для пленки жидкости при турбулентном режиме истечения аппроксимировался трехслойной моделью Прандтля.

При противоточном режиме течения пленки суспензии и ГВС (а„< 0) минимальное время пребывания имеют слои в некотором сечении в толще пленки, расстояние которых от межфазной границы зависит от коэффициента трения и соотношения скоростей пленки суспензии фотоавтотрофного микроорганизма и газовой фазы: у;/уг. В этом случае введена переменная

величина S - расстояние от стенки до слоя, стекающего с максимальной скоростью unas.

С учетом принятых допущений формула концентрации не делившихся клеток в потоке вытекающей суспензии (5) представлена в виде *1 г2 Св = JC(r)tf>, (T)dr+ Jc(r)<р2 (T)dT + jc(!>, (r)dT'

rmin r| r2

где <p,(r)dT —доля частиц в турбулентном, буферном и ламинарном подслое.

Найдено время пребывания слоев в каждой из рассматриваемых областей.

для слоев в турбулентной области:

т 1 5,5 + 2,51п8+

1 ия (5,5 + 2,5 In у -) Tmin 5,5 + 2,5 In у+ '

для буферного слоя: т __L__ т 5,5 + 2,5In§-

ид (-3,05 + 5 In у*) m,n - 3,05 + 5 In у+

для ламинарного подслоя: т3 = —— = хт , 5,5 + 2,51п 5 .

"л у+ тш У+ Слои, движущиеся с максимальной скоростью

"шах = мд(5,5+2,51п<5+), проходят участок длиной I за минимальное время, равное rmin = //(мд(5,5+2,51п<5+)], где ия =Jgö - динамическая скорость жидкости, ujv - безразмерная скорость жидкости на рас-

стоянии у от стенки; у+ = yrua / v - безразмерное расстояние от стенки; д -толщина пленки; v - кинематическая вязкость жидкости.

После дифференцирования (6) и несложных преобразований получена система уравнений для определения доли частиц в каждом из рассматриваемых слоев:

. . , (5,5 + 2,5 In j>+ )dy * 6 (3 + 2,5 In 8 ) - 64

, . . (-3,05 + 5 In y*)dy + <p2l;(z)dx = --—:-i—LJ.—

S + (3 + 2,5 In 5+) - 64

= --^ -

3* (3 + 2,5 1п 5+ ) - 64

Рассмотрен результирующий эффект процесса синтеза биомассы для реакции второго порядка (я = 2) с начальной концентрацией С0 и константой скорости к = С0р/2ттЫ , где р = г|11Ш /г1/2 .

Время, за которое концентрация не делившихся клеток уменьшается вдвое:

¿•„'"Ч1-2"'1) Г|,2= *( 1-«)

Тогда выходная концентрация не делившихся клеток для реакции и-го порядка равна:

Г

Со '

Н-(" [)Ц , (5,5 + 2.51пу+ Му*

С. "г V ид(5,5 + 2,51п_)' )

<Г(3 + 2,51п<П-64

(7)

шМ--—(-3,05 + 51п> , 1-4-—у (¡у

30, у ¡¿д(-3,05 + 51п >> )_+ V V и,у*

J Л+П + -) 1 5*(3 + 2,51п£+)-

<5+(3 + 2,51п<5+)-64 С учетом параметра р, имеем:

)-64

— = Агт;„ (5,5 + 2,5 1п <Г ) = р(5,5 + 1п 2,5<Г)С<|' 2" и. 1-й

Обозначим В, = р(5,5 + 2,51п <У+ )С„1"'' (1 - 2"~' )/(1 - и), тогда (7) примет вид:

§7=1

1)

Я,

5,5 + 2,5 1п у

— (5,5 + 2,5 !п +

й„ /V

-^-(-3,05+51п '-<(»-1

;-3,05+51п/ " ^ • (8)

5 /Ц,/V О /^/У

Если принимать в расчет величины средней скорости уср и расчетного времени тр, то выходная концентрация Св будет достигнута при меньшей длине аппарата Г = М,1:

(9)

тогда

^ 1] у«р

£ I (5,5 + 2,51п^ ,

С0 V ¿>+(3+2,51п(Г) - 64 '

Относительная ошибка результатов моделирования по уравнению (8) составила 12±0,5 % (рис. 9).

Учитывая, что М/ является соотношением реальной длины аппарата и расчетной, полученной с использованием осредненных значений скорости и времени, и разрешая (9) относительно М/, имеем:

Ч1-/Л

м, =-

8* (3 + 2,5 1п 5*) - 64 (5,5 + 2,5 1п 8+)8+р(1 - 2"""')

1 -

С„

(10)

с/с..

Рис. 9. Зависимость относительной концентрации хлореллы в жидкой фазе от относительной координаты по высоте фотобиореактора при различных значениях начальной концентрации С02 : 1 - 10; 2 - 8; 3-7; 4-5; 5 -4

Методом интегрирования по частям выражения (9) получаем графическую интерпретацию функциональной зависимости масштабного коэффициента М, от параметра р = т . /ти2 (рис. 10).

Рис.10. Зависимость масштабного коэффициента А// от параметрар для реакции фотосинтеза при различных значениях безразмерной скорости

истечения суспензии 8+ : 1 - 400; 2 -200; 3 - 100; 4 - ламинарная пленка; .....асимптоты графиков А// =/{р)

Таким образом, методами математического моделирования уточняются геометрические размеры рабочей зоны реактора по коэффициенту М/ с использованием формулы (10) или графической зависимости Ц=/'(р) для заданной выходной концентрации микроводоросли при условии, что средняя скорость истечения пленки известна. По результатам моделирования разработана конструкция пленочного аппарата (Пат. РФ 2353728) и система управления технологическими параметрами культивирования фотоавтотрофных микроорганизмов (Пат. РФ 2458147).

В пятой главе рассмотрены технологические аспекты использования фумаровой кислоты при производстве БЦК.

Фумаровая кислота в свободном виде присутствует в растениях и является естественным метаболитом клетки. Эту биологически ценную добавку получают промышленным способом. По результатам исследования физико-механических свойств фумаровой кислоты и в ходе производственной проверки определена возможность использования ее в качестве наполнителя и компонента премиксов, а также для обогащения комбикормов (табл. 4).

Таблица 4

Изменение активности витаминов в премиксе для свиней при хранении

Вариант премикса Сохранность витаминов, % к исходному, при хранении по месяцам

В складских условиях В лабораторных условиях: при 30 "С и 75 % относительной влажности

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 1 1 2 | 3 | 4

Витамин А:

Контрольный 94,9 90,0 84,1 71,1 67,2 53,1 70,6 47,9 24,3 -

С фумаровой кислотой 100,0 99,4 98,9 97,3 95,0 93.1 98,3 90,8 76,0 73,9

Витамин В,:

Контрольный 98,4 96,4 95,7 92,7 90,7 85,0 97,2 78,0 60,6 -

С фумаровой кислотой 100,0 98,4 98,2 98,2 98,2 90,0 95,0 90,5 87,1 86,8

Витамин С:

Контрольный 72,9 69,7 55,4 44,4 34,1 22,2 18,9 10,2 3,2 -

С фумаровой кислотой 98,4 88,7 76,5 70,9 65,1 60,4 70,6 45,4 33,2 12,3

Фумаровая кислота при вводе в состав комбикорма не требовала специальной подготовки. В процессе дозирования истечение ее было нормальным, фактические отклонения не превышали допустимых значений, а при хранении оказывала выраженное стабилизирующее действие на активность витаминов в премиксах и комбикормах (Пат. РФ 2138960, А. С. СССР 1395270).

Изучено стабилизирующее влияние фумаровой кислоты на протекающие процессы окисления жирных кислот с участием липоксиге-назы в сырье и комбикормовой продукции.

