автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии, обеспечивающей повышение кормовой ценности зерна бобовых культур для производства комбикормов

На правах рукописи

Трунова Любовь Анатольевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПОВЫШЕНИЕ КОРМОВОЙ ЦЕННОСТИ ЗЕРНА БОБОВЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМБИКОРМОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» и Всероссийском научно-исследовательском институте комбикормовой промышленности

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Калошина Елена Николаевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мельников Евгений Михайлович доктор ветеринарных наук, профессор Кузнецов Николай Иванович

Ведущая организация: Воронежская государственная технологическая

академия

Защита состоится «» декабря 2005 г в _/£__ч. на заседании Диссертационного Совета Д.212.148.03 при ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд.

Просим Вас принять участие в заседании Диссертационного Совета или прислать отзыв в двух экземплярах с печатью учреждения по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП.

Автореферат разослан « ^ » ноября 2005 г.

Ученый секретарь /

Диссертационного Совета /Мг&Ьу

к.т н., доц. " М.В. Подольская

Актуальность проблемы

В современных условиях появления новых высокопродуктивных пород и кроссов сельскохозяйственных животных и птицы, приоритетным направлением является производство полнорационных сбалансированных комбикормов высокого качества Повышение качества комбикормов сдерживается дефицитом белкового сырья

Из белковых компонентов в составе комбикормов в настоящее время используется дорогостоящий животный белок и импортируемые из-за рубежа соевые шроты. Зерно бобовых культур, за исключением гороха, практически не применяется в производстве комбикормов. Одним из сдерживающих факторов их использования являются антипитательные вещества, ингибирующих прогеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта животных (ингибиторы трипсина, химотрипсина), и вредные вещества токсического действия (цианогенные гликозиды, алкалоиды), вызывающие в определенных концентрациях отравление животных. В то же время, большинство антипитательных веществ теряют свою активность при нагревании зерна. Однако, до настоящего времени технология тепловой обработки зерна бобовых культур, направленная на инактивацию антипитательных веществ, не разрабатывалась.

В последнее время российскими селекционерами созданы новые сорта бобовых культур (кормовой горох или пелюшка, вика, люпин, кормовые бобы), которые требуют изучения Кроме того, в России увеличились посевные площади, занятые под соей, которую стали районировать не только на Дальнем Востоке, но и в Ставропольском, Краснодарском краях и даже в некоторых районах Центрального Черноземья Одним го перспективных направлений использования сои является создание высокоэнергетического корма, способного заменить в составе комбикормов животный белок и растительное масло.

В связи с этим проведение исследований, направленных на повышение кормовой ценности зерна бобовых культур путем инактивации антипитательных веществ с применением его в составе комбикормов различного целевого назначения взамен животного белка, соевого шрота и растительного масла является актуальным Цель и задачи исследования

Целью работы является повышение кормовой ценности зерна бобовых культур (кормового гороха, кормовых бобов, вики, люпина, сои) за счет инактивации антипитательных веществ для использования его в составе комбикормов различного целевого назначения и кормовых концентратов Для достижения поставленной цели предполагалось решение следующих задач

изучение перспективных сортов зерна бобовых культур (кормовою гороха, кормовых бобов, вики люпина и сои) на основе анализа химического состава, антипитательных и вредных веществ с выявлением целесообразности его обработки и использования в качестве компонента комбикорма;

изучение различных способов обработки зерна бобовых культур и выбор наиболее эффективною, обеспечивающего снижение ангипитатель-

РОС. НАЦИОНАЛЬ БИБЛИОТЕКА

ных свойств и повышение переваримости питательных веществ;

- изучение кинетики инактивации ингибиторов трипсина, химотрип-сина и изменения белковой фракции зерна кормового гороха, кормовых бобов, вики; разработка рациональных режимов обработки;

- изучение процесса экструдирования сои и композиций ее с другими бобовыми культурами при использовании экструдеров различных марок и разработка рациональных режимов;

- разработка рецептов комбикормов с включением обработанного зерна бобовых культур и зоотехническая опенка их на сельскохозяйственных животных и птице;

- разработка технологической линии переработки зерна бобовых культур при производстве комбикормов;

- разработка технологического регламента и технических условий на продукцию для реализации технологии в производстве.

Научная новизна работы

Изучено влияние тепловой обработки на антипитательные вещества и белковой комплекс кормовых гороха и бобов, вики, люпина перспективных сортов и выявлен наиболее эффективный способ повышения кормовой ценности данного зерна - экструдирование с пропариванием Научно обоснованы режимы данной обработки, обеспечивающие инактивацию антипитательных веществ без ухудшения качества белка.

Исследован процесс экструдирования полножирной сои с применением экструдеров различных марок. Обоснована совместная переработки сои с другими бобовыми культурами, в частности с горохом, для использования в составе комбикормов.

Определены нормы ввода полножирной сои в рецепты комбикормов для цыплят-бройлеров, кур-несушек, молодняка свиней.

Практическая ценность

Разработана технология повышения кормовой ценности зерна бобовых культур за счет снижения активности антипитательных факторов

Разработаны и апробированы рецепты комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур, и кормовых соевых концентратов для сельскохозяйственной птицы и молодняка свиней.

Установлены рациональные режимы процесса экструдирования гороха, кормовых бобов, пелюшки, вики, а также сои и композиций ее с другими бобовыми культурами.

Зоотехнические испытания комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур, проведены на птицефабрике «Гремколодезная» и в специализированном хозяйстве «Вишневский», Воронежской области

Основные результаты работы внедрены в цехе комбикормов специализированного хозяйства «Вишневский», Воронежской области, на заводе ООО «НПК «Белком», г. Курган, в производстве ООО «НПП «Экспро», г. Старый Оскол, Белгородской области

Апробация работы

Основные материалы диссертационной работы доложены на Первой Международной научно-практической конференции по экструзионным технологиям в сельском хозяйстве и пищевой промышленности «Экстру-тек-2004» (Черкассы, Украина, 2004 г.), заседаниях Ученого совета Всероссийского научно-исследовательского института комбикормовой промышленности (г. Воронеж, 1992-2003 гг), научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского аграрного университета им К.Д Глинки (1995-96 гг), научно-практических семинарах и конференциях, проводимых во ВНИИКП (2001-2005 гг).

Публикация результатов

По теме диссертационной работы опубликовано девять научных статей.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, современного состояния вопроса использования зерна бобовых культур в производстве комбикормов, экспериментальной части, технологической части, экономической части, выводов и практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на 187 страницах компьютерного текста, содержит 67 таблиц, 26 рисунков и приложения. Список литературы включает 159 наименований, в том числе 65 на иностранных языках.

На защиту выносятся:

- сравнительная оценка различных способов обработки зерна бобовых культур, обеспечивающих повышение их кормовой ценности;

- рациональные режимы обработки сои методом экструдирования, других бобовых культур - методом экструдирования с предварительным пропариванием;

- эффективность использования комбикормов с обработанным зерном бобовых культур;

- технология обработки зерна бобовых культур и режимы процесса.

Исследования по рассматриваемым вопросам проведены в 1992 - 2003

гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте комбикормовой промышленности в рамках выполнения комплексной программы 01 14 Т «Белок зерновых бобовых культур» и в соответствие с планом НИОКР ВНИИКП.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Современное состояние вопроса использования зерна бобовых культур в комбикормах

Приведен обзор литературных источников, относящихся к обоснованию необходимости обработки зерна гороха, кормовых бобов, вики, люпина, сои, нута и других бобовых культур для снижения действия антипитательных факторов и повышения кормовых достоинств Проанализированы работы И И Бенкен, Г. В Боднар, М. Н Запрометова, Л. Капрельянц, А. К Кунче, Г Т Лавриненко, М И Смирновой, А И Фицева, Л. Д. Чабба, М Ве1еш,

C.Gill, J Porath и др., посвященные особенностям биохимического состава зерна бобовых культур, характеристикам их антипитательных веществ Влияние тепловой обработки на антипитательные факторы и кормовую ценность зерна бобовых культур исследовано в работах Б. В. Егорова, Г Л Егорова, А. Левицкого, В. Г. Рядчикова, В Шерстобитова, К. G. Friesen, М. Gerlach, В. W. Hauck и др. На основе анализа результатов, опубликованных в рассмотренных работах, сформированы цели и задачи исследования.

2. Экспериментальная часть 2.1 Объекты и методы исследований

Объектами исследований были выбраны перспективные сорта различных видов зерна бобовых культур отечественной селекции: соя Лучезарная и Белгородская-48, горох Орловчанин, и Зеленозерный-1; кормовой горох (пелюшка) Орпелла, люпин Тимир-1 и Ладный; бобы кормовые Янтарные; вика Орловская-84 и Льговская-60.

