автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии производства кормовой добавки из отходов пивоварения

На правах рукописи

Хетагуров Роман Асламбековнч

f

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ИЗ ОТХОДОВ ПИВОВАРЕНИЯ

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.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Калошина Елена Николаевна Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Двалишвшш Владимир Георгиевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мельников Евгений Михайлович доктор сельскохозяйственных наук, Первое Николай Григорьевич

Ведущая организация: ОАО Всероссийский научно-исследовательский

институт комбикормовой промышленности

Защита состоится "24" марта 2005 г в II20 на заседании Диссертационного Совета Д.212.148.03 при ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.11., ауд. 302

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 "22"февраля 2005

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

Подольская М.В.

&оь-ч ШОП

Актуальность темы.

В современных экономических условиях, производитель комбикормов поставлен перед необходимостью решать, среди прочих, задачи снижения себестоимости готовой продукции, при этом обеспечивая сохранение качественных характеристик кормов. Достижение поставленных целей возможно расширением ассортимента сырья, за счет использования отходов пищевой промышленности, в частности отходов пивоваренных предприятий.

Так, объем образования отходов, являющихся потенциальным вторичным сырьем (ВС), ежегодно в целом по России составляет около 3,0 млрд. т, значительная доля его образуется при переработке сырья в пищевой и перерабатывающей промышленности.

Основная часть вторичного сырья (около 70%) поставляется в сельское хозяйство в нативном виде, 10% которого до сих пор не используется. В результате недостаточного и нерационального использования ВС теряется более 2 млн. т кормовых единиц, 50 тыс. т (абсолютно сухих веществ) растительного белка и т.д. Большинство отходов, образующихся при переработке сельхозсырья, являются вторичными сырьевыми ресурсами (ВСР), их переработка позволяет получать огромное количество ценнейших продуктов без вовлечения новых источников сырья. Вместе с тем содержание сухих веществ в большинстве ВСР составляет 5...10% , они очень нестойки при хранении, быстро закисают, сбраживаются, теряя ценные компоненты и загрязняя окружающую среду. Хранение их в таком состоянии возможно без потерь только в течение 1...3 суток. Поэтому, безусловно, актуальным и необходимым является повышение степени и глубины переработки сырья, комплексности его использования, более полное извлечение'из него ценных компонентов с применением прогрессивных эколошчески безопасных технологий.

В рыночных условиях в связи с увеличением экономической самостоятельности предприятий и разрывом хозяйственных связей нарушились потоки информации о сырье, продуктах и отходах. Повышение же эффективности использования ВСР, возможно только при наличии полной и достоверной информации о них - о номенклатуре, классификации, наличии ресурсов вторичного сырья, качественных и количественных показателях, эффективных методах утилизации на основе передовых ресурсосберегающих технологий, разработанных в нашей стране и за рубежом, снижающих антропогенную нагрузку на окружающую среду и позволяющих успешно решать острые экологические проблемы.

В соответствии с этими задачами исследований в области техники и технологии являлось создание резерва сырья, за счет использования вторичного сырья пищевой промышленности, не уступающей по качеству продукции из первичного сырья, экономия первичного сырья за счет применения вторичного, создания новых видов продукции.

В данной работе осуществлена разработка технологии производства кормовой добавки из отходов пивоварения (ОПВ) и применение ее взамен зернового и других видов сырья.

Цели и задачи исследований.

Основной целью исследований было получение новой кормовой добавки из отходов пивоварения в сухом виде, изучение возмоэрикти ^^использования для

ЮС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1 БИБЛИОТЕКА 1 С.Петербург ¡а л I

оэ

расширения кормовой базы и сокращения традиционных видов сырья в рецептах при производстве комбикормов для сельскохозяйственных животных и птицы.