Механизм влияния фумаровой кислоты на липоксигеназу зерна пшеницы представлен в виде схемы: Е + Б <-» ЕБ —► Е + Р I

1 <-> Е1,

где Е - липоксигеназа; Б - субстрат; ЕБ - обратимый комплекс липок-сигеназа-субстрат; Р - окисленный субстрат; I - фумаровая кислота (ингибитор); Е1 - обратимый комплекс липоксигеназа - ингибитор.

Наличие ненасыщенной двойной связи у фумаровой кислоты делает её конкурентным ингибитором липоксигеназы.

При определении рН- и температурного оптимума действия липоксигеназы, установлено, что максимальная активность фермента утах наблюдается при рН = 7 и температуре 30°С (рис. 11). Установлено, что в каталитический центр фермента входит НО-СН2 - группа серина и имидазольная группа гистидина.

Результаты опыта (рис. 12), свидетельствуют об эффективном ин-

гибировании фермента в присутствии Ре3+ (кривая 4); эффект ингибиро-вания возрастал при наличии этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и Ре3+ (кривая 5).

20 мин 25

Рис.11. Зависимость активности липоксигеназы зерна пшеницы от рН среды при температуре 30°С

Рис. 12. Динамика инактивации липоксигеназы : 1 - контроль; 2-е

ионом Ие ; 3 — с ионом Ре и ЭДТА; 4-е ионом Ре 3+; 5 — с ионом Ре3+ и ЭДТА; 6-е ЭДТА

Атом железа в составе липоксигеназы образует активированный комплекс с молекулярным кислородом и повышает его электрофиль-ность. Такая активация создает условия для акцептирования кислорода радикалом, образовавшимся из пентадиенового фрагмента жирной кислоты:

—,

Я-Гс' "о-- О" 1-е'-Я

") I

/ Н О II

I I 1

- с: с-с-с-с.....> -с -с - с - с - с -

II ! I ! ! ! I II Н и Н II н и н ,

где Я - функциональная фуппа липоксигеназы, связывающая атом Ре3+.

На заключительной стадии окисления происходит присоединение водорода.

Научно-производственный опыт по изучению эффективности фума-ровой кислоты для повышения резистентности цыплят-бройлеров был проведен на птицефабрике «Рамонская» Воронежской области. Эффективность

фумаровой кислоты изучена в сравнении с известным адаптогенным препаратом - экстрактом элеутерококка Работа выполнена на 3 группах цыплят, одна из которых была контрольной. Цыплятам второй группы с 3-суточного возраста и до конца откорма (за 2 недели до убоя) в смеси с кормом скармливали экстракт элеутерококка в дозе 0,1 мг/кг массы тела, а третьей - фумаровую кислоту в дозе 100 мг/кг массы тела по той же схеме.

Применение фумаровой кислоты на 10 % увеличивает сохранность цыплят-бройлеров за весь период технологического цикла и на 3,6 % -средний прирост живой массы к моменту убоя (табл. 5).

Таблица 5

Сравнительная эффективность применения фумаровой кислоты

для повышения резистентности цыплят-бройлеров

Показатели Контроль Элеутерококк Фумаровая кислота

Количество цыплят в группе, гол. 24380 23870 23650

Пало за период опыта, гол. 3676 1430 1201

Сохранность, % 84,9 94,0 94,9

Средняя масса 1 цыпленка в 60-суточном возрасте, г 1154 1180 1196

Получено дополнительно продукции: - за счет увеличения сохранности, кг - за счет увеличения прироста, кг - 2652,5 620,6 2960,1 934,9

В шестой главе предложен способ приготовления экструдиро-ванного полнорационного комбикорма для поросят и составлен программно-логический алгоритм управления для его осуществления (патенты РФ № 2302122). В разработанной технологии по предлагаемому способу после высокотемпературной экструзии зернового сырья предусмотрен ввод в состав комбикорма для поросят и домашних животных остальных компонентов (рис.13). Полученный комбикорм подвергался низкотемпературному экструдированию.

Параметры высокотемпературной экструзии изменялись в следующих диапазонах: влажность исходной пропаренной смеси- 18...22 %; ее температура перед матрицей - 380...400 К; частота вращения шнека -5,1...6,5 с"1; давление продукта в предматричной зоне экструдера -5...6 МПа. Параметры низкотемпературной экструзии изменялись в следующих диапазонах: влажность исходной смеси - 13... 14 %; ее температура перед матрицей - 308...313 К; частота вращения шнека -2,8...3,2 с'1; давление продукта в предматричной зоне экструдера -1...2 МПа.

Рис. 13. Технология приготовления экс-трудированного комбикорма и система управления качеством продукции:

1, 8 -экструдеры; 2 - устройство обогрева корпуса; 3, 9 - охладители; 4 - молотковая дробилка; 5 - дозатор; 6 - циклон; 7- смеситель; 10 - компрессор; 11- конденсатор; 12, 13 -секции испарителя; 14 - вентилятор; датчики измерения: ТЕ - температуры; МЕ - влажности; РЕ - расхода; ЫЕ - мощности привода; потоки: 1.0-зерновое сырье; 2.0 - экструдат;

2.1 - компоненты комбикормов;

2.2 - экструдиро-ванный комбикорм; 3.0 — кормовой жир (подсолнечный фуз); 4.0 - хладагент;

0.1 - вода; 0.2 - воздух

Высокотемпературная экструзия смеси из ячменя и пшеницы привела к полному ее обеззараживанию и частичному обезвреживанию.

Качество полученного экструдата в сравнении с исходной зерновой смесью характеризовалось увеличением содержания декстринов до 10,5 %, переваримость крахмала выросла в 2,1 раза, степень клейстеризации крахмала достигла 91 %, содержание витаминов А и Е в продукте снизилось соответственно на 43,8 и 57,4 %. Влажность экструдата составила 8Д %.

Перед проведением низкотемпературной экструзии в комбикорма в составе премиксов вводился широкий перечень витаминных препаратов, которые определяли их биологическую ценность. Щадящие режимы процесса и использование защищенных витаминных препаратов способствовали сохранению исходного качества комбикормов (рис.14). Потери активности витаминов А, Е, С, В, и В2, U не превысили 15 % от исходных значений.

Таким образом, полученный комбикорм в ходе экструдирования не утратил свою биологическую ценность, что подтверждено проведенными опытами по определению эффективности их использования в опытах iti vivo.

о Исходные После экструдирования

Рис. 14. Изменение содержания витаминов после экструдирования

Обоснована теоретическая оценка вариаций биологически активных веществ с учетом массы суточных рационов для сельскохозяйственных животных и птицы, среднего количества частиц носителей БАВ в рационах и их гранулометрического состава.

В состав премикса БАВ вносятся только одним сырьевым компонентом. Содержание С,„ /-го БАВ в смеси премикса можно представить в виде формулы:

С,п = щс„ (10)

где С, - содержание /-го БАВ в ;-м сырьевом компоненте премикса; т, -массовая доля содержания г-го сырьевого компонента в партии премикса

массой _ ; п — число сырьевых компонентов и наполнителя в смеси.

¿=1

Оценка вариаций содержания БАВ в суточных рационах решена с использованием функции Пуассона, которая определяет вероятность распределения дискретных случайных величин, в качестве которых выступают частицы носителей биологически активных веществ, гранулометрической характеристикой которых являлся средний диаметр частиц (<1)5о.

При известных средних диаметрах частиц рассчитывалось среднее количество Ы, носителя /-го БАВ в рационах массой МР.

Для носителей 1-го БАВ премикса в рационах среднее количество частиц оценивалось по формуле

— 6М„С.,С.. Л. = -

__ (11)

МОждОДЙ, '

В формуле (11) принято обозначение р1 - плотность сырьевого компонента, С„ - содержание премикса в комбикорме.

Коэффициент вариации /-го БАВ в рационах, % оценивался по формуле

(12)

В таблице 6 приведены теоретические ожидаемые коэффициенты вариации содержания БАВ премикса рецепта П5-1 в суточных рационах цыплят-бройлеров и кур-несушек.