При изучении химического состава зерна бобовых культур использовали стандартные методы. Содержание сырого протеина определяли методом Къельдаля по ГОСТ 13496.3; сырого жира - ГОСТ 13496.15; клетчатки -ГОСТ 13496.2; золы - ГОСТ 26226; крахмала и Сахаров - ГОСТ 26176; кальций - ГОСТ 26570; фосфор - ГОСТ 26657. Для характеристики биологической ценности зерна бобовых культур определяли- содержание растворимых фракций белка - классическим методом по схеме ТБ.Осборна; аминокислотный состав - на аминокислотном анализаторе Т-339, триптофана - колориметрически по реакции с парадиметиламинобензальдегидом; атакуемость белков протеолитическими ферментами - методом А А. Покровского и И.Д. Ертанова; атакуемость крахмала амилолитическими ферментами - энзиматическим методом in vitro.

Для оценки антипитательных факторов определяли: активность ингибиторов трипсина (ТИА) и химотрипсина (ХИА) казеинолитическим методом Какейда в модификации И.И. Бенкен, активность уреазы - по ГОСТ 13979.9; содержание таннинов - методом Майбаума-Кудревича; фитиновой кислоты - по методике П С.Попова. Для оценки токсических веществ определяли содержание цианогенных гликозидов - меркуриметрическим методом; алкалоидов - весовым методом Маха-Ледерлея.

При исследовании влияния различных способов обработки на кормовую ценность зерна бобовых культур определяли наиболее эффективный В качестве критериев для оценки эффективности выбраны следующие показатели' активность ингибиторов трипсина (ТИА) и химотрипсина (ХИА). активность уреазы: растворимость белка в воде или щелочи; атакуемость белка протеолитическими ферментами; атакуемость крахмала амилолитическими ферментами. Ввиду того, что соя отличается от других рассматриваемых бобовых культур биохимическими свойствами, уровнем содержания am и питательных веществ, требованиями к подготовке, исследования вели параллельно для сои и остальных бобовых культур

Сою подвергали обжарке, кондиционированию, экспандированию, экс-трудированию Зерно других бобовых культур обрабатывали методами гранулирования; пропаривания и плющения; экстру дарования, После выбора наиболее эффективного способа обработки проводили исследование процесса с целью установления рациональных режимов

В исследованиях по получению соевых концентратов обрабатывали смесь сои и зерна злаковых (пшеница, ячмень) или бобовых (горох, нут) культур в различных соотношениях. При отработке режимов меняли температуру в пределах от 90 до 140 °С путем установки в выходной головке экструдера фильеры с отверстием различного диаметра и изменения нагрузки на электродвигатель питателя.

Оценку эффективности использования комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур, проводили в виварии ВНИИКП, в совхозе "Гремколодезный" Семилукского района Воронежской области и в условиях специализированного хозяйства «Вишневский» Воронежской области.

Экспериментальные данные обрабатывали общепринятыми статистическими методами.

Выработку опытных партий комбикормов для зоотехнических исследований осуществляли на технологической линии экспериментальной базы ВНИИКП. Полножирную сою и соевый концентрат для опытных партий получали на экструдере КМЗ-2У с модернизированным шнековым узлом, используя в выходной гранулирующей головке фильеру с отверстием диаметром 3 и 4 мм. Экструдирование гороха вели после предварительного пропаривания, гранулирование осуществляли на прессе "Simon Hessen".

2.2 Результаты и обсуждение проведенных исследований

2.2.1 Характеристика зерна бобовых культур

Содержание сырого протеина в зерне рассматриваемых бобовых культур перспективных сортов колеблется от 24,7...27,8 % (горох и пелюшка) до 31,3 . 35,9 % (бобы, вика, соя, люпин). Соя, в отличие от других бобовых культур, характеризуется наличием большого количества жира (18,2 22,4%) и практически отсутствием крахмала (2,2.. 2,7 %). По содержанию крахмала семенам сои идентичен люпин (2,9 ..3,4%). Зерно других бобовых культур характеризуется высокой крахмалистостью (36,0 ..46,8%), а содержание жира в них варьирует в пределах от 1,0. 2,5 % (горох, пелюшка. вика, бобы) до 4,5 4,6 % (люпин) В люпине обнаружено наибольшее количество клетчатки (11,5 . 15,4%), в сое и бобах ее немного меньше (5 9 9,9 % и 6,3 6,9 %), в зерне остальных культур 3,1 .5,2%

Белки всех исследуемых бобовых культур характеризуются хорошей растворимостью Так, на долю водо- и солерастворимых фракций приходится 70. 90% белков Следует отметить, что белки сои, бобов и вики представлены в основном водорастворимыми фракциями, люпина - солерастворимыми, гороха и пелюш-ки - водо- и солерастворимыми фракциями в равных отношениях.

Рассматриваемые бобовые культуры содержат все незаменимые аминокислоты. Лимитирующией аминокислотой для всех культур является ме-тионин+цистин Аминокислотный скор (АС) составляет 34,3. .82,8. Семена вики и бобов кормовых имеют еще одну лимитирующую аминокислоту -лизин (АС = 60...69).

Исследуемые бобовые культуры, за исключением люпина, обладают триписинингибиторной (ТИА) и химотрипсинингибиторной активностью (ХИА) Суммарная активность ингибиторов кормовых бобов составляет 2,75 ± 0,21 мг/г; гороха и пелюшки колеблется в пределах от 2,90 ± 0,40 до 5,90 ± 0,40 мг/г; вики - от 4,97 ± 0,35 до 5,23 ± 0.45 мг/г. Следует отметить, что в бобах преобладает трипеинингибиторная активность, в зерне остальных культур - химотрипсинингибиторная. Антипротеолитическая активность семян сои на порядок выше других бобовых культур. Так, ТИА сои составила 27,72-34,65 мг/г, ХИА - 8,25-9,16 мг/г, то есть в сое преобладает трипсинингибиторная активность.

Кроме того, в вике и люпине определены вещества токсического действия: цианогенные гликозиды и алкалоиды, соответственно Согласно существующей классификации, по количеству цианогенных гликозидов 2,73. .2,90 мг на 100 г вещества в пересчете на синильную кислоту вика исследованных сортов относится к низкоцианистому зерну (до 2,9 мг/100г). Люпин Ладный, содержащий 0,06% алкалоидов, представляет собой сред-неалкалоидный сорт (свыше 0,025 до 0,12%), а Тимир-1 (0,67 %) - высокоалкалоидный (свыше 0,12 %).

Таким образом, соя характеризуется высоким уровнем ингибиторной активности, снижающей ее переваримость. Остальные бобовые культуры исследованных сортов имеют более низкий уровень антипитательных веществ, однако снижение его путем соответствующей обработки может существенно повысить эффективность использования зерна.

2.2.2 Исследование способов обработки зерна бобовых культуре целью инактивации антипитательных веществ

Все рассматриваемые бобовые культуры, за исключением сои, по химическому составу и уровню антипитательных веществ близки друг другу Более того, они, как и злаковые культуры, относятся к крахмалистому зерну. Поэтому существующие в комбикормовом производстве способы тепловой обработки зерна, такие как плющение, экструдирование, а также гранулирование, могут быть применимы для инактивации антипитательных веществ и изучались в настоящей работе Этими способами обрабатывали зерно кормовых гороха и бобов, вики и люпина

В результате исследований установлено, что наиболее эффективным технологическим приемом, обеспечивающим повышение кормовой ценности зерна бобовых культур, является пропаривание с последующим экспедированием Так, пропаривание зерна при давлении пара 0,20-0,25 МПа до влажности 15 7-

18,0 % и экструдирование при температуре 110-130°С обеспечило снижение ТИА с 1,62-2,48 до 0,23-0,56 мг/г и ХИА с 1,08-3,63 до 0,13-0,61 мг/г, или по сравнению с исходной снижение составило 74,7-88,0%. (рис. I). Пропаривание при тех же параметрах пара и последующее гранулирование способствовало снижению ТИА до 0.30-0,74 мг/г, ХИА - до 0,17-1,67 мг/г, или на 50,8-88,9 %, а пропаривание Пропаривание в течение 20-30 минут до влажности 37-42% и температуры 90-95°С и последующее плющение приводила к снижению ТИА до 0,18-0,27 мг'г. ХИА - до 0,11 -0,30 мг/г, или инактивации ингибиторной активности на 84,1-96,8 %, а сухое экструдирование при температуре 120-130°С, соответственно, до 0,11 -0,37 мг/г и 0,03-0,33 мг/г, или на 78,2-97,2 %.

Горох Пелюшка Бобы

Горох Пелюижа Бобы

■ Исходное зерно В Гранулирование и Плющение

■ Экструдирование

□ Пропаривание и экструдирование

Рис. 1. Влияние обработки зерна бобовых культур на антипитательные, токсические и питательные вещества

Кроме того, пропаривание и последующее экструдирование способствовало повышению атакуемости крахмала амилоглюкозидазой с 70,3-107,7 мг/г до 261,7-392,3 мг/г и белка трипсином с 86,4-113,5 мг/г до 98,0-121,4 мг/г. В то время как атакуемость белка при сухом экструдировании снижается до 73,0110,1 мг/г, а при гранулировании и плющении или снижается, или не меняется в зависимости от вида зерна. Что касается цианогенных гликозидов в вике и алкалоидов в люпине, то обработка зерна экструдированием с предварительным пропариванием позволяет частично (на 47,6-53,1% и 55,2%) снизить их содержание. Тем не менее достичь безопасного уровня (ниже 0,12%) содержания алкалоидов в высокоалкалоидном сорте люпина Тимир-1 ни одним из рассмотренных способов тепловой обработки не удаюсь.