Для достижения цели предполагалось решение следующих задач:

• изучить химический состав отходов пивоварения и осуществить их выбор для создания кормовой добавки;

• обосновать процентное содержание компонентов кормовой добавки из отходов пивоварения;

• осуществить выбор ферментного препарата и изучить его воздействие на усвоение питательных веществ кормовой добавки из отходов пивоварения;

• обосновать рациональный способ и режим сушки кормовой добавки из отходов пивоварения;

• исследовать показатели качества и питательность новой кормовой добавки;

• рассчитать рецепты комбикормов для сельскохозяйственных животных и птиц на основе кормовой добавки из отходов пивоварения;

• провести зоотехническую оценку комбикорма с использованием новой кормовой добавки;

•разработать технологию производства кормовой добавки из отходов пивоварения;

•разработать технологический процесс производства кормовой добавки из отходов пивоварения;

• определить технико-экономические показатели технологии производство кормовой добавки из отходов пивоварения.

Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

Научная новизна работы.

Научно обоснован выбор составляющих компонентов кормовой добавки из отходов пивоварения.

Установлено оптимальное соотношение компонентов кормовой добавки из отходов пивоварения.

Обоснована необходимость применения фермента целлюлолитического действия Целловиридина ГЗх активностью 500±50 ед./г., оптимальная дозировка и продолжительность воздействия ферментного препарата Целловиридина ГЗх активностью 500±50 ед./г. Установлены пути интенсификации и снижения энергоемкости процесса сушки кормовой добавки из отходов пивоварения.

Найдены оптимальные режимы и метод сушки кормовой добавки из отходов пивоварения.

Практическая ценность.

Разработана технология получения кормовой добавки из отходов пивоварения, новизна которой подтверждена патентом РФ на изобретение №2218810 «Способ получения корма для сельскохозяйственных животных и птицы» от 05.03.2003.

Доказана возможность использования кормовой добавки из отходов пивоварения в рационах и рецептах комбикормов для различных видов и производственных групп сельскохозяйственных животных и птицы.

Рекомендовано применять для сушки кормовой добавки из отходов пивоварения сушилки барабанного типа.

»

Рис. 1 Структурная схема исследований

Апробапия работы.

Основные результаты исследований, выполненных автором, докладывались на Всероссийской научно-технической конференции-выставке с международным участием «Качество и безопасность сырья и продуктов питания» (Москва 2002г.), Юбилейной научной конференции, посвященной 80-летию специальности «Технология хранения и переработки зерна» (Москва 2002г.), Международной научно-практической конференции по проблеме: «Повышение конкурентоспособности животноводства и задачи кадрового обеспечения» (пос. Быково, Моск. обл. 2002г.), научно-практической конференции, посвященной 85-летию академика РАСХН А.П. Калашникова «Проблемы кормления сельскохозяйственных животных в современных условиях развития животноводства» (пос. Дубровицы Моск. обл. 2003г.)

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, современного состояния вопроса использования отходов пивоварения в качестве вторичного сырья (обзор литературы), экспериментальной части, технологической части, экономической части, выводов и практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на 146 странице машинописного текста, содержит 19 рисунков и 28 таблиц, а также приложения. Список литературы включает 122 отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Современное состояние вопроса использования отходов пивоварения в качестве вторичного сырья

В данном разделе представлена характеристика основных видов отходов пивоваренной промышленности, проанализированы способы переработки отходов пивоваренной промышленности, как вторичного сырья для перерабатывающей промышленности, в том числе в производстве комбикормов в мировой практике. Рассмотрены ферментные препараты применяемые в комбикормовой промышленности и их влияние на переваримость питательных веществ.

На основании проведенного анализа сформированы цели и задачи исследования

2. Экспериментальная часть

Исследования проводились в лабораториях кафедр МГУПП: «Хранение зерна и технология комбикормов», «Процессы и аппараты пищевых производств», «Энергетика теплотехнологии» и межкафедральной проблемной научно-исследовательской лаборатории «Физико-химических основ обработки пищевого и кормового растительного сырья», а также производственной лаборатории ОАО «Болшево хлебопродукт» и межотдельской исследовательской лаборатории «Физиологический двор» Всероссийского научно исследовательского института животноводства (ВИЖ).