Таблица 6

БАВ сырьевого компонента Содержание БАВ в сырьевом компоненте премикса С, Содержание БАВ в премиксе, т Плотность носителей БАВ, г/см3 Диаметр частиц, (¿¡К см Среди чествс N ее коли-части ц, , шт Коэффициент вариации, Ял %

В рационе массой Юг В рационе массой 110 г ь рационе массой ___Юг В рационе массой 110 г

Витамин А 1000 млн МЕ/г 1000 МЕ/г 0,65 0,035 6,8 74,8 38,5 11,60

Витамин 03 500 млн МЕ/г 200 МЕ/г 0,75 0,02 12,7 139,7 28,0 8,50

Витамин Е 50% 0.25 % 0,60 0.02 200 2200 7,10 2,10

Витамин К, 50% 0,02% 0,70 0,005 1090 11990 3,0 0,91

Витамин В, 98% 0,02% 0,40 0,0045 975,6 10731 за 0,96

Витамин Вс 95% 0,007 % 0,25 0,012 2470 27170 го 0,60

Витамин Н 2,0% 0,001 % 0,70 0,01 13,8 159 27.0 8,0

Элемент Ре 20,1 % 0,1 % 1,89 0,02 62^ 692,7 12.6 3,8

Элемент Ъп 22,7% 0,5% 1,95 0,032 653 719 12,4 3,7

Элемент Со 213% 0,01 % 1,948 0,049 0,4 4,4 158.7 47,8

Элемент I 75,95% 0,01 % 3,115 0,0062 0,03 0,33 588,0 175,4

Элемент Бе 45,7% 0,002% 3,07 0,032 0,063 0,693 400.0 120,0

Элемент Мп 22,8% 1,0% 2,103 0,028 182 1818 7,4 23

Элемент Си 26,0% 0,025% 2,284 0,064 0,31 3,43 178,0 176,6

Высокие значения коэффициентов вариации для некоторых БАВ могут быть снижены путем изменения среднего количества

частиц М в рационах за счет уменьшения среднего диаметра частиц-носителей, а также изменения аргумента р,с, функции (11), являюще-

гося произведением плотности и концентрации активного вещества в препарате (рис.15).

Разработанный метод оценки вариации содержания БАВ сырьевых компонентов премиксов позволяет прогнозировать их вариации в рационах.

Задаваясь приемлемыми значениями коэффициентов вариации, можно определить среднее количество частиц /-го компонента АГ,, при которых достигается поставленная задача получения однородной продукции.

/Г

/У

С«"

О 40 80 120 160 Чг/еы'гоо

Рис. 15. Зависимость коэффициента вариации от произведения аргументов р,с,: 1 — марганец; 2 - цинк

В седьмой главе представлена практическая реализация результатов работы. Предложена технология ввода суспензии хлореллы в комбикорм, включающая дозирование суспензии, ее смешивание с комбикормом ПК-5 и гранулирование полученной смеси по «влажному» способу с последующим измельчением гранул в крупку.

Погрешность дозирования суспензии хлореллы при ее вводе в количестве 8... 14 % к массе комбикорма составила ±1,5 %. Равномерное распределение суспензии в комбикорме обеспечивалось при влажности от 10,0 до 10,5 % (рис. 16).

Содержание суспензии, %

Рис. 16. Гистограммы изменения однородности и влажность комбикорма с вводом суспензии хлореллы:,% Ш -8; Ш-9; Я- 10; 111-11; Щ - 12; Я - 13; Ш - 14

Установлено, что при вводе суспензии хлореллы в количестве 11% обеспечивается требуемое качество гранулированного комбикорма (табл. 7).

Таблица 7

Показатели качества гранулированных комбикормов

Содержание суспензии, % Показатели качества

После пресса-гранулятора После охладителя

Вгвжнооь, % Темгера-тда.'С Наличие крошки, % Влажность, % Крошималь, % Наличие крошкц % Окоия длина гранул, мм Объемная масса, итк1

8 16,8 53 12,8 11,9 9,3 13,0 9,7 592

9 17,2 52 10,4 12,6 8,9 11,1 9,8 598

10 17,8 51 9,9 13,4 8,6 10,3 9,8 604

И 18,7 53 7,0 14,0 8,2 7,2 9,9 610

12 19,4 53 6,5 15,1 8,1 6,6 10,0 613

13 19,9 52 6,0 15,7 7,9 6,2 10,0 616

14 20,4 52 5,3 16,3 7,6 5,4 10,0 622

Хранение выработанной крупки из гранул осуществляли в складе напольного хранения при температуре 18...20 °С и относительной влажности воздуха 65...70 %. Крупка рецепта ПК-5 сохраняла исходное качество в течение 1 мес. Ввод суспензии в количестве более 12 % не обеспечивал сохранность комбикорма.

Предложен способ приготовления комбикорма для сельскохозяйственной птицы, предусматривающий введение в комбикорм биомассы водоросли с содержанием клеток от 15,08 до 19,08 млн/см3 (пат. РФ № 2320198). Способ позволил создать условия для получения однородной продукции, снизить затраты на производство комбикормов и обогатить их БАВ (табл. 8). В результате проведения опыта на цыплятах-бройлерах установлено увеличение среднесуточного прироста до 42,6...45 г/сут в результате увеличения дозы суспензии хлореллы, введенной в состав комбикорма.

Таблица 8

Эффективность использования крупки рецепта ПК-5 с вводом суспензнн хлореллы для цыплят-бройлеров

Содержание суспензии в комбикорме Живая масса, г Прирост, г/сут

1. Крупка с 8 % суспензии 1830 42,6

2. Крупка с 9 % суспензии 1875 43,6

3. Крупка с 10 % суспензии 1949 45,3

4. Крупка с 11 % суспензии 1968 45,8

5. Крупка с 12 % суспензии 1976 46,0

6. Крупка с 13 % суспензии 1993 46,4

7. Крупка с 14 % суспензии 2017 46,9

По результатам исследований разработан способ управления процессом приготовления комбикормов (рис. 17), в соответствии с которым предусмотрена стабилизация оптической плотности, вводимой в комбикорм суспензии микроводоросли Chlorella vulgaris, и необходимое время культивирования в пленочном реакторе за счет синхронного изменения расходов исходной суспензии и готовой биомассы (пат. РФ № 2363235).

Исходную смесь, содержащую клетки микроводоросли и минеральные соли, а также смесь воздуха с диоксидом углерода, подавали в реактор, освещаемый лампой. В реакторе культивировали микроводоросль в проточном режиме и поддерживали температуру на уровне 18...20 °С.

Использование предлагаемой технологии обеспечило снижение затрат кормов на единицу животноводческой продукции на 15...20 % за счёт повышения их усвояемости при использовании суспензии микроводоросли и фуза.

Полученная крупка по основным показателям качества соответствовала существующим требованиям. Влажность продукции не превысила 14 %, проход через сито с отверстиями диаметром 1 мм, характеризующий крупность, составил 14,6 %. В выработанных комбикормах была установлена исходная активность витаминов, соответствующая рецептурным значениям.

Для адаптации предложенного способа ввода суспензии фотоав-тотрофов в комбикорма к производственным условиям разработана линия приготовления комбикормов (пат. РФ № 2411885) с использованием технологии влажного гранулирования (рис. 18).

Скармливание БЦК, произведенных по новой технологии, в опытах на цыплятах-бройлерах позволило повысить их сохранность в опытной группе на 7,6 %, живую массу на - 1 %, при снижении на 8,6% расхода корма на бройлера. Живая масса в этой группе увеличилась благодаря улучшению конверсии корма (табл.9).