2.2.3 Определение рациональных режимов пропаривания и экструди-рования зерна кормовых гороха, бобов, вики, люпина

Эффективность инактивации ингибиторов трипсина и химотрипсина тесно связана с продолжительностью процесса и исходной их активностью в необработанном зерне (рис. 2). Зависимость активности ингибиторов трипсина (ТИА) и химотрипсина (ХИА) от продолжительности пропаривания (т) носит характер экспоненциальной регрессии и может быть описана уравнением вида (1) при коэффициенте корреляции 0,94-0,99.

ТИА (ХИА) = а е ^ ;

(1)

где а - коэффициент, характеризующий начальные условия инактивации; к, - коэффициент термолабильности ингибитора.

1

1

--

5 10 15 20 25 30

Время пропаривания, мин

Время пропаривания мин

1 1 1

►Гсрох ■ Вика t Бобы Пепюшка

Время пропаривания, мин

10 15 20 25 30 Время пропаривания, мин

Рис. 2. Зависимость активности ингибиторов трипсина (ТИА),

химотрипсина (ХИА) и качества белка бобовых культур от продолжительности пропаривания зерна бобовых культур

Значения коэффициента kt варьируют в пределах от 0,0895 до 0,1627. После двадцатиминутного нагрева паром отмечается полная инактивация ингибиторов трипсина и снижение активности ингибитора химотрипсина более чем на 80 % При этом зерно имело влажность 31,4%, температуру 95°С Согласно существующим требованиям обработка считается достаточной, если удалось снизить активность ингибиторов протеиназ на 80 % по сравнению с исходной величиной.

Следовательно, уже на стадии пропаривания можно добиться удовлетворительной инактивации антипитательных веществ. Отмечаемое снижение растворимости белка всех зернобобовых культур в результате пропаривания никак не повлияло на атакуемость белка протеолитическими ферментами.

Для обоснования рациональных режимов экструдирования с пропариванием проведена серия опытов, в которых обработке подвергали целое зерно бобовых культур при различном расходе пара (табл. 1). Изменением расхода пара добивались различной степени увлажнения зерна. В смесите-ле-пропаривателе зерно нагревалось до температуры 70-90°С. Расход пара в изучаемых пределах не оказывал существенного влияния на температуру пропаренной смеси, но заметно повлиял на влажность, которая увеличилась в процессе пропаривания с 11,9-13,4% до 15,4-20,0%. Температура продукта на выходе из экстру дера колебалась в пределах от 100 до 132°С при расходе пара 45-65 кг/т и производительности экструдера 340-450 кг/ч. Влажность зкструдированного продукта после охлаждения находилась в пределах 10,2-14,7%. Отмечено повышение устойчивости процесса экструдирования с предварительным пропариванием.

При расходе пара свыше 60 кг/т влажность конечного продукта была 13-8-14,8 %. При более высокой влажности пропаренной смеси отмечено повышение производительности экструдера. Однако, готовый продукт, полученный из такой пропаренной смеси, по органолептическим показателям был недостаточно высокого качества Лучшие показатели качества были получены при режиме- расход пара 50-55 кг/г; влажность пропаренной смеси 16-18%, температура продукта в экструдере 110-120 °С; производительность экструдера 350-400 кг/ч Продукт был вспученным и однородным по структуре. Кроме этого получены наилучшие результаты по степени инактивации антипитательных веществ, атакуемости белков и крахмала гидролитическими ферментами

На основании результатов исследований можно рекомендовать следующие режимы экструдирования с предварительным пропариванием зерна бобовых культур- расход пара 50-55 кг/т; давление пара 0,18-0,30 МПа; влажность пропаренной смеси 16-18%. температура продукта в экструдере 110-125°С; производительность экструдера 350-400 кг/ч.

Таблица 1

Технологические режимы обработки зерна бобовых культур экструдированием с предварительным пропариванием

Вид зерна Расход пара, кг/т Давление пара. МПа Влажность пропаренного зерна, % Температура пропаренного зерна, °С 1 & X -а а о X а ^ т Температура экстру-дата, "С Производительность экструдера, кг/ч Удельный расход электроэнергии, кВт ч /т Атакуемость белка трипсином, мг/г Атакуемость крахмала амилоглкжозида-зой, мг/г ТИА, мг/г г «г г X

Горох Орловчанин 96,6 105,4 2,48 3,42

45 0,18 15,7 70 10,2 120 380 105,3 93,8 447,9 0,24 0,30

50 0,20 17.1 74 11,4 110 400 100,0 101,5 421,4 0,30 0,37

55 0,20 17,4 74 11,5 110 410 97,5 98,6 415,8 0,32 0,43

60 0,22 19,2 75 14,0 105 450 88,9 95,9 369,1 0,47 0,87

Пелюшка Орпелла 86,4 107,7 2,03 3,63

50 0,18 16,6 78 10,7 120 390 102,6 84,1 470,5 0,19 0,31

55 0,20 17,5 82 11,5 115 400 100,0 90,7 436,3 0,24 0,33

60 0,22 18,6 82 13,8 110 440 90,9 86,0 390,4 0,35 0 77

Бобы кормовые Янтар- 92,7 73,9 1,67 1,08

ные

50 0,20 15,7 90 12,5 110 330 105,0 93,0 392,3 0,11 0,03

55 0.20 16,5 90 13,0 105 350 99,0 90,9 348,7 0,19 0,13

V 60 0,22 18,1 90 14,7 100 400 91,2 88,8 318,4 0,20 0,17

Вика Орловская-84 102,9 70,3 1,62 3,61

45 0,18 15,4 85 10,5 132 340 117,6 89,4 390,4 0,18 0,24

50 0,20 17,6 90 11,5 125 370 108,1 109,0 367,2 0,27 0.27

55 0,22 18.0 90 12,0 120 370 108,1 103,8 340,0 0,37 0 40

65 0,24 20.0 90 14,8 105 430 93,0 95,7 301 2 0,51 0 98

2.2.4 Исследование режимов экструдирования семян сои

Исследование показагепей качества сои, перерабатываемой по известным технологиям, показало, что существующие способы и режимы не обеспечивают должной инактивации антипитательных веществ или ведут к существенным потерям питательных веществ, или не даю г стабильного качества готового продукта Так, в образцах обжаренной и тостированной сои, активность уреазы колебалась в пределах от 0,04-0,11 ДрН, ТИА - от 0 до 4,11 мг/г, растворимость белка в КОН - от 35,2 до 74,4 %, что свидетельствует об ухудшении качества белка после обработки В экспериментах по кондиционированию и экспандированию сои получены результаты, свидетельствующие о недостаточной инактивации антипитательлных веществ (ТИА - 13,78-18,90 мг/г, активность уреазы - 0,45-1,0 ДрН) Экстру-дирование сои позволило инактивировать антигштательные вещества сои до безопасного уровня (3,0-6,5 мг/г) без ухудшения качества белка (растворимость белка в КОН более 75 %) Для отработки режимов экструдирования, обеспечивающих стабильное качество готового продукта из полножирных семян сои, потребовались дополнительные исследования

Исследование выполнены на экструдерах марки ЭЗ-210М, Экспро-02, КМЗ-2У, УММП и фирмы Инста-Про, для сравнения. Выбор рациональных режимов осуществляли по степени инактивации антипитательных веществ и растворимости белка в воде. Соя считается хорошо обработанной, если ТИА снижается на 80 %, активность уреазы находится в пределах 0,05-0,25 АрН, растворимость белка в воде не ниже 15% и не выше 30% Температуру продукта при экструдировании меняли путем установки в выходной головке экструдера фильеры с отверстием различного диаметра.

Удовлетворительное качество сои с исходной влажностью 9,1-9,9 % при обработкена экструдерах ЭЗ-210 М и Экспро-02 (табл 2) обеспечивается при температуре 125-130°С, которая достигается за счет установки в выходной головке фильеры с отверстием диаметром 3 или 4 мм Качество обработанной сои характеризуется активностью уреазы 0,12-0,23 ед рН; ТИА 3,92-8,96 мг/г (или снижение на 74-80%), индексом растворимости белка 15,2-25,1% (или снижение менее, чем на 80%) Температурный режим обработки сои на экструдерах КМЗ-2У и Инста-Про, обеспечивающий ее удовлетворительное качество составляет 125°С и 130-135°С В результате обработки при данной температуре активность уреазы сои снизилась до 0,05-0,11 ед рН, ТИА до 4,03-8,34 мг/г, растворимость протеина в воде до 20,1-29,0 %.