2.1 Объекты и методы исследований

При проведении исследований использовали такие отходы пивоварения как: пивная дробина, солодовые ростки, пивные дрожжи, полученные с пивзавода «Бадаевский», пивоварни «Москва - Эфес» и ОАО «Останкинский пивзавод», кормовая добавка из отходов пивоварения, комбикорм-концентрат К-81,

комбикорм-концентрат К-81 содержащий кормовую добавку из отходов пивоварения, молодняк овец, фистулированный крупно-рогатый скот.

В работе применялся отечественный ферментный препарат Целловиридин ГЗх активностью 500±50 ед./г.

Отбор проб сырья и готовой продукции осуществляли по ГОСТ 13496.0 - 80, 13586.3-83,27668-88,13979.0-86, 51419-99.

Физические показатели сырья и готовой продукции изучали общепринятыми методами: влажность по ГОСТ 13496.3-92, органолептические показатели, объемная масса и угол естественного откоса по ГОСТ 28254-89, сыпучесть, коэффициенты внутреннего и внешнего трения.

Химические и биохимические анализы показателей: содержание сырого протеина, сырой клетчатки, сырого жира, сырой золы, кальция, фосфора, натрия -проводили стандартными методами по ГОСТам: Р-51417-99, 13496.2-91, 26226-95, 26570-95,26657-97,13496.2-91.

Расчет питательности отходов пивоварения и кормовой добавки в овсяных кормовых единицах осуществляли по данным химического состава корма и величине жироотложения. Содержание обменной энергии определяли расчетным путем.

Переваримость питательных веществ кормовой добавки определяли методом «in situ».

Для исследования кинетики конвективной сушки дисперсных материалов в тонком слое, использовалась разработанная кафедрой «Энергетика теплотехнологии» МГУ 1111 экспериментальная сушильная установка, схема которой представлена на рисунке 2. В качестве сушильного агента использовали воздух из помещения лаборатории, подогреваемый в калорифере.

М 1 — сушильная камера; 2 - воздуховод; 3

7 ßys - калорифер; 4 - колено; 5,8,10 -

лабораторный автотрансформатор; 6 -платинородий-платиновая термопара; 7 - парогенератор; 9 - вентилятор; 11-патрубок; 12 - двухпозиционный клапан; 13 - реверсивный электропривод; 14 -сетки; 15 - аспирационный психрометр; 16,17 - «сухие» храмелькапелевые термопары; 18,19-«мокрые» храмелькапелевые термопары; 20 — храмелькапелевая термопара; 21 -датчик; 22 - крышка; 23 автоматический многоканальный потенциометр; 24 - диафрагма; 25 -манометр; 26 - вольтметр; 27 - весы; 28 - отводящий патрубок; 29 - задвижка.

Рис. 2 Схема экспериментальной установки

Определение коэффициента сопротивления относительному сдвту слоев исследуемых образцов кормовой добавки осуществляли по методике, разработанной профессором В.В. Гортинским.

Расчет рецептов комбикормов на ЭВМ проводили путем решения задач линейного программирования с использованием симплекс-метода.

Зоотехнические исследования проводились по методике в соответствии с рекомендуемыми нормами.

Экспериментальные данные обрабатывали общепринятыми статистическими методами.

Выработку опытной партии комбикорма осуществляли на ГП «Бесланский комбинат хлебопродуктов».

Кормовая добавка из отходов пивоварения была произведена на экспериментальном участке ПНИЛ «Физико-химических основ обработки пищевого и кормового растительного сырья». Экспериментальный участок включает в себя: смеситель (вместимостью 5 кг.), барабанную сушилку (производительностью 5 кг/ч), платформенные весы.

2.2 Результаты и обсуждение проведенных исследований.