Таблица 9

Эффективность использования комбикормов в опытах на бройлерах

Показатели Группы

контрольная опытная

Живая масса, г 1846,57 1865,89

Сохранность, % 89,52 97,14

Расход корма на бройлера, кг 3.202 2,926

Конверсия корма 1,78 1,60

Рис. 17. Технология приготовления комбикорма с вводом суспензии микроводоросли: 1 - фотобиореактор; 2 - рубашка водяного охлаждения, 3 - прозрачные трубки, 4 - источник света; 5 - расходная емкость; 6 - смеситель; 7 - форсунки; 8 - пресс-гранулятор; абсорбционная холодильная машина: 9-десорбер, 10-абсорбер, 11 - испаритель, 12-конденсатор, 13,14-термо-регулирующие вентили; 15,16, 18, 19-насосы; 17-вентилятор; 20 - парогенератор; 21 - предохранительный клапан, 22 - сборник конденсата, 23 - ресивер

Рис. 18. Технологическая схема производства крупки и линия для его осуществлен™: 1 - бункера; 2, 54, 56 - дозаторы; 3 - смеситель; 4 - ротор; 5 - форсунки,;6 - пресс-гранулятор,; 7 -шпатель; 8 -охладительная колонка; 9 - зона сушки; 10 - зона охлаждения; 11 - фогобиореак-тор; 12 - прозрачные трубки; 13 - лампа; 14 - патрубки для подачи газовоздушной смеси; 15 -барботер; 16 - вентиль; 17 - смеситель СОг с воздухом; 18,45 - вентиляторы; 19 -21 - ёмкости; 32, 40 - насосы-дозаторы; 22, 24, 57 - циклоны; 23, 25, 58 - шлюзовые затворы; 26 -измельчитель; 27 - просеиватель; 28 - резервуар для фуза; 29 - мешалка; 30 - змеевик; 31 -фильтр; 33 - теплообменник,; 34,37 - дражировочные машины ; 35, 38 - барабаны ; 36,39 -приводы; 41 - вентилируемый бункер; 42 - перфорированная труба; 43 - задвижка; 44 - патрубок для воздуха; 46 - абсорбционная машина; 47 - абсорбер; 48 - испаритель; 49 - конденсатор; 50 - кипятильник; 51 - насос; 52 - теплообменник; 53, 55 - бункера.

В предлагаемой технологии для достижения более высокой сохранности витаминов в производственных условиях применялось дражирование комбикорма с вводом БАВ на заключительной стадии производства. В выработанных по предлагаемой технологии комбикормах активность витаминов после 2 месяцев хранения оказалась

выше (рис.19).

><

® 100 г ^ * !

гё зо

60 ■ Кобикорм по

I 40 1 применяемой

£ 20 р.

0

о

технологии

Э < 1 * Г—Я51Ц—ДР/ а Комбикорм по

предлагаемой технологии

Рис. 19. Содержание витаминов в комбикорме рецепта ПК-5 через 2 месяца хранения

Результаты производственных испытаний предлагаемых технологий в условиях ОАО «Воронежский экспериментальный комбикормовый завод», «Бутурлиновский мелькомбинат», ОАО ЗПК «Промаг-ро» показали целесообразность их внедрения в производство.

Разработаны технологические регламенты производства БЦК и лечебно-профилактического премикса.

Эксергетический анализ и оценка термодинамической эффективности технологических систем кормопроизводства по предлагаемым технологиям показали снижение энергозатрат на 10... 15 % на единицу массы получаемой продукции, а следовательно, и снижение её себестоимости.

Скармливание биологически ценных комбикормов, полученных по предлагаемым технологиям, способствовало увеличению прироста живой массы кур на 1...6 %, повышению яйценоскости - на 10 % и выше, снижению затрат корма на единицу продукции - на 3,8.. .4,4 %.

Ожидаемый экономический эффект от промышленного внедрения предлагаемых технологических решений составит 4537 тыс. р. в год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Научно обоснован выбор биологически активных объектов природного происхождения, обеспечивающих сбалансированность кормовых рационов и рост продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы.

2. Разработана технология получения сыпучей формы холин-хлорида из его водного раствора на основе совокупности нетрадиционных технических приемов и методов (пат. РФ № 2276867), а также способ управления технологическими параметрами (пат. № РФ 2356907) с последующим использованием при производстве премиксов, кормовых добавок и комбикормов.

3. Сформулирована и решена задача оптимизации, обеспечивающая минимальное значение удельных энергозатрат, высокую активность витаминов и заданную влажность в премиксе при его хранении. Предложен высокоточный экспресс-метод определения холинхлорида в премиксах с помощью детектирующего устройства «пьезоэлектронный нос» (пат. РФ № 2412436).

4. Основные закономерности процесса непрерывного культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris в зависимости от интенсивности освещенности и концентрации СОг в газовоздушной смеси отражают скорость роста биомассы, что позволило предложить новую конструкцию фотобиореактора (пат. РФ № 2363728, 2458147), а также алгоритм управления качеством продукции (пат. РФ № 2363235) на всех стадиях производства. Разработана математическая модель процесса непрерывного культивирования, позволяющая осуществлять масштабный переход от экспериментального биореактора к промышленному образцу.

5. Предложена схема механизма стабилизирующего действия фу-маровой кислоты на ход окислительных процессов в наполнителях премиксов и комбикормах при хранении вследствие конкурентного ингибирования фермента липоксигеназы (пат. РФ № 2138960, а. с. 1395270 СССР). Установлено количественное содержание фумаровой кислоты в БЦК для стабилизации их качества при хранении.

6. Разработана биотехнология комбикорма для сельскохозяйственной птицы с суспензией Chlorella vulgaris (пат. РФ № 2320198, 2328138, 2411885) с применением влажного гранулирования с содержанием от 15,08 до 19,08 млн/см3 клеток в количестве 8... 12 %, что позволило стабилизировать его состав и получить значительный экономический эффект при кормлении глины (прирост живой массы составил 42,6.. .45 г/сут).

7. Разработано методологическое обеспечение для получения БЦК с заданной однородностью, гарантирующее высокое качество продукции.

8. Предложен способ приготовления экструдированных БЦК для поросят с водорослевой крупкой. Полученные полнорационные комбикорма соответствовали требованиям по питательности и содержанию биологически активных веществ (пат. РФ № 2302122). Решена задача экстремального управления технологией экструдированных БЦК с точки зрения минимизации материальных и энергетических затрат на единицу массы получаемого комбикорма.

9. Составлены программно - логические алгоритмы управления качеством продукции при получении БЦК, обеспечивающие массовую профилактику снижения продуктивности и возникновения заболеваний у животных, а также экономию материальных и энергетических ресурсов. Разработаны энергосберегающие технологии БЦК, обеспечивающие рациональный расход теплоэнергетических затрат.

10. Разработаны технологические регламенты производства БЦК. Ожидаемый экономический эффект от промышленного внедрения предлагаемых технических и технологических решений составит 4537 тыс. р. в год.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

Учебные пособия и монографии

1. Шенцова, Е. С. Практикум по курсу «Методы исследования свойств сырья и продуктов питания» [Текст]: учеб. пособие / Е. С. Шенцова, JI. П. Пащенко, JI. И. Лыткина; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2000. - 140 с. (гриф УМО ТПП).

2. Шенцова, Е. С. Технология комбикормов [Текст] : учеб. пособие / Е. С. Шенцова, А. А. Шевцов, J1. И. Лыткина; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2004. - 204 с. (гриф УМО ТПП).

3. Шевцов, А А. Совершенствование теплотехнологических процессов в производстве комбикормов [Текст]: монография / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, Р. М. Маджвдов ; Воронеж, гос. технол. акад.- Воронеж, 2007. -188 с.

4. Шенцова, Е. С. Лечебно-профилактические добавки в кормопроизводстве [Текст] : монография / Е. С. Шенцова, А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, А. В. Пономарев; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2009. - 208 с.

5. Зяблова, Т. В. Товароведение сырья и продукции зерноперерабаты-вающих предприятий [Текст]: учеб. пособие / Т. В. Зяблова, Е. С. Шенцова ; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2003. - 123 с.

6. Шевцов, А. А. Технология комбикормов: новые подходы и перспективы [Текст]: учеб. пособие / А. А. Шевцов, В. Н. Василенко, Е. С. Шенцова, Л. Н. Фролова; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2011. - 248 с.