При переработке сои на установке УММП активность ингибитора трипсина снизилась с 29,66 мг/г до 8.82-10.61 мг/г, или на 64,2-70,3%. Кроме того, продукт требует измельчения при вводе в комбикорма, так как получается в виде пластинок крупного размера В то же время и производительность установки при переработке сои немногим выше 200 кг/ч Все перечисленные моменты не позволяют рекомендовать установку УММП для обработки сои на комбикормовых предприятиях.

Iаблица 2

Режимы экструдирования сои и качество готового продукта

№> опыта Наименование продукта Показатели пронесся экструдирования Показатели качества

Диаметр отверстий фильеры мм Температура продукта на выходе, °С 1 V с: о та <• а - "X к е- а ГС с х 2 о л а ч о га с ~ и* л о. ё-н 1) — N о ' о п. а. > ^ О •й У 0 1 =; сс Л О .с н о о £ д = а. < ТИА, мг/г Водорастворимый прогеин, % к протеи-н\

Экструдер ЭЗ-210

Соя исходная 9,10 1,73 34,65 66,3

4 Соя экструдированная 4 110 65 470 77,2 8,00 0,50 27 83 25,1

5 Соя экструдированная 4 125 60 430 77 9 7 50 0 22 8,29 24,0

6 Соя экструдированная 4 125 60 450 74,4 7 79 0,23 8,96 23,5

Экструдер Экспро-02

Соя исходная 9,9 1,87 30,32 77,6

8 Соя экструдированная 4 125 130 1200 60 7 6,0 0,17 5,67 16,9

9 Соя эксгрудированная 4 135 125 1130 62,0 6,2 0,12 3,92 15,2

Экструдер КМЗ-2У

Соя исходная - - - - - 113 1,73 22,13 70,3

15 Соя экструдированная 3 125 77 386 112,6 5,70 0,08 4,03 20,1

16 Соя экструдированная 3 125 77 386 112,6 7,12 0,11 5,91 25,4

17 Соя экструдированная 3 130 61 264 129 5 7,28 0 0,77 16,3

18 Соя экструдированная 3 130 49 156 176 2 6,85 0 0,50 14,8

Экструдер Инста-Про

Соя исходная 105 1 70 31,67 65,9

19 Соя экструдированная 8 130 135- 980 77,2- 7,8 0.08 8,10 27,8

141 80,7

25 Соя экструдированная 8 135 1451 <; 1 1050 77 580 7 69 0 07 8,33 25,0

Установка УММП i и 1 О VI

Соя исходная 11 6 1,67 29,66 77 6

28 Соя экструдированная Цел 125 2627 218 ш9 6 7 33 0,25 15,36 30,8

33 Соя экструдированная изм 128 18- 232 85 8 7 25 0,21 8,82 30,2

го

Таким образом, исследования по экструдированию сои на экструдерах различных марок показали, что требуемое снижение активности ингибитора трипсина без повреждения белка и сохранения допустимого уровня его растворимости достигается при температуре обработки 125-130°С Такая температура обеспечивается применением в выхотной головке экструдера фильеры с отверстием диаметром 3 4 мм Получаемый на экструдерах продукт имеет вид мелкой крупки с размером частиц менее 5 мм, что характеризует его как технологичный, не требующий гранулометрической подготовки в производстве комбикормов и добавок

2.2.5 Исследование режимов совместного экструдирования сои с другими бобовыми культурами

Сухая экструзия семян соевых бобов затруднена высоким содержанием жира. Поэтому были проведены исследования режимов совместного экструдирования сои с другими бобовыми или злаковыми культурами. Проведены две серии опытов

В первой серии опытов готовили смеси, состоящие из Уз, Уг и Уз частей сои и, соответственно, 'Л, 'Л и 2Л частей бобовых или злаковых культур. Из бобовых были выбраны горох и нут, из злаковых - ячмень и пшеница Смеси подвергали обработке на экструдерах, варьируя величину отверстия фильеры и нафузку электродвигателя, а также меняя температуру продукта на выходе из экструдера В процессе экспериментов определяли производительность экструдера, удельный расход электроэнергии, качество обработанной смеси по нслом\ ряду показателей, выход готового продукта и ег о технологичность.

При переработке смеси сои с горохом на экструдере КМЗ-2У его производительность изменялась от 204 до 497 кг/ч, а температура продукта на выходе - от 1 ?4°С до 140°С (табл. 3) Во всех опытах при всех значениях производительности экструдера получено удовлетворительное качество обработанных смесей по показателю активности уреазы (0-0,13 ед. рН) и трипсинингибиторной активности (0,73-6.42 мг/г). Отмечено также, увеличение атакуемости углеводов амилолитическими ферментами с 96,5-108,5 мг/г до 117,9-163,2 мг/г. Продукт представлял собой мелкую крупку, не требующую гранулометрической подготовки при производстве комбикормов. Температура смесей от 125 до 130 °С обеспечила повышение содержания растворимых углеводов с 5,6-6,4% до 6,2-7,9% и атакуемости крахмала амилолитическими ферментами с 110,7-115,5 мг/т до 125,2-187,8 мг/г при снижении ТИА и активности уреазы.

Результаты опытов на экструдере Экспро-02 (табл. 3) подтвердили установленные в предыдущих опытах закономерности. В частности, показано, что на производительность экструдера влияет как состав смеси, так и величина отверстия фильеры Так, в опытах №№ 19-23. когда смесь на '/з часть состояла из сои, производительность экструдера составила 650-816 кг/ч. С увеличением содержания сои в смесях (опыты №№ 15-18) производительность увеличилась до 984-1176 кг/ч.

В то же время при малых концентрациях сои в смесях и уменьшении величины отверстия фильеры температура продукта в экструдере повышается до 140°С и отмечается полная инактивация уреазы (опыты 22,23). При увеличении в смесях доли сои до 'Л -2/з части температурный режим обработки снижается до 120-135 °С, и в экструдированных смесях активность уреазы нахочится на уровне 0 13-0 19ед рН, а ТИА 1,13-2,1! мг/г.

Таблица 3

Режимы совместной переработки сои с зерновыми или бобовыми культурами на различных экструдерах

1 № опыта Наименование продукта Показа ЭКСТ тети процесса )удирования Показатели качества

Диаметр отверстий фильеры мм Температура продукта на выходе, °С Нагрузка электродвигателя, А о £ _ § ^ я £ о £ о Е— X $ Л до § * ¡X* к О — О- О СО Растворимые углеводы % И £ £ X й 5 5 О Й й- & Г* СО * а 1 л и X 0 '5. 1 2 ч н и 5 з < СП ТИА, мг/г Водорастворимый протеин, %