На основании данных литературы по этой тематике, нами были проанализированы свойства и химический состав отходов пивоварения и выявлены наиболее перспективные, к ним относятся такие отходы пивоварения, как пивная дробина, солодовые ростки и пивные дрожжи. Все они отличаются высоким содержанием сырого протеина: так в пивной дробине содержится 22 - 28% (при влажности 12 -14%), в солодовых ростках до 25 - 30% (при влажности 10-11%), в пивных дрожжах до 50 - 60%, при чем содержатся практически все аминокислоты, в том числе, и незаменимые. Помимо этого, эти отходы имеют низкую цену. Но следует отметить имеющиеся недостатки, так солодовые ростки и пивные дрожжи имеют горький вкус и в чистом виде неохотно поедаются животными, поэтому их следует смешивать с другими кормами. Пивная дробина имеет высокую влажность до 85 - 88%, что обуславливает небольшие сроки хранения, летом не более суток, зимой не более 1,5 - 2-х.

В работе проводилось изучение именно этих видов отходов и кормовой добавки полученной из смеси этих отходов, а также исследовалась возможность использования новой кормовой добавки из отходов пивоварения для производства комбикормов.

2.2.1 Изучение химического состава отходов пивоварения

В таблице 1 представлен средний химический состав, полученный в результате изучения отходов пивоварения выбранных для разработки кормовой добавки.

Анализ аминокислотного состава, представленного в таблице 1, показывает, что исследуемые отходы пивоваренных заводов содержат большой спектр заменимых и незаменимых аминокислот, в том числе: лизин, метионин, валин и другие, что подтверждает высокую питательную ценность этих отходов и целесообразность их применения в производстве комбикормов.

Наибольшей ценностью по содержанию питательных веществ обладают пивные дрожжи. Состав и содержание незаменимых аминокислот пивных дрожжей, подобен сырью животного происхождения.

Таблица 1

Химический состав отходов пивоварения_

№ п/п Наименование показателей Наименование сырья

Пивгаядобияа Сонодовыерпстки Пивные дрлмвки

1 Влажность, % 14 10 8

2 Массовая доля сырого протеина, % 25,6 30 50

3 Массовая доля сырого жира, % 7,7 2 3

4 Массовая доля сырой клетчатки, % 17,6 14 0,7

5 Массовая доля сырой залы, % 4,5 8 7

б Массовая доля кальция, % 0,441 0,196 0,326

7 Массовая доля фосфора, % 0,828 0,62 0,283

8 Массовая доля натрия, % . 0,051 -

9 Массовая доля калия, % ■ 1,78 -

10 Массовая доля магния, % - 0,12 -

11 Массовая доля кремния, % - 0,09 -

12 Железо, мг/кг 230-500 - 560

13 Марганец, мг/кг 20-60 - 80

14 Медь, мг/кг 19-80 - 64

15 Цинк, мг/кг 110-120 - 109

16 Йод, мт/кг 0,1 .

17 Молибден, мг/кг и - -

18 Кобальт, мг/кг 0,07-0,2 - -

Аминокислоты % от общего кол-ва белка

19 Пролин - 2,4 4,9

20 Серии 3,2 2,6 2

21 Треонин 3,2 3,5 4,9

22 Триптофан - Следы 1,3

23 Тирозин 2,2 2,8 4

24 Валин 4,4 5,2 6,5

25 Лизин 4,6 6,1 10

26 Алании 4,8 5,5 6

27 Аргинин 4,3 5,4 7

28 Аспарагиновая кислота - 2,2 15,3

29 Цисгин - Следы Следы

30 Глютаминовая кислота - 3,4 14,4

31 Глицин 4,7 5 5,9

32 Гистидин 2,1 2,1 23

33 Иэояейцин 3,1 3,9 4,9

34 Лейцин 73 7,5 83

35 Метионин 1,5 1,6 1,3

36 Фенипаланин 4,5 4,7 4,9

Витаминный состав пивных дрожжей представлен в основном витаминами группы В (1*10 " 9 кг на 1 г. сухих пивных дрожжей): Тиамин (В,) - 125-150, Рибофлавин (В2) - 45-50, Никотиновая кислота (РР) - 400-500, Пантотеновая кислота - 100-125, Биотин (Н) - 1,1-1,5, Пиридоксин (В6) - 40, Холин (В4) - 35004000, Инозит-4500.