7. Шевцов, А. А. Руководство по выполнению курсового проекта по дисциплине «Проектирование предприятий отрасли» [Текст]: учеб. пособие, А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2011. - 124 с.

8. Шенцова, Е. С. Методы исследования свойств зернопродуктов и вторичного сырья зерноперерабатывающих предприятий. Лабораторный практикум [Текст]: учеб. пособие /Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина, А. А. Шевцов; Воронеж, гос. ун-т инж. технол. - Воронеж: ВГУИТ, 2011. - 183 с.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

9. Шенцова, Е. С. Получение, хранение и эффективное использование холинхлорида в качестве биологически активной добавки [Текст] / Е. С. Шенцова // Вестник ВГУИТ. - 2012 г. - № 2. - С. 81-86.

10. Жеребцов, Н. А. Фумаровая и олеиновая кислоты - конкурентные ингибиторы липоксигеназы пшеничных зародышей [Текст] / Н. А. Жеребцов, Т. В. Зяблова, И. В. Черемушкина, Е. С. Шенцова // Биотехнология. - 2000,-№ 4.- С. 59-65.

11. Жеребцов, Н. А. О механизме каталитического действия липоксигеназы пшеничных зародышей [Текст] / Н. А. Жеребцов, Т. В. Зяблова, Е. С. Шенцова // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2000. - № 3. — С. 49-51.

12. Алехина, С. Применение гумоксина в кормлении животных [Текст] / С. Алехина, Е. Шенцова, В. Бузлама, В. Долгополов // Комбикорма. - 2003. — № 3. - С. 59.

13. Остриков, А. Н. Изучение качественных показателей экструдирован-ных зерновых палочек [Текст] / А. Н. Остриков, JL И. Василенко, Е. С. Шенцова, Е. Ю. Травина // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007,- № 9.- С. 53-54.

14. Шевцов, А. А. Использование Chlorella vulgaris в комбикормах для бройлеров [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников [и др.] // Аграрная наука. - 2008. - № 10. - С. 26-28.

15. Панин, И. Г. Математическая модель вариаций питательных веществ в суточных рационах животных и птицы [Текст] / И. Г. Панин, Ю. М. Колпаков, Е. С. Шенцова, В. В. Гречишников // Аграрная наука. - 2008. - № 8. - С. 25-26.

16. Шенцова, Е. С. Технологическая линия ввода суспензии хлореллы в комбикорма [Текст] / Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, Е. Ю. Травина, В. Г. Козлов// Автоматизация и современные технологии. - 2008.- № 1,- С. 7-10.

17. Шевцов, А. А. Управление производством комбикормов заданной крупности [Текст] / А. А. Шевцов, J1. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, А. И. Орлов // Комбикорма. - 2003. - № 4. - С. 24-25.

18. Шевцов, А. А. Программно-логический алгоритм управления процессом производства комбикормов заданной крупности [Текст] / А. А. Шевцов, JI. И. Лыткина, Е. С. Шенцова // Автоматизация и Современные технологии. - 2003. - № 12. - С. 29-31.

19. Шевцов, А. А. Нормирование рассыпного комбикорма методом одно-параметрической оптимизации процесса приготовления комбикормов заданной крупности [Текст] / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, И. В. Подгузо-ва // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. — № 12. — С. 39-42.

20. Шевцов, А. А. Режимы сортирования измельченных гранул в производстве комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, А. И. Орлов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2004. - № I. -С. 77-78.

21. Алехина, С. К. Использование цеолитов в качестве наполнителей премиксов [Текст] / С. К. Алехина, Е. С. Шенцова, А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2004. - № 6. - С. 81-82.

22. Шевцов, А. А. Способ получения порошкообразного холинхлорида — витаминизирующей добавки для комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина, А. В. Дранников // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2005. - № 6. — С. 64-65.

23. Шевцов, А. А. Получение кормовой формы холинхлорида [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина, А. В. Дранников // Комбикорма. -2005.-№4,- С. 30.

24. Еремченко, В. В. Использование отходов производства растительного масла в технологии комбикормов [Текст] / В. В. Еремченко, А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова // Масложировая промышленность. - 2006. — № 3. — С. 58-60.

25. Шевцов, А. А. Сравнительная оценка комбикормов разной крупности [Текст] /А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, О. П. Коломникова // Комбикорма. - 2006. - № 1. - С. 55.

26. Шенцова, Е. С. Использование ИК-спектроскопии для определения качества белково-витаминных добавок [Текст] / Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина, А. А. Шевцов, О. П. Коломникова // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2006. - № 2. - С. 86-88.

27. Шевцов, А. А. Автоматическая оптимизация технологии приготовления комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, О. П. Коломникова // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 4. - С. 88-91.

28. Шенцова, Е. С. Исследование качества премиксов с новым препаратом холинхлорида при хранении [Текст] / Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина, А В. Дранников, С. А. Барышников // Кормопроизводство. - 2006. - № 4. - С. 31 -32.

29. Шевцов, А. А. Улучшение гранулометрического состава и качества комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова [и др.] // Комбикорма. - 2007. - № 2. - С. 42-43.

30. Лыткина, Л. И. Управление процессом приготовления эксгрудирован-ного комбикорма [Текст] / Л. И. Льггкина, Е. С. Шенцова, А В. Дранников [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007. - № 6. - С. 79-81.

31. Панин, И. Г. Оценка вариаций питательных веществ в комбикорме [Текст] / И. Г. Панин, Ю. М. Колпаков, Е. С. Шенцова, В. И. Гречишников // Комбикорма. - 2009. - № 5. - С. 76-77.

32. Шевцов, А. А. Управление процессом получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида [Текст] / А А. Шевцов, Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина [и др.] // Автоматизация и совре-менные технологии.—2009. - № 5. - С. 10 - 12.

33. Шевцов, А. А. Определение рациональных параметров массового культивирования хлореллы [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников [и др.] // Вестник РАСХН. - 2008. - № 2. - С. 13-14.

34. Шевцов, А. А. Применение суспензии хлореллы в составе комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - № 6. - С. 68-69.

35. Шевцов, А. А. Выбор рациональных параметров хранения премикса с содержанием холинхлорида [Текст] / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, А. В. Пономарев, Р. М. Маджидов // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. - 2009. - № 1,- С. 83-88.

36. Шевцов, А. А. Исследование процесса массового культивирования хлореллы методами планирования эксперимента [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А. В. Пономарев // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. - 2009.- № 2-3. - С. 62-64.

37. Шевцов, А. А Управление автотрофным биосинтезом в технологии производства комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А В. Пономарев // Автоматизация и современные технологии. - 2009. - № 6. - С. 11 -14.

38. Шенцова, Е. С. Реализация прикладных задач автотрофного биосинтеза в технологии комбикормов [Текст] / Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А. В. Пономарев, Н. Ю. Ситников // Вестник ВГТА. - 2010. - № 3. - С. 19 - 22.

39. Шевцов, А. А. Исследование кинетических закономерностей процесса культивирования микроводорослей в пленочном аппарате с рециркуляцией жидкой фазы [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, А. В. Пономарев, Н. Ю. Ситников // Вестник ВГТА. - 2011. - № 1. - С. 7-12.

40. Шевцов, А. А. Технологические возможности повышения однородности комбикормовых рационов по содержанию БАВ [Текст] / А. А. Шевцов, Ю. М. Колпаков, Е. С. Шенцова, А. С. Лесных // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. - 2009. - № 2-3. - С. 62-64.

41. Шенцова, Е. С. Способ приготовления полнорационных комбикормов с применением суспензии хлореллы [Текст] / Е. С. Шенцова, А. В. Пономарев // Вестник ВГТА. - 2009. - № 3. - С. 11-15.

42. Шевцов, А. А. Получение и перспективы применения хелатных соединений микроэлементов в пищевой и комбикормовой промышленности [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. С. Лесных // Вестник ВГТА. - 2010. - №3.-С. 75-77.