Экструдер КМЗ-2У

2А соя, !/з горох 11,5 6,4 108,5 1,50 17,11 20,5

Экструдированвая смесь

1 Уз соя, 'Л горох 4 140 50 204 137,7 5,6 6,6 127,7 0 0,90 5,0

2 2А соя,'/, горох 4 135 63 288 122,6 5,6 66 121,1 0,01 1,02 6,5

3 Уз соя, И горох 4 130 77 382 113,1 6,1 6,4 120,5 0,03 1,16 8,4

4 2А соя, Уз горох 4 125 92 497 103,8 6,6 63 117,9 0,13 3,18 9,9

5 2А соя,'/, горох 4 124 95 490 108 1 68 6,2 118,0 0,15 3,42 10,1

Уг соя, !4 горох 11 9 - 96,5 1,2 13,77 19,8

Экструдированная смесь

6 Уг соя, 'Л горох 4 132 75 430 97,8 6,7 - 154,3 0,05 1,35 9,5

7 'А соя, 14 горох 4 130 78 477 91,7 70 - 149,8 0,05 1,11 9,8

8 '/: СОЯ, Уг горох 7 145 85 437 109,1 8,0 - 163 2 0 0 4,4

9 Уг соя, 'А горох 7 140 87 443 110,2 8,2 - 159,9 0,05 0,84 6,7

10 Уг СОЯ, Уг горох 7 135 90 450 112,2 8,5 - 157 3 0,05 0,67 80

Экструдер Э1-210М

Уг СОЯ, 1Уг нут 10,4 6,4 110,7 1,30 14,68 -

Экструдир смесь

11 Уг СОЯ, Уг нут 3 125 60 230 145,6 6,9 79 125,2 0 2,03 -

12 Уг СОЯ, Уг НУТ 3 125 60 250 134 0 6,7 7,8 143,4 0 2,06 -

Уг СОЯ, Уг ячмень - - - - 106 5,6 155,5 1,15 12,57 12,0

Экструдир смесь

13 Уг соя, 'А ячмень 16 125 68 411 93 9 5,0 63 161,6 0,06 1,88 4,8

14 Уг СОЯ, Уг ячмень 16 130 65 366 100,8 6,6 62 187,8 0,05 1,35 4,5

Экструдер Экспро-02

2А соя, 'А ячмень - - - - 13,7 6,7 97 2 1,15 21,22 15,6

Экструдир смесь

15 % соя, 'А ячмень 4 135 115 1116 57 8 124 8,5 145 4 0 17 1,47 5,1

Уг СОЯ, Уг ячмень - - - 132 6 2 1114 0 87 12,57 12,6

Экструдир смесь

16 Уг СОЯ, Уг ячмень 6 120 115 996 64 8 1 1 0 82 188 5 0,19 1,69 60

Уг соя, Уг пшеница - - - - - 129 54 101 3 0 90 1 1,07 11 1

Экструдир смесь

17 Уг соя, Уг пшеница 4 118 120 1176 52 5 10,1 83 143,0 0,16 1,13 5,4

Уг СОЯ, Уг горох - - - - - 136 76 98,3 0,90 15,19 19,0

Экструдир смесь

18 Уг СОЯ, Уг горох 6 125 100 984 57 0 11 0 7 0 84 2 0 13 2,11 8,6

'Л соя, Уз горох 125 6,2 1165 0,55 11,3 18.1

Экструдир смесь

19 Уз соя, Уз горох 9 120 130 810 85 3 8 1 7,5 171 0 0 15 1 91 9,9

20 Уг соя, Уз горох 6 125 155 816 83 0 80 8 1 173 2 0 1 04 9,0

21 Уз соя, Уз горох 5 130 160 720 101 2 8 1 8 7 183 8 0 0 88 8,1

22 Уз соя Уз горо\ 4 140 165 6ч0 14? 4 7 3 1 1 9 184 ^ 0 0 54 7,4

23 Уз СОЯ, Уг горох 4 140 165 660 140 3 6 8 124 184 8 0 0 60 6,9

Таким образом, в результате исследований установлено, что совместное экструдирование сои с другими бобовыми или злаковыми кулыурами обеспечивает более стабильную работу экструдеров по сравнению с обработкой чисто сои Оптимальное соотношение сои и других бобовых или злаковых культур в смеси, обеспечивающее наиболее полное поглощение жира и гранулометрический cociau. не требующий дополнительного измельчения продукта после экструдирования, составляет 1 1. Удовлетворительная инактивация антипитательных веществ и повышение переваримости питательных веществ достигается при температуре обработки 125-135 °С и установке в выходной головке экструдера фильеры с отверстием диаметром 4-5 мм В зависимости от марки жструдера (ЭЗ-210 М, КМЗ-2У, Экспро-02) его производительность при совместной переработке сои с бобовыми или злаковыми культурами составляет 230-1100 кг/ч, удельные энергозатраты - 52,5-112,2 кВгч/т.

2.2.7 Зоотехнические исследования по использованию обработанного зерна бобовых культур в составе комбикормов для сельскохозяйственной птицы и животных

Для подтверждения целесообразности обработки зерна бобовых культур со средним уровнем антипитательных веществ проведены зоотехнические исследования на цыплятах-бройлерах в совхозе «Гремколодезный» Воронежской области Из цыплят-бройлеров кросса Бройлер-6 суточного возраста было сформировано 4 группы, одна контрольная и три опыт ные Цыплята в возрасте 1-7 суток получали комбикорм рецепта ПК 2-1, с 8-суточного возраста и до конца опыта - РК-5 Продолжительность опыта составила 30 дней Рецепт ПК 2-1 для опытных групп отличался частичной заменой сухого обезжиренного молока кормовым горохом, необработанным, экструдированным и гранулированным, соответственно для II. III, IV; рецепт ПК-5 - частичной заменой соевого шрота и рыбной муки Среднесуточный прирост живой массы одного цыпленка за весь период опыта составил в I группе 20.0 г, II - 16,9 т. Ш - 18,1 г, IV - 19,0 г, затраты комбикорма на 1 г прироста живой массы, соответственно: 2,3, 2,7; 2,4, 2,5 г Достоверной разницы по этим показателям не отмечено при сравнении I группы с III и IV Сравнение И группы с III и IV показало, что обработка кормового гороха способствовала увеличению среднесуточною прироста живой массы на 7,1-12,4% и снижению затрат комбикорма на 7,4-11,1 %

Эффективность эксфузионной технологии обработки полножирной сои подтверждена опытами на цыплятах-бройлерах, курах-несушках и поросятах Из птицы и животных по принципу аналогов были сформированы контрольные и опытные группы Комбикорм для опытных групп отличался от базового частичной или полной заменой соевого шрота и растительного масла экструдированной соей или соевым концентратом с добавлением синтетических метионина и низина В опытах учитывали сохранность, продуктивность и расход комбикорма на единицу животноводческой продукции Из цыплят-бройлеров кросса Смена-2 пятидневного возраста было

сформировано семь групп, одна контрольная (I) и шесть опытных (II - VII), по тридцать голов в каждой Продолжительность опыта составила 38 дней. В первый период вырашивания (до 28 дней) цыплята получали комбикорм рецепта ПК-5, во второй (свыше 28 до 42 дней) ПК-6 Комбикорм для цыплят II, III и IV групп содержал экструдированную сою в количестве 15, 20 и 25 %, соответственно, вместо соевого шрота и растительного масла; V группы - 30,0 % соевого концентрата, представляющего собой экструдированную смесь семян сои ('Л) и гороха (14): VI, VII - 28,6 и 35,7 % соевого концентрата в виде экструдированной смеси сои (2А) и гороха ('Л)

По окончании опыта живая масса цыплят всех опытных групп (табл 4) была одинаковой (1811-1837 г) и не отличалась от контрольной (1831 г) Полученные же различия по живой массе (7-50 г) укладывались в пределы допустимых (95-122 г) при доверительной вероятности 0,95 Не выявлено и существенных различий в среднесуточном приросте живой массы (46,8-48,0 г и 47,8 г) и в конверсии корма (1,80-1,92 кг/кг и 1,86 кг/кг, соответственно).

Таблица 4

Эффективность использования цыплятами-бройлерами комбикормов с экструдированной соей и соевым концентратом

Показатели ! Группы

1 I 11 111 IV V Vi"1 VII

Сохранность, % 1 100 100 100 100 Li00H 100 100

Живая масса на начало опыта, г 1 61.6 63 2 62.6 62,4 62 4 60,2 61,1 г912

Живая масса в 28 дней, г 931 956 059 915 613 921

Живая масса в 42 дня, г 1831 1818 1837 1811 1794 ¡804 1781

Среднесуточный прирост за период 1 опыта, г 1 47,8 47,4 48,0 47,2 46,8 47,1 46,5

Затраты корма на 1 кг прироста, кг i 1.86 1.89 1,83 1,80 Т92 1,88 1,86

В опыте на курах-несушках использовали кросс Хайсекс белый в возрасте 350 дней, Было сформировано четыре группы, одна контрольная (I) и три опытные (II, III, IV) Продолжительность опыта составила 90 дней. В комбикорма для опытных групп (II, III) вводили ! 0 или 15 % экструдированной сои взамен соевого шрота и растительного маета Рецепт комбикорма для IV группы содержал 21,4 % соевого концентрата, представляющего собой экструдированную смесь семян сои (Уз) и гороха ('4) Наибольшая эффективность получена в четвертой группе, получавшей комбикорм с соевым концентратом (табл 5) Продуктивность кур-несушек, получавших комбикорм с экструдированной соей в количестве 10 %, снизилась Следовательно, при производстве комбикормов для кур-несушек целесообразно вводить 15 % полножирной сои или более 20 % соевого концентрата взамен соевого шрота и растительного масла. Качество яиц кур опытных групп, определяемое по относи гельной массе составных частей яйна, содержанию сухих веществ, протеина и жира, практически не отличалось от яиц кур контрольной 1 р> ппы 18

Таблица 5

Эффективность использования курами-несушками комбикормов с экструдированной соей и соевым концентратом

11ока)а1е ¡и Т - Iруппы

—-1 11 III I IV

Сохранное! ь, % [ 100 100 100 1 100

Яйценоскость за период оньпа. ии 78,8 71,4 78,8 1 81,6 ' 89,8

Интенсивность яйценоскости, % 88,7 81,1 88 4

Средняя масса яиц, г 63,0 П52,5 64,3 1 64,2

Выход яичной массы на одну несушку, К1 5,03 4.56 5 12 1 5,19

Затраты комбикорма на 10 яиц. кг 1,11 1,26 1 21 1 1 12

.Затраты комбикорма на 1 кг яичной массы, кг

1.98

2,22 1 99 , 1,93

Научно-производственный опыт на поросятах проводится в условия* специализированного хозяйства "Вишневский» Воронежской области в те чение двух месяцев В опыте использовали поросят породы Крупная белая в возрасте 45 дней, из которых было сформировано три группы, контрольная и две опытные. Комбикорм для опытных групп содержал 10 % экструдиро-ванной сои или 20 % соевого концентрата, представляющего собой экстру-дированную смесь сои ('Л) и гороха СА).Среднесуточный прирос! живой массы за весь период опыта составил 493-512 г/гол (табл.6). При этом среднесуточный прирост живой массы поросят опытных групп, получавших комбикорм с экструдированной соей и соевым концентратом, был выше на 9-19 I, а затраты корма ниже па 60-150 г, чем поросят контрольной группы