2.2.2 Определение питательности отходов пивоварения в овсяных кормовых единицах и обменной энергии По полученным данным химического состава отходов пивоварения были рассчитаны константы жироотложения, а также питательность в овсяных кормовых единицах (КЕД) и обменной энергии (ОЭН). Результаты представлены в таблице 2.

Из данных таблицы 2, видно, что каждый вид отходов пивоварения содержит все питательные вещества, по которым оценивают кормовую ценность сырья комбикормов. При этом содержание кормовых единиц находится в пределах от 0,75 до 1,36 наибольшее значение в пивных дрожжах. Содержание обменной энергии находится в пределах от 8462 до 9653 кДж и наибольшее значение в солодовых ростках.

Таблица 2

Наименование отходов пивоварения Белок, г ь 6. я N Клетчатка и л и « и о- Вы * « г В" . ч 'Щ 1* % 4 М СЦ § И * № Р* О *

Солодовые ростки 300 20 140 420 0,196 0,62 0,051 - 0,89 9653

Пивная дробина 256 59 160 405 0,441 0,828 - 7,32 Следы 0,75 8692

Пивные дрожжи 500 30 7 350 0,326 0,285 - 10 1,3 1,36 8462

Такой показатель как клетчатка, присутствует в наибольшем количестве в пивной дробине - 16%, а в пивных дрожжах ее всего 7%. Используя данные виды отходов пивоварения при формировании кормовой добавки, учитываются все питательные вещества присутствующие в них, однако в основных отходах (пивной дробине и солодовых ростках) содержится значительное количество клетчатки, что может вызвать снижение усвоения питательных веществ сформированной кормовой добавки.

Для повышения усвоения питательных веществ создаваемой кормовой добавки из отходов пивоварения целесообразно использовать современные методы, к которым относится обработка кормовых средств с высоким содержанием труднопереваримых веществ, ферментами целлюлозолитического действия.

2.2.3 Определение оптимального состава кормовой добавки из отходов пивоварения с целью применения в комбикормах

Как уже отмечалось ранее, каждый из отходов имеет ряд своих достоинств и недостатков. В тоже время в сочетании друг с другом, эти отходы могут создавать высокопитательный корм с повышенным содержанием протеина и имеющий невысокую себестоимость.

В связи с этим, рассматривая возможность ввода выбранных отходов пивоварения в состав кормовой добавки, были проанализированы следующие диапазоны присутствия в готовой смеси пивной дробины в количестве от 40 до 60%, солодовых ростков от 35 до 55%, а содержание пивных дрожжей не варьировалось, и было равно во всех смесях - 5%. Такой выбор доли каждого компонента обусловлен, во-первых, содержанием исходной влажности, во-вторых содержанием питательных веществ и особенно белка, в-третьих, объемами этих отходов образуемых на пивзаводах. Наибольшие объемы приходятся на пивную дробину, они составляют до 35% от объема готового пива, солодовые ростки 4%, а пивные дрожжи - 1%. В результате подбора составляющих из отходов пивоварения были сформированы смеси из пивной дробины, солодовых ростков и пивных дрожжей, взятых в соотношениях соответственно:40:55:5; 50:45:5; 60:30:5. При этом были определены все показатели питательности этих смесей.

При выборе конкретной смеси, руководствовались наличием в ней наибольшего содержания сырого протеина, как наиболее ценного питательного вещества, который в дальнейшем позволит широко использовать разрабатываемую кормовую добавку в производстве комбикормов для разных видов сельскохозяйственных животных и птиц.

Так содержание сырого протеина в анализируемых смесях отходов пивоварения соответственно равнялось: 27,64%, 28,3%, 27,96%. Таким образом, наибольшее значение сырого протеина находится в кормопродукте с процентным соотношением пивной дробины, солодовых ростков и пивных дрожжей - 50:45:5%.