43. Шенцова, Е. С. Оценка равномерности распределения биологически активных веществ в комбикормах при смешивании [Текст] / Е. С. Шенцова // Вестник ВГТА. - 2009 - №. 1 - С. 69-73.

Патенты и авторские свидетельства на изобретения

44. Пат. 2138960 Российской Федерации, 6А 23К 1/00, 1/1628. Способ производства продукта на основе пшеничных зародышевых хлопьев [Текст] / Прокопенко А. Ф., Жеребцов Н. А., Шенцова Е. С., Зяблова Т. В; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. техно л. акад. - № 98114474/13; заявл. 20.07.98; опубл. 10.10.99, Бюл. № 6.

45. Пат. 2226844 Российской Федерации, МКИ7 А 23 К 1/00, А 23 N 17/00. Способ управления процессом приготовления комбикормов [Текст]/ Лыткина Л. И., Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Герасименко Н. В; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2002132802/13; заявл. 05.12.2002; опубл. 20.04.2004, Бюл. №11.

46. Пат. 2251885 Российской Федерации, МКИ7 А 23 К 1/00, А 23 N 17/00. Способ обработки комбикорма для птицы [Текст] / Шевцов A.A., Лыткина Л. И., Шенцова Е. С., Сосков В. И., Коломникова О. П., Семчен-ко И. М; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2003122379/13; заявл. 17.07.2003; опубл. 20.05.2005, Бюл. № 14.

47. Пат. 2276867 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/16, С 07 С 215/40. Способ получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида из его водного раствора [Текст] / Шевцов А. А, Шенцова Е. С., Лыткина Л И., Дранников А. В., Шишова Е. И., Барышников С. А; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2005104740/04; заявл. 21.02.2005; опубл. 27.05.2006, Бюл. № 15.

48. Пат. 2302122 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/00. Способ управления процессом приготовления экструдированного комбикорма [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Лыткина Л. И., Дранников А. В., Василенко В. Н.,

Ожерельева О. Н; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2006111398/13; заявл. 07.04.2006; опубл. 10.07.2007, Бюл. № 19.

49. Пат. 2328135 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/00. Способ приготовления комбикорма [Текст] / Шевцов А. А., Лыткина Л. И., Дранников А. В., Шенцова Е. С., Маджидов Р. М., Бугакова Л. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007101420/13; заявл. 15.01.2007; опубл.

10.07.2008, Бюл. № 10.

50. Пат. № 2356907 Российской Федерации, МПК7 С 0711/00,0 05 0 27/00. Управление процессом получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида из его водного раствора [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Лыткина Л. И., Дранников А В., Дерканосова А. А., Кузнецов Д А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - К» 2007146080/ 04; заявл. 11.12.2007; опубл.

27.05.2009, Бюл. №15.

51. Пат. № 2352185 Российской Федерации, МПК7 А 23 N 17/00.. Способ управления процессом приготовления комбикорма [Текст] / Шевцов А. А, Лыткина Л. И., Дранников А В., Шенцова Е. С., Маджидов Р. М.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007143726 / 13; заявл. 26.11.2007; опубл. 20.04.2009, Бюл. №11.

52. Пат. № 2363235 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/00. Способ управления процессом приготовления комбикормов [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Дранников А В., Лыткина Л. И., Пономарев А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2008114776/13; заявл. 15.04.2008; опубл. 10.08.2009, Бюл. №22.

53. Пат. 2320198 Российской Федерации, МПК7 А23К 1/16 А23К 1/00. Способ приготовления комбикорма для сельскохозяйственной птицы [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Травина Е. Ю., Козлов В. Г., Пономарев А. В. ; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2006135163/13; заявл. 04.10.2006; опубл. 27.03.2008, Бюл. № 9.

54. Пат. 2328138 Российской Федерации, МПК7 А23К 1/16. Способ приготовления комбикорма для сельскохозяйственной ппщы [Текст] / Шевцов А А, Шенцова Е. С., Драников А В., Лыткина Л. И., Травина Е Ю., Козлов В. Г, Пономарев А В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007104263/13; заявл. 06.022007; опубл. 10.07.2008, Бюл. №19.

55. Пат. 2363728 Российской Федерации, МПК7С12М 1/04 С12М 1/06 В0Ш 3/28. Пленочный аппарат [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Драников А. В., Пономарев А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2008118450/13; заявл. 13.05.2008; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22.

56. Пат. № 2411885 Российской Федерации, МПК7 А 23 Р 1/02, А 23 N 17/00. Способ производства крупки по технологии влажного гранулирования с использованием фототрофной биомассы и фуза растительных масел и линия для его осуществления [Текст] / Шевцов А. А., Пономарев А В., Шенцова Е. С., Льгткина Л. И., Дранников А. В., Бритиков Д. А., Хорхордин Д. С.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2009132801/13; заявл. 31.08.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5.

57. Пат. 2412436 Российской Федерации, МПК7 А 23 Р 1/02, А 23 N 17/00. Способ определения количества холинхлорида в премиксах [Текст] / Шевцов А. А., Кучменко Т. А., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Деркано-

сова А. А.,Минакова ЕЛО.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2009132062/13; заявл. 25.08.2011; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 15.

58. Пат. 2458147 Российской Федерации, МПК7. Способ управления процессом культивирования фотоавтотрофных микроорганизмов [Текст] / Шевцов А. А., Пономарев А.В., Шенцова Е. С., Дранников А В., Ситников Н. Ю.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2010147435/10; заявл. 19.11.2010; опубл. 10.08.2012, Бюл. № 22.

59. Пат. № 2466528 С1 РФ АО 1 Б 25/00, К 01 в 7/00 Способ установления ранней порчи семян рапса // Шенцова Е. С., Кучменко Т. А, .Лесных А С, Бритиков Д. А, Умарханов Р. У., Погребная Д А. (РФ); -заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2011120513/13; Заявлено 25.05.2011; Опубл. 20.11.2012; Бюл. № 32.

60. А. с. 1343356 СССР, С 01. Способ определения витамина и в биологических материалах [Текст] / Пелевин А. Д., Алехина С. К. Шенцова Е. С. -№ 377940/30-15; заявл. 13.08.84; опубл.07.10.87, Бюл. № 37.

61. А. с. 1395270 СССР, А 23К 1/16. Способ стабилизации витаминов в премиксах [Текст] / Пелевин А. Д., Бузлама В. С., Алехина С. К., Шенцова Е. С. -№4126166/30; заявл. 18.07.86; опубл. 15.05.88, Бюл. № 18.

Статьи и материалы конференций

62. Шенцова, Е. С. Технологическая линия производства комбикормов с вводом суспензии хлореллы [Текст] / Е. С. Шенцова, А. В. Пономарев // Материалы III Межд. науч.-техн. конф. «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности. Приоритеты развития». - Воронеж: ВГТА, 2009. -Т. 1,- С. 554-557.

63. Шевцов, А. А. Способ приготовления комбикорма с добавкой суспензии хлореллы [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А В. Пономарев// Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления науки и технологий». - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 101 -102.

64. Шевцов, А. А. Пленочный фотобиореактор [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А. В. Пономарев // Сб. докл. VI научно-техн. конф. с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства их реализации: эффективное использование ресурсов отрасли». - М.: МГУПП, 2008. - С. 186 - 187.

65. Шенцова, Е. С. Изучение совместимости нитрогуминового стимулятора роста с компонентами премикса [Текст] / Е. С. Шенцова, Л. И. Лытки-на // Тез. докл. межд. науч.-практич. конф. «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств». - Краснодар, 2002. - С. 117 - 118.

66. Шевцов, А. А Эффективность использования комбикормов заданной крупности [Текст] / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, А И. Орлов, Е. С. Шенцова // Тез. докл межд. науч.-практич. конф. «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»; ВГАУ. - Воронеж, 2003. - Ч. 3. - С. 200 - 203.