Таблица 6

Эффективность использования молодняком свиней комбикормов с экструдированной соей и соевым концентратом

¡Сохранность, %

Показатепь

[Живая масса поросят на начало опыта (45 дн 1_кг_

¡Живая масса поросят в 105 дн кг__ ___

[Прирост живой массы за период опы;а. ki___

¡Среднесуточный прирост живой массы ___

'Затраты корма на I кг прироста_ ki ___

Группы

L 1.п л_L III

100 100 100

г- ,!'3- 11.5 11.4

40,9 41.6 42,1

29,6 Г_ зол ' 30 7 1

493 ^ 502 512

2.92 2,86 1 2 77

Таким образом, зоотехнические опыты подтвердили эффективность экструзионной технологии обработки сои. На основании выполненных исследований разработаны нормы ввода экструдированной полножирной сои в комбикорма для цыплят-бройлеров 15-25 %, кур-несушек 15 % и молодняка свиней 10 % Соевые концентраты покати наибольшую эффективность в рецептах юмбикормов для кур-несушек и молодняка сьин~й

3. Технологическая часть

Полученные результаты исследований лосп'аили основанием для разработки технологической схемы линии переработки семян соевых бобов в полножирную сою или соевые концентраты В соответствии с технологической схемой (рисЗ) соя, зерно бобовых или злаковых кулыур и5 накопительных бункеров (1) последовательно проходит через магнитную колонку (2) и сепаратор (3) для очистки от металломагнитных и сорных примесей После очистки зерно накапливается в наддозаторных бункерах (4) Смеси зерна доя соевых концентратов готовят путем взвешивания компонентов на весовом дозаторе (6) и смешивания в смесителе периодического действия (7) Затем семена сои или смеси зерна подвергают однократному экструдированию на прессах-экструдерах типаКМЗ-2У, Экспро-02, ЭЗ-210 М и др. (9).

Соя, зернобобовые, злаковые

¡-накопитетьный оупкер,

2-иагнитная коюнка:

3-сепаратор,

4-наддозаторные бункера, 5'Питатель,

6-весовои дозатор; 7'счеситель, ¡-оперативный бункер;

9-зкструдср,

10-ох шОитетьная колонка;

11-весовыбойный аппарат

Рис.З. Технологическая схема линии проитодагво л*стр\дированной сои и соевых кормовых концентратов

С целью наиболее полной инактивации антипигательных веществ в выходной головке экструдера устанавливается специальная втулка (фильера) с отверстием диаметром от 3 до 5 мм в зависимости от типа применяемого экструдера и вырабатываемого продукта. Температура экструдата на выходе из головки экструдера должна быть в пределах от 125 до 140°С. Полученные экс-трудаты направляются в охладительную колонку (10) и далее непосредственно в производство для выработки комбикормов пли в бункер па упаковку (11).

Ориентировочная норма выхода экструдированной полножирной сои составляет не менее 94,5 %, соевою концентрата - не менее 95%. Усушка при экструдировании сои составляет не более 4,8 %, соевых концентратов - не более 4,3% На готовую продукцию рафабоганы ТУ 9296-038009321 17-2004 «Соя полножирная кормовая Технические условия» и ТУ

9296-039-00932117-2004 «Корм соевый Технические условия», в соответствие с требованиями которых осуществляется контроль качества Технологический процесс осущес1вляе!ся в сооюектвие с разработанным технологическим регламентом производства кормовых соевых продуктов

4. Экономическая часть

Экономическая целесообразность производства и использования экс-трудированной сои и соевых концентратов определяется, во-первых, снижением стоимости комбикормов за счет замены дорогостоящих компонентов (соевого шрота, растительного масла и рыбной муки); во-вторых, увеличением выхода животноводческой продукции за счет рационального использования комбикормов (табл 9, табл. 10).

Таблица 9

Экономические показатели

№ п и Наименование показателя Стоимость, руб

1 Капитальные вложения 1740077

2 Годовой объем продукции, т 3468

3 Стоимость сырья и материалов 20102262

4 Издержки прои4водства 1167789

5 Себестоимость 21270051

6 Оп говая цена 1 тонны 7422

7 Годовой доход от реализации 25739496

8 Прибыль 2129739

9 Срок окупаемости, мес 10

Таблица 10

Экономическая эффективность использования экструдированной сои или соевых концентратов в составе комбикормов

_Комбикорм^__

11оказа)ель

базо- |

с соей

выи

Стоимость комбикорма на I кг прироста живой массы или на 10 яиц. руб

- цыплята-бройлеры

- куры-несушки

|__^атодняк_шиней___ ________

¡Увеличение прибыли на 1 кг прироста или 10 яиц. р>б ( - цыплята-бройлеры ] - куры-несушки

!_ - молодняк свиней_ _______

|Увечичсние прибыли на одного/одну, руб I - цыпленка-бройлера

- курицу-несушку

I - поросенка _________

18,551 6.921 19.24

с кон-цеп гратом |

14,78 6,55 16.30,

I

5,14, 0.55

А941

9,10' 17.61' 88,49

15 85 6.П 26 01

2.83 1.19

3 23

5 11 45 17 99 16

ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

По результатам проведенных исследований слеланы следующие выводы и практические рекомендации

1. Бобовые культуры перспективных сортов горох Орловчанин, кормовые бобы Янтарные, пелюшка Орпелла. вика Орловская-84, соя Белгород-ская-48, люпин Ладный, содержащие от 20 до 35% белка и все незаменимые аминокислоты, целесообразно испольювать в производстве комбикормов в качестве заменителя животного белка и соевого шрота при условии балансирования их по метионину и лизину.

2. Зерно бобовых культур выше названных сортов, за исключением люпина, обладает средним уровнем трипсин- и химотрипсинингибиторной активности, соя - высоким В бобовых культурах обнаружены и количественно определены вещества токсического действия (цианогенные гликози-ды в вике - 2,73 мг/100 г и алкалоиды в люпине - 0,06 % 0,67 %).

3. Средний уровень содержания антипитательных и токсических веществ в зерне гороха, пелюшки, вики и люпина предопределяет необходимость его специальной обработки, снижающей активность ингибиторов трипсина и химот-рипсина и разрушающей структуру алкалоидов люпина Высокий уровень содержания антипитательных веществ в сое требует обязательной ее обработки.

4 Сравнение различных способов тепловой обработки, используемых в комбикормовой промышленности, с точки зрения влияния на антипитательные факторы и белковый комплекс зерна гороха, пелюшки, вики, люпина и кормовых бобов показало что наиболее эффективным является пропаривание и экструдированке

5 Пропаривание зерна при давлении пара 0,15 - 0,25 МПа до влажности 16-18% и последующее экструдирование при температуре 110-125°С приводит к инактивации ингибиторов трипсина и химотрипсина на "70-80 %, незначительному росту атакуемости белков трипсином и повышению в 2,54 раза атакуемости углеводов амилазами

6. Снижение активности ингибитора трипсина сои без ухудшения качества белка и сохранения допустимого уровня его растворимости достанется путем экструдирования ее при температуре 125-130°С Данная температура обеспечивается применением в выходной головке зкетрудера фильеры с отверстием диаметром 3-4 мм

7. Совместная переработка семян сои с бобовыми культурами в соотношении Т1 повышает стабильность рабош и производительность экстру-дера, позволяет получить кормовые соевые концентраты с низким уровнем антипитательных веществ при температуре обработки 125-135"С, которая достигается использованием в выходной головке экстру дера фильеры с отверстием 4-5 мм.

8. Зоотехническая оценка показала повышение эффективности комбикормов. содержащих обработанное зерно бобовых кулыур Ввод полножирной сои в состав комбикорма для цыплят-бройчеров, кур-несушек и молодняка

свиней в количестве, соотвс reí вечно, 15-25%, 15% и 10% взамен соевого шрота раститетьного масла и, частично, рыбной муки обеспечивает повышение продуктивности животных и пгицы, снижение затрат корма. Наиботыная эффективность получена в результате применения соевых концентратов

9. Для промышленной реализации технологии переработки семян соевых бобов разработаны ТУ 9296-038-00932117-2004 «Соя полножирная кормовая Технические условия» и ТУ 9296-039-00932117-2004 «Корм соевый. Технические условия». ТР 00932117-01-2003 «Технологический регламент линии производства кормовых соевых продуктов».