Питательность этой кормовой смеси с учетом обменной энергии и кормовых единиц, приведена в таблице 3.

Таблица 3

Питательность кормовой добавки из смеси отходов пивоварения (50: 45: 5)

Показатели питательности Единицы измерения Значения

Обменная энергия кал (100) 220,4

Кормовые единицы - 82

Массовая доля сырого протеина % 28

Массовая доля сырой клетчатки % 15,14

Массовая доля сырого жира % 4,6

Массовая доля лизина % 0,416

Массовая доля мегионина % 0,065

Массовая доля кальция % 0,325

Массовая доля фосфора % 0,707

Массовая доля натрия % 0,023

Из представленных показателей питательности выбранной кормовой добавки из отходов пивоварения (таблица 3) видно, что данная смесь содержит все необходимые питательные вещества, однако содержание клетчатки равное 15,14% - значительное и естественно снижает питательную ценность этого корма.

Для повышения питательности кормовую добавку из отходов пивоварения подвергали обработке ферментным препаратом.

Из ферментных препаратов применяемых в комбикормовой промышленности, было решено использовать именно Цеяловиридин ГЗх, так как он обладает следующими достоинствами:

Во-первых, препарат Целловиридин ГЗх абсолютно безвреден для животных и человека, совместим с любыми биологически активными веществами, и другими компонентами премиксов, не оказывает побочного действия на организм животных.

Во-вторых, добавление Целловиридина ГЗх в корм обеспечивает:

• доступность крахмала, протеина и жира для воздействия ферментов пищеварительного тракта;

• улучшение переваримости питательных веществ и всасывание их в тонком отделе кишечника;

• компенсацию дефицита пищеварительных ферментов на ранних стадиях развития и при стрессе, когда выработка собственных ферментов лимитирована.

В-третьих, внесение Целловиридина ГЗх в корм обеспечивает разрушение труднодоступных полисахаридов до усвояемых организмом животных веществ: моно- и дисахаридов.

В-четвертых, целлюлозно-глюканазно-ксилазный ферментный комплекс Целловиридина ГЗх, в отличие от известных ферментных препаратов, в значительно меньшей степени ингибируется моно- и дисахаридами. Это свойство имеет большое значение, потому что ингибирование ферментов продуктами гидролиза служит препятствием к глубокому разрушению клетчатки и других некрахмалистых полисахаридов.

И главное, всеми выше перечисленными достоинствами обладают и многие другие ферментные препараты, но только Целловиридин ГЗх сочетает в себе высокую эффективность при низкой цене.

Режимы обработки были выбраны на основании проведенных ранее исследований по действию данного фермента на углеводный комплекс зерна и зернопродуктов, продолжительность обработки 2 часа, температура 20°С, концентрация фермента 0,5%

В таблице 4 приведены значения питательности кормовой добавки из отходов пивоварения, подвергнутой обработке Целловиридином ГЗх.

Таблица 4

Питательность кормовой добавки из смеси отходов пивоварения (50:45: 5) обработанного Целловиридином ГЗх 500±50 (с=0,5%)_

Наименование показателей питательности Единицы измерения Значения

Обменная энергия кал (100) 241

Кормовые единицы 84

Массовая доля сырого протеина % 28,3

Массовая доля сырой клетчатки % 5,9

Массовая доля сырого жира % 5,42

Массовая доля лизина % 0,721

Массовая доля метионина % 0,294

Массовая доля кальция % 0,343

Массовая доля фосфора % 0,745

Массовая доля натрия % 0,051

Анализ представленных данных по питательности кормовой добавки из смеси отходов пивоварения, прошедшей ферментативный гидролиз, показывает, что происходит снижение содержания клетчатки по сравнению с исходными данными с 15,14% до 5,9%, т.е. на 9,24%, что составляет почти 40%. Также существенное снижение содержания клетчатки в конечном итоге должно повысить усвоение питательных веществ кормовой добавки. Окончательное подтверждение повышения питательности данной кормовой добавки можно сделать при изучении непосредственно при откорме животных, при исследовании переваримости питательных веществ этими животными. В связи с этам, далее была изучена переваримость кормовой добавки из отходов пивоварения.