67. Лыткина, Л. И. Производство премиксов на основе цеолитов [Текст] / Л. И. Лыткина, А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, О. П. Коломникова // Тез. докл. Всероссийского семинара «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России»; ОГТУ. - Орел, 2003. - С. 63 - 64.

\

68. Шенцова, Е. С. Технология ввода суспензии хлореллы в комбикорма [Текст] / Е. С Шенцова, Е. Травина, В. Г. Козлов // Сб. науч. труд. Между-нар. научно-практ. конф. «Современные направлен™ теоретических и прикладных исследований». - Одесса: ОНМУ, 2007. - Т. 5. - С. 57.

69. Дранников А. В. Исследование качества комбикорма с суспензией хлореллы при хранении [Текст] / А. В. Дранников, Е. С. Шенцова, Е. Травина, В. Г. Козлов //Тез. докл. Междун. науч.-практ. конф. Современные проблемы технологии производства, хранения, переработки и экспертизы качества сельхозпродукции. - Мичуринск, 2007. - Т. 2. С. 439 - 442.

70. Шенцова, Е. С. Оценка равномерности распределения биологически активных веществ в комбикормах при смешивании» [Текст] / Е. С. Шенцова // Вестник ВГТА. - Воронеж: ВГТА, 2009-№.1 - С. 69-73.

71. Шенцова, Е. С. Технологические возможности повышения однородности комбикормов [Текст] / Е.С. Шенцова // Материалы Международной конференции «Современное производство комбикормов» («Комбикорма-2012») / Международная промышленная академия, 6-7 февраля 2012 г. -М.: Пищепромиздат, 2012. - 80 с.

72. Шенцова, Е. С. Управление процессом культивирования микроводорослей в биореакторе пленочного типа [Текст] / Е.С. Шенцова// Материалы Международной научно-технической конференции «Адаптация ведущих технологических процессов к пищевым машинным технологиям» В 3 ч. Ч. 3 / Воронеж, гос. ун-т инж. технол. Воронеж: ВГУИТ, 2012. - 218 с - С. 48.

Подписано в печать 15.05.2013.Формат 60x84 1/16. Усл.печ. 2,0. Тираж 120. Заказ 105.

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

(ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии: 394036, Воронеж, пр.Революции,19

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕКИ ЦЕННЫХ КОМБИКОРМОВ

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

052-01351311

На правах рукописи

ШЕНЦОВА Евгения Сергеевна

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант -

заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор А.А. Шевцов

Воронеж 2013

Оглавление

Введение....................................................................................6

Глава 1. Современные тенденции развития технологии биологически

ценных комбикормов................................................... 19

1.1. Применение биологически активных добавок - условие здоровья и высокой продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы.......................................................... 19

1.2. Характеристика используемых в производстве комбикормов биологически активных добавок..................................... 21

1.3. Приоритетные направления в технологии биологически ценных комбикормов........................................................ 29

1.4. Изменение активности витаминов при хранении премиксов

и комбикормов........................................................... 33

1.5. Аппаратурно-технологическое оформление процесса культивирования микроскопических водорослей...................... 37

1.5.1. Общая характеристика применяемых фотобиореакторов....... 37

1.5.2. Установки экстенсивного культивирования....................... 37

1.5.3. Аппараты и установки интенсивного культивирования......... 40

1.5.4. Свойства и химический состав хлореллы.......................... 47

1.5.5. Технология ввода микроводорослей в корма...................... 48

1.6. Современные технологии производства экструдированных комбикормов............................................................. 51

1.7. Проблемы использования биологически активных веществ при производстве премиксов и комбикормов.......................... 53

1.8. Окислительные процессы в премиксах и комбикормах....... 55

1.9. Выводы по главе....................................................... 57

Глава 2. Объекты и методы исследований................................ 59

2.1. Объекты исследований................................................ 59

2.2. Общие методы исследования.......................................... 67

2.3. Специальные методы исследований.................................. 72

2.3.1. Разработка экспресс-метода определения витамина В4 72

2.3.2. Разработка методов определения фумаровой кислоты и вита- 64 мина U в премиксах и комбикормах................................. 75

2.3.3. Получение препарата липоксигеназы............................... 77

2.4. Основные концептуальные подходы и принципы исследова- 69 ний.......................................................................... 79

Глава 3. Разработка технологии получения сыпучей формы

холинхлорида на основе свекловичного жома................ 84

3.1. Линия производства сыпучей формыхолинхлорида на основе сухого свекловичного жома........................................ 84

3.2. Исследование физико-механических свойств новой сыпучей формы холинхлорида................................................... 90

3.3. Способ управления качеством продукции на всех стадиях технологии сыпучей формы холинхлорида.............................. 95

3.4. Влияние содержания холинхлорида на качество премиксов при хранении............................................................ 103

3.5. Выбор рациональных параметров хранения премиксов с хо-линхлоридом............................................................ 108

3.5.1. Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов....................................................................... 108

3.5.2. Постановка оптимизационной задачи математической статистики........................................................................ 111

Глава 4. Экспериментальные и теоретические исследования процесса культивирования микроскопических водорослей...... 122

4.1. Экспериментальная установка для исследования процесса культивирования микроскопической водоросли хлореллы.... 122

4.2. Исследование кинетических закономерностей процесса культивирования микроводоросли хлорелла.................. 129

Глава 7. Технологический и эксергетический анализ способов

производства биологически ценных комбикормов.......... 214

7.1. Оценка процессов дозирования и смешивания суспензии хлореллы при производстве рассыпных комбикормов.......... 214

7.2. Исследование процесса гранулирования комбикормов с вводом суспензии хлореллы............................................. 217

7.3. Исследование качества комбикорма с вводом суспензии хлореллы при хранении.............................................. 219

7.4. Опыты по скармливанию комбикормов с вводом суспензии хлореллы цыплятам-бройлерам..................................... 220

7.5. Линия производства крупки с вводом фотоавтотрофной биомассы по технологии «влажного» гранулирования................ 223

7.6. Эксергетический анализ способа производства комбикормов

по технологии «влажного» гранулирования......................... 232

Основные выводы и результаты................................ 242

Библиографический список........................................ 244

Приложение А. Технологические регламенты и акты производственных испытаний................................................ 276

Приложение Б. Расчет экономического эффекта от использования предлагаемых технологических решений....................... 314

Приложение В. Авторские свидетельства и патенты РФ на изобретения............................................................... 318

Одним из показателей, характеризующим уровень развития животноводства и потребления животноводческой продукции населения являются объемы производства комбикормов. В настоящее время объемы выпускаемой комбикормовой продукции ежегодно растут на 2..3 %. По данным официальной статистики Россия производит более 10 млн. т комбикормов в год. Это объясняется успехами двухлетней реализации национального проекта «Развитие АПК» в увеличении объемов животноводческой продукции, в первую очередь птицеводства, свиноводства, овцеводства, приостановилось снижение поголовья крупного рогатого скота [7, 12, 14, 269].

Актуальной задачей предприятий комбикормовой промышленности является производство продукции более приемлемой по цене и, которая по всем показателям питательной ценности полностью бы соответствовала требованиям нормативной документации и заявкам потребителей [75, 76, 127, 142, 245]. В связи с этим в последнее время возникла огромная потребность в более дешевых отечественных препаратах и в инновационных технологиях их получения.

В условиях растущей конкуренции качество вырабатываемых комбикормов должно обеспечивать среднесуточные привесы бройлеров 40...50 г при расходе кормов не более 1,8 кг на 1 кг привеса, при откорме свиней - не менее 720 г при конверсии корма не более 3,8 кг, получение более 6000 кг молока от коровы. Поэтому при производстве комбикормов очень важно использовать компоненты, позволяющие получать такие показатели [102, 110, 272, 281].