10. Разработанная технология переработки сои позволит экономить дорогостоящее сырье животного происхождения, соевый шрот и растительное масло с получением прибыли в размере 2 млн. 129 тыс рублей в год от реализации 3468 тонн кормового соевого концентрата. Использование комбикормов с полножирной соей обеспечит увеличение прибыли в размере 9 рублей на одного цыпленка-бройлера в год, с соевым концентратом - в размере 45 рублей на одну курицу-несушку или 99 рублей на одного поросенка.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Горбунов H H, Трунова Л. А. Сранительная оценка питательных и антипитательных свойств зерна бобовых культур// СБ. научных трудов. Воронежский гос. аграрный университет -Воронеж-1995.-С 275-283

2. Трунова Л.А Тепловая обработка зерна кормового гороха и кормовых бобов/'Сб научных трудов Воронежский гос аграрный университет.-Воронеж-1995.-С 300-307

3 Трунова Л.А., Орлов А.И Повышение питательной ценности ?ерна бобовых культур при производстве комбикормов/Юбз Информация Сер Комбикормовая промышленность -М -ЦЫИИТЭИ «Хлебпродинформ».-1996.-33 с

4. Трунова Л.А Подготовка бобовых культур для ввода в комбикор-ма//Комбикорма.-2002-№4 -С 22,23

5 Трунова Л А , Бойко ЛЯ и др Получение кормовой полножирной сои на современных экструдерах (Экспро и Инста-Про) // Комбикорма.-2003. - №8. - С. 18,19.

6. Бойко Л.Я.. Трунова Л А , Зоткин В И. и др Получение кормовой полножирной сои на современных экструдерах (ЭЗ и УММП)//Комбикорма.-2004-№2 -С 020,21.

7 Бойко Л Я , Чернышов H И , Трунова Л.А. и др. Применение в кормах экструдированной полножирной сои'/Комбикорма -2004-№3 -С 21,22.

8 Бойко Л Я Трунова Л А Экструзионная технология переработки семян сои//Хранение и переработка зерна -2004-№9.-С 35,36.

9. Трунова Л , Бойко Л Приемы переработки сои, пригодные для кор-мопроизводстваУ/Аграрный эксперт -2005 -№9.-С 36,37

Г* 2 4 4 5 2

РНБ Русский фонд

2006-4 25390

Бумага офсетная Форма! 60x84/16 Заказ №92 Печать трафаретная Уел пел л. 1,5

Подп в печать 15 11 2005 г Тираж 100 экз Отпечатано в типографии ИП Алейникова О Ю 394024, г Воронеж, ул Ленина, 86Ь-12

Г0 СтР

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЗЕРНА БОБОВЫХ КУЛЬТУР В КОМБИКОРМАХ

1.1 Основные источники кормового белка

1.2 Особенности биохимического состава зерна бобовых культур

1.3 Антипитательные и токсические вещества зерна бобовых культур

1.4 Способы обработки зерна бобовых культур

1.5 Выводы

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объекты и методы проведения исследований

2.1.1 Методы определения физико-механических свойств и химического состава

2.1.2 Методы определения антипитательных и токсических веществ

2.1.3 Методика исследования эффективности обработки зерна бобовых культур

2.1.4 Методика оценки эффективности использования комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур

2.1.5 Описание экспериментальных установок

2.2 Результаты и обсуждение проведенных исследований 59 4 2.2.1 Изучение физико-механических свойств и химического состава зерна бобовых культур

2.2.2 Оценка качества протеина зерна бобовых культур

2.2.3 Оценка антипитательных и токсических веществ зерна бобовых культур

2.2.4 Изучение эффективности инактивации антипитательных веществ зерна бобовых культур

2.2.4.1 Исследование показателей качества сои, обрабатываемой известными способами

2.2.4.2 Исследование эффективности обработки зерна кормовых гороха, бобов, вики, люпина различными способами ш 2.2.4.3 Изучение влияния химических и биологических факторов на антипитательные вещества зерна бобовых культур

2.2.5 Определение рациональных режимов обработки зерна бобовых культур

2.2.5.1 Исследование процесса пропаривания зерна кормовых гороха, бобов, вики

2.2.5.2 Изучение влияния температуры зерна на антипитательные вещества и качество белка кормовых гороха, бобов, вики

2.2.5.3 Исследование режимов экструдирования семян сои

2.2.6 Исследование режимов совместного экструдирования сои с бобовыми или зерновыми культурами

2.2.7 Зоотехнические исследования по использованию обработанного зерна бобовых культур в составе комбикормов для сельскохозяст-венной птицы и животных

2.2.7.1 Исследование по использованию обработанного кормового гороха

2.2.7.2 Зоотехническая оценка полножирной сои и соевых концентратов в составе комбикормов для сельскохозяйственной птицы

2.2.7.3 Эффективность применения полножирной сои и соевых концентратов в комбикормах для молодняка свиней

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Технология переработки зерна бобовых культур с низким уровнем антипитательных веществ в производстве комбикормов

3.2 Технология переработки семян сои

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет экономической эффективности от внедрения линии переработки сои на комбикормовом предприятии

4.2 Экономическая эффективность применения комбикормов, содержащих полножирную сою или соевый концентрат, на птицефабрике

4.3 Экономическая эффективность применения полножирной сои и соевого концентрата в составе комбикормов для молодняка свиней 174 ВЫВОДЫ 175 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 177 ПРИЛОЖЕНИЯ

В условиях интенсивного ведения животноводства, проблема обеспечения его кормовым белком имеет исключительную важность. Белок является незаменимым компонентом всех рационов. Сбалансированность кормов по белку снижает затраты на производство единицы продукции и себестоимость, повышает рентабельность животноводства. При производстве комбикормов в качестве источника белка используются компоненты растительного, животного и микробиологического происхождения. К первым относятся жмыхи и шроты, и в незначительном количестве горох; ко вторым - рыбная, мясная и мясокостная мука; к третьим - кормовые дрожжи и различные их модификации, например, биотрин, билотин и др. Каждый из перечисленных компонентов имеет свои преимущества и недостатки. Например, использование животного белка сдерживается его дороговизной. Жмыхи и шроты содержат большое количество клетчатки. Микробный белок в больших количествах (не более 4-5 % или 20 % по протеину) не используется из-за негативного влияния нуклеиновых кислот на организм животных. Удельная масса перечисленных компонентов в вырабатываемых отечественной промышленностью комбикормах составляет: горох - 3,5 %; жмыхи и шроты -8-9 %; корма животного происхождения - 0,7 - 1,0 %, что является явно недостаточно. Увеличение производства гороха часто сдерживается низкой, по сравнению со злаковыми культурами, урожайностью. Поэтому важным резервом для улучшения баланса белка в комбикормовой промышленности является расширение в посевах других, кроме гороха, зернобобовых культур.

Актуальность проблемы

В современных условиях появления новых высокопродуктивных пород и кроссов сельскохозяйственных животных и птицы, приоритетным направлением является производство полнорационных сбалансированных комбикормов высокого качества. Повышение качества комбикормов сдерживается дефицитом белкового сырья.

Из белковых компонентов в составе комбикормов в настоящее время используется дорогостоящий животный белок и импортируемый из-за рубежа соевый шрот. Зернобобовые культуры, за исключением гороха, который в незначительных количествах присутствует в рецептах, практически не применяется в производстве комбикормов. В последнее время российскими селекционерами созданы новые сорта бобовых культур (кормовой горох или пелюшка, вика, люпин, кормовые бобы), которые требуют изучения. Кроме того, в России увеличились посевные площади, занятые под соей, которую стали районировать не только на Дальнем Востоке, но и в Ставропольском, Краснодарском краях и даже в некоторых районах Центрального Черноземья. Одним из перспективных направлений использования сои является создание высокоэнергетического корма, способного заменить в составе комбикормов животный белок и растительное масло.

Широкое применение зернобобовых культур в производстве комбикормов сдерживается наличием в них антипитательных веществ, ингибирующих протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта животных (ингибиторы трипсина, химотрипсина), оказывающие отрицательное воздействие на переваримость питательных и минеральных веществ (таннины, фитиновая кислота, металлсвязывающие компоненты, лектины), влияющих на вкусовые качества корма (сапонины). Более того, зернобобовые культуры содержат вредные вещества токсического действия (цианогенные гликозиды, алкалоиды), вызывающие в определенных концентрациях отравление животных.

При нагревании большинство антипитательных веществ теряют свою активность. Однако, зерно бобовых культур до настоящего времени используется на кормовые цели в необработанном виде. Семена сои вообще не используются в кормопроизводстве, так как присутствующие в ней антипитательные вещества не только снижают эффективность, но и приводят к различным заболеваниям животных. Технология тепловой обработки зерна кормового гороха, вики и других бобовых культур до настоящего времени не разрабатывалась. В связи с этим проведение исследований, направленных на повышение кормовой ценности зерна бобовых культур путем инактивации антипитательных веществ с применением его в составе комбикормов различного целевого назначения взамен животного белка, соевого шрота и растительного масла является актуальным.