2.2.4 Изучение переваримости кормовой добавки из отходов пивоварения Определение переваримости корма осуществлялось методом «in situ». Эксперимент проводился следующим образом: пробы кормопродукта массой 8г.

помещали в предварительно взвешенный и пронумерованный мешочек, затем мешочки закладывали через фистулу в рубец животных (крупно рогатый скот). Одновременно в рубец каждого животного помещали до 6 мешочков. Инкубацию (процесс переваривания) вели в течение б часов.

При изучении процесса усвоения питательных веществ подвергали инкубации параллельно 3 пробы (в трех повторностях) кормовой добавки из отходов пивоварения: без фермента и с ферментом Целловиридином ГЗх концентрацией 0,25 и 0,5%.

По истечении 6 часов образцы извлекались из желудка животных и анализировались на содержание сырого протеина (СПР), сырой клетчатки (СКЛ), сырой золы (СЗ).

Результаты проведенного исследования по изучению усвоения животными сырого протеина, представлены в таблице 5.

Контрольный образец (№1) относится к исходной кормовой добавке не прошедшей обработку ферментом.

Таблица 5

Переваримость кормовой добавки из отходов пивоварения._

№ Образец Массовая доля усвоения, % Прирост усвоения, %

. СПР СКЛ СЗ СПР СКЛ СЗ

1 Кормовая добавка из ОПВ 44,8 10,95 53,49 ■ - -

2 Кормовая добавка из ОПВ+Целловеридин ГЗх 0,25% 62,10 16,28 59,30 17,22 5,33 5,81

3 Кормовая добавка из ОПВ+Целловеридин ГЗх 0,50% 63,18 17,85 60,47 18,30 6,90 6,98

Таким образом, из результатов изучения переваримости кормовой добавки из отходов пивоварения, можно сделать вывод, что ввод ферментного препарата Целловиридина ГЗх значительно влияет на переваримость и усвоение изученных питательных веществ (сырого протеина, сырой клетчатки, сырой золы) кормовой добавки из отходов пивоварения. При чем при дозировке ферментного препарата в количестве 0,5% прирост усвоения сырого протеина составил 18,3%, сырой клетчатки - 6,9%, сырой золы - 6,98%, что выше, чем при дозировке 0,25%.

2.2.5 Исследование физических свойств отходов пивоварения и новой кормовой добавки

Знания о физических свойствах сырья, компонентов применяемых в производстве комбикормов позволяют решать вопросы, связанные с технологией и процессами переработки и ввода их в комбикорма.

В связи с этим были изучены показатели, характеризующие физические свойства кормовой добавки го отходов пивоварения и отдельных компонентов: крупность, объемная масса, угол естественного откоса и коэффициент внутреннего трения. Определение физических свойств производилось в высушенных образцах. Результаты этих исследований представлены в таблице 6.

Анализ полученных результатов изучения физических свойств выявил, что пивная дробина в сравнении с солодовыми ростками имеет большую крупность, выше объемную массу, меньше угол естественного откоса и ниже коэффициент внутреннего трения, т.е. солодовые ростки имеют низкие показатели сыпучести.

Таблица 6

Физические свойства отходов пивоварения и кормовой добавки_

Наименование показателей Единицы нзм. Значения

Пивная дробина Солодовые ростки Кормовая добавка

Влажность % 14 10 14

Крупность мм 3,48 1,40 4,20

Объемная масса г/л 311 133 486

Угол естественного откоса гр,° 29,0 33,3 33,0

Коэффициент внутреннего трения - 0,36 0,50 0,38

Соединение этих продуктов в кормовую добавку в сочетании с пивными дрожжами приводит к повышению крупности и объемной массы, что имеет важное значение для технологии комбикормов.

Угол естественного откоса почти одинаков у