Интенсификация животноводства привела к ускоренному развитию промышленности по производству кормовых форм витаминов, аминокислот, макро- и микроэлементов ферментов, антибиотиков, транквилизаторов, гормонов, антиоксидантов, и некоторых и других добавок в корма. Производство биологически активных веществ должно опираться на научные исследования способов их получения и применения, разработку методов физико-химического контроля и анализа качества комбикормовой продукции.

Важным направлением в кормопроизводстве является применение технологии экструдирования, которая дает возможность расширить ассортимент комбикормов для различных видов животных [104, 120, 193, 187, 284, 289]. Особое значение имеет вопрос сохранения активности витаминов и инактивации токсичных веществ в готовом экструдате.

На сегодняшний день недостаточно реализованы возможности экономии теплоэнергетических ресурсов за счет разработки новых способов управления процессами кормопроизводства, оптимизации технологических параметров для достижения высокого качества продукции. Отсутствуют методологические подходы в разработке технологии новых кормовых форм витаминов.

Сейчас рынок предъявляет высокие требования к качеству комбикормов, удовлетворить которые без технологической модернизации производства невозможно. Возникает необходимость в новых приемах и технологических методах, которые расширяли бы функциональные возможности технологий, позволяли в полной мере решать основные задачи современного производства:

Неправильное кормление с использованием низкокачественных силосованных кормов в рационе сельскохозяйственных животных приводит к снижению репродуктивной способности и выживаемости молодняка из-за негативного воздействия ацидоза. Для корректирования иммунного статуса и репродуктивной функции сельскохозяйственных животных предполагается использовать добавки водорослей.

Необходимость повышения потребительских свойств комбикормов выдвинула ряд качественно новых требований к технологии их производства. Реализация этих требований идет по двум направлениям: первое - путем обогащения сырья, продуктов переработки и конечной продукции; второе -широким использованием методов специального воздействия на частицы, изменяющего структурно-механические и биохимические свойства продукта.

С целью повышения потребительских свойств и питательной ценности кормов для сельскохозяйственных животных и птицы необходимо проводить исследования по разработке рецептур биологически ценных комбикормов с использованием новых видов добавок [10, 11, 15, 199, 209, 238, 269, 284]. Велика роль энергосберегающих и малоотходных технологий биологически активных добавок [7, 9, 12, 132, 253].

Задача по производству однородных кормов не будет решена, если не достигается надлежащая степень измельчения каждого вещества, обеспечивающего получение необходимого числа частиц. Любая масса премикса не решает проблему однородности распределения отдельных БАВ в комбикормах, потому что входящие в его состав вещества при смешивании будут распределяться в нём в соответствии со свойствами, присущими конкретному веществу независимо от предварительного разбавления или смешивания с наполнителем.

Гранулометрические параметры премиксов, регламентируемые действующими стандартами, не создают условий для производства качественной продукции, поскольку не учитывают размер частиц каждого вида сырья. Размер частиц сырья для производства премиксов должен регулироваться не только в зависимости от количества вещества, достаточного для приготовления однородного премикса, но и с учётом последующей возможности производства однородного комбикорма.

В промышленном животноводстве на продуктивных животных систематически воздействуют технологически допускающиеся факторы, которые вызывают физиологическое напряжение организма. Ранний отъем новорожденных от матерей, перегруппировки и перемещения, транспортировки из одного хозяйства в другое, вакцинация, концентрация большого поголовья на ограниченных территориях, недостаточная подвижность и информационная нагрузка на фоне интенсивного использования чистопородных и изнеженных животных ведут к повышенному расходу питательных, энергетических ре-

сурсов и регуляторных веществ. Это сопровождается массовым снижением общей резистентности, возникновением стресса и, как следствие этого, уменьшением продуктивного здоровья, ухудшением качества продукции, повышением бесплодия, заболеваемости и падежа. Учитывая изложенное, практика животноводства в настоящее время испытывает острую нужду в дешевых, безвредных, доступных, пригодных для массового применения средствах повышения общей резистентности организма животных. Между тем, таких препаратов в ветеринарии совершенно недостаточно.

Важнейшей задачей производства премиксов, как наиболее прогрессивной технологической формы изготовления комплексной смеси биологически активных веществ, является точное (в соответствии с рецептурой) дозирование, качественное смешивание и равномерное распределение минимальных доз компонентов в каждой порции смеси, а также их сохранность. Основной причиной разрушения витаминов являются окислительно-восстановительные реакции, главная роль в которых принадлежит влаге, кислороду и процессам, протекающим в сырье. Применение ряда биологически активных веществ в качестве антиоксидантов позволяет повысить эффективность стабилизации. Установление особенностей этого механизма имеет важное значение для решения вопросов, связанных с увеличением сохранности витаминов в премиксах и комбикормах.

Актуальность темы.

Основным приоритетом социально-экономической политики государства является развитие агропромышленного комплекса страны. Перед комбикормовой промышленностью стоит задача обеспечения сельского хозяйства высококачественными комбикормами. Анализ отраслевых программ по птицеводству, свиноводству, крупному рогатому скоту до 2012 г. показывает, что для обеспечения высокой эффективности данных отраслей сельского хозяйства необходимо увеличить объём производства биологически ценных комбикормов и продукции, обладающей профилактической направленностью. При

создании высокоэффективных технологий биологически ценных комбикормов предусматривается применение различных добавок, в том числе минеральных, витаминных, профилактических и др. Необходимость в создании комбикормов, направленных на регуляцию жизнедеятельности организма животных и птицы, массовую профилактику заболеваний - насущная проблема комбикормовой промышленности, решение которой весьма актуально.

Актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках Федеральных целевых научно-технических программ Министерства науки и технологии РФ «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 годы» (распоряжение Правительства Российской Федерации от 6 июля 2006 г. № 977-р.), «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского направления» программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», в соответствии с планом госбюджетной научно-исследовательской работы кафедры технологии хранения и переработки зерна Воронежского государственного университета пищевых технологий (№ гос. регистрации 01.200.1 16992) «Интенсификация технологических процессов зерноперерабатывающих предприятий».

Цель и задачи диссертационной работы - разработка научно обоснованных ресурсосберегающих, экологически безопасных и энергоэффективных технологий биологически ценных комбикормов с использованием природного сырья и биоресурсов, обеспечивающих функциональность, коррекцию иммунного статуса и высокую продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы.

Задачи исследования.

1. Сформулировать концептуальные принципы создания высокоэффективных технологий биологически ценных комбикормов (БЦК), обеспечивающих

рост продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы, и создать систему контроля гарантированного качества сырья и готовой продукции.

2. Научно обосновать технологию получения сыпучей формы холинхло-рида (витамина В4) и способа управления технологическими параметрами.

3. Предложить схему биомеханизма действия фумаровой кислоты на ход окислительных процессов в премиксах и комбикормах при хранении.

4. Изучить основные закономерности непрерывного культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris/определить ростовые характеристики и установить зависимость скорости накопления биомассы от режимов процесса. Разработать способ автотрофного культивирования и предложить конструкцию пленочного биореактора для его осуществления.

5. Разработать биотехнологию комбикормов для сельскохозяйственной птицы с суспензией хлореллы с применением влажного гранулирования.

6. Разработать методологическое обеспечение БЦК с заданной однородностью, обеспечивающей равномерное распределение биологически активных веществ (БAB).

7. Научно обосновать целесообразность процесса экструдирования при получении БЦК для поросят и домашних животных.

8. Разработать энергосберегающие технологии БЦК, обеспечивающие рациональный расход тепла и холода.

9. Разработать программно-логические алгоритмы функционирования систем управления технологическими процессами кормопроизводства для обеспечения высокого качества готовой продукции. Провести производственные испытания технологий получения БЦК и определить эффективность их скармливания.

10. Подготовить технологические регламенты производства БЦК с суспензией хлореллы и фумаровой кислотой. Провести расчет эффективности внедрения предлагаемых технических и технологических решений.

Научная концепция. Разработка методологического подхода к созданию эффективных технологий БЦК с применением биологически активных компонентов природного