Цель и задачи исследования

Целью работы является повышение кормовой ценности зерна бобовых культур (кормового гороха, кормовых бобов, вики, люпина, сои) за счет инактивации антипитательных веществ и использование его в составе комбикормов различного целевого назначения и кормовых концентратов. Для достижения ^ поставленной цели предполагалось решение следующих задач: изучение зерна бобовых культур (кормового гороха, кормовых бобов, вики, люпина и сои) перспективных сортов на основе анализа химического состава, антипитательных и вредных веществ с выявлением целесообразности его обработки и использования в качестве компонента комбикорма; определение эффективности различных способов обработки, обеспечивающих снижение антипитательных свойств и повышение переваримости питательных веществ зерна бобовых культур; изучение кинетики инактивации ингибиторов трипсина, химотрипсина и изменения белковой фракции зерна кормового гороха, кормовых бобов, вики; разработка рациональных режимов обработки; Л - изучение процесса экструдирования сои и ее композиций с другими бобовыми культурами при использовании экструдеров различных марок и разработка рациональных режимов; разработка рецептов комбикормов и кормовых соевых концентратов с использованием обработанного зерна бобовых культур, исследование их качественных характеристик и питательности; зоотехническая оценка комбикормов и кормовых соевых концентратов, содержащих обработанное зерно бобовых культур на сельскохозяйственных животных и птице; ф - разработка технологической линии переработки зерна бобовых культур при производстве комбикормов и кормовых соевых концентратов. разработка технологического регламента и технических условий на продукцию для реализации технологии в производстве. Научная новизна работы

Изучено влияние тепловой обработки на антипитательные вещества и белковой комплекс кормовых гороха и бобов, вики, люпина перспективных сортов и выявлен наиболее эффективный способ повышения кормовой ценности данного зерна - экструдирование с пропариванием. Научно обоснованы режимы обработки, обеспечивающие инактивацию антипитательных веществ без ухудшения качества белка. ^ Исследован процесс экструдирования полножирной сои с применением экструдеров различных марок. Обоснована совместная переработки сои с другими бобовыми культурами, в частности с горохом, для использования в составе комбикормов.

Определены нормы ввода полножирной сои в рецепты комбикормов для цыплят-бройлеров, кур-несушек, молодняка свиней.

Практическая ценность

Разработана технология повышения кормовой ценности зерна бобовых культур за счет снижения активности антипитательных факторов.

Разработаны и апробированы рецепты комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур, и кормовых соевых концентратов для сельскохозяйственной птицы и молодняка свиней.

Установлены рациональные режимы процесса экструдирования гороха, кормовых бобов, пелюшки, вики, сои и ее композиций с другими бобовыми культурами.

Проведены зоотехнические испытания комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур, на птицефабрике «Гремколодезная» и в спецхозе «Вишневский», Воронежской области.

Основные результаты работы внедрены в цехе комбикормов спецхоза «Вишневский», Воронежской области; на заводе ООО «НПК «Белком», г. Курган, в производстве ООО «НПП «Экспро», г. Старый Оскол, Белгородской области.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на заседаниях Ученого совета Всероссийского научно-исследовательского института комбикормовой промышленности (г. Воронеж, 1992-2003 гг.), научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского аграрного университета им. К.Д. Глинки (1995:96 гг.), научно-практических семинарах и конференциях, проводимых во Всероссийском научно-исследовательском институте комбикормовой промышленности (20012005 гг.).

ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы и практические рекомендации.

1. Бобовые культуры перспективных сортов: горох Орловчанин, кормовые бобы Янтарные, пелюшка Орпелла, вика Орловская-84, соя Белгородская-48, люпин Ладный, содержащие от 20 до 35% белка и все незаменимые аминокислоты, целесообразно использовать в производстве комбикормов в качестве заменителя животного белка и соевого шрота при условии балансирования их по метионину и лизину.

2. Зерно бобовых культур выше названных сортов, за исключением люпина, обладает средним уровнем трипсин- и химотрипсинингибиторной активности, соя - высоким. В бобовых культурах обнаружены и количественно определены вещества токсического действия (цианогенные гликозиды в вике - 2,73 мг/100 г и алкалоиды в люпине - 0,06 % 0,67 %).

3. Средний уровень содержания антипитательных и токсических веществ в зерне гороха, пелюшки, вики и люпина предопределяет необходимость его специальной обработки, снижающей активность ингибиторов трипсина и химотрипсина и разрушающей структуру алкалоидов люпина. Высокий уровень содержания антипитательных веществ в сое требует обязательной ее обработки.

4. Сравнение различных способов тепловой обработки, используемых в комбикормовой промышленности, с точки зрения влияния на антипитательные факторы и белковый комплекс зерна гороха, пелюшки, вики, люпина и кормовых бобов показало, что наиболее эффективным является пропаривание и экс-трудирование.

5. Пропаривание зерна при давлении пара 0,15 - 0,25 МПа до влажности 16-18% и последующее экструдирование при температуре 110-125°С приводит к инактивации ингибиторов трипсина и химотрипсина на 70-80 %, незначительному росту атакуемости белков трипсином и повышению в 2,5-4 раза атакуемости углеводов амилазами.

6. Снижение активности ингибитора трипсина сои без ухудшения качества белка и сохранения допустимого уровня его растворимости достигается путем экструдирования ее при температуре 125-130°С. Данная температура обеспечивается применением в выходной головке экструдера фильеры с отверстием диаметром 3-4 мм.

7. Совместная переработка семян сои с бобовыми культурами в соотношении 1:1 повышает стабильность работы и производительность экструдера, позволяет получить кормовые соевые концентраты с низким уровнем антипитательных веществ при температуре обработки 125-135оС, которая достигается использованием в выходной головке экструдера фильеры с отверстием 4-5 мм.

8. Зоотехническая оценка показала повышение эффективности комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур. Ввод полножирной сои в состав комбикорма для цыплят-бройлеров, кур-несушек и молодняка свиней в количестве, соответственно, 15-25%, 15% и 10% взамен соевого шрота, растительного масла и, частично, рыбной муки обеспечивает повышение продуктивности животных и птицы, снижение затрат корма. Наибольшая эффективность получена в результате применения соевых концентратов.

9. Для промышленной реализации технологии переработки семян соевых бобов разработаны ТУ 9296-038-00932117-2004 «Соя полножирная кормовая. Технические условия» и ТУ 9296-039-00932117-2004 «Корм соевый. Технические условия», TP 00932117-01-2003 «Технологический регламент линии производства кормовых соевых продуктов».

10. Разработанная технология переработки сои позволит экономить дорогостоящее сырье животного происхождения, соевый шрот и растительное масло с получением прибыли в размере 2 млн. 129 тыс. рублей в год от реализации 3468 тонн кормового соевого концентрата. Использование комбикормов с полножирной соей обеспечит увеличение прибыли в размере 9 рублей на одного цыпленка-бройлера в год, с соевым концентратом - в размере 45 рублей на одну курицу-несушку или 99 рублей на одного поросенка.

1. Агре Д.И., Моисеев В.И. Желтый кормовой люпин и плодородные поч-вы.//Кормовые культуры, 1991.- № 2.- С.26-27.

2. Алексеев Е.К. Однолетние кормовые люпины.//М.:Колос, 1968. 264 С.

3. Бенкен И.И. и др. Активность ингибиторов трипсина и химотрипсина в семенах гороха// Бюл. ВИР, 1988,- Вып. 193.- С.37 40.

4. Бенкен И.И. и др. Белок и белковые ингибиторы пищеварительных протеиназ в семенах различных сортов нута.//Тр. по прикл. бот. ген. и сел., 1981 .-Том 70.-Вып. 3,- С. 3 -10.

5. Бенкен И.И. и др. Источники низкого содержания антипитательных веществ в семенах вики посевной.// Бюл. ВИР, 1989.- Вып. 193.- С. 67 70.

6. Бенкен И.И. Определение активности ингибиторов трипсина в семенах зерновых бобовых культур казеинолитическим методом.//Бюл. ВИР, 1982.- Вып. 121,-С. 65-70.

7. Бенкен И.И. Определение активности ингибиторов химотрипсина с использованием казеина в качестве субстрата.// Бюл. ВИР, 1983.- Вып. 136.-С. 74-78.

8. Бенкен И.И., Макашова Р.Х. Некоторые показатели питательной ценности кормового гороха.//Бюл. ВИР, 1977,- Вып. 3.- С. 77 80.

9. Богданов Г.А., Зверев А.И. и др. Справочник по кормам и кормовым добавкам.//Киев: Урожай, 1984. 248 С.

10. Боднар Г.В., Лавриненко Г.Т. Зернобобовые культуры.// М.:Колос, 1977256 С.

11. Бойко Л.Я., Каликина Т.Ф., Трунова Л.А. Эприн.//Мукомольно-элеваторная и комбимкормовая промышленность, 1986.- № 10.- С. 4243.

12. Бойко Л., Зоткин В., Трунова Л., Демченко Н. Получение кормовой полножирной сои на современных экструдерах,//Комбикорма, 2003.-№ 8.-С.

13. Бортников С. Эффективность использования полножирной экструдиро-ванной сои//Комбикорма,2005.- №1,- С.51,52. •

14. Вавилов П.А., Посыпанов Г.С. Бобовые культуры и проблема растительного белка.// М.-.Россельхозиздат, 1983.-256 С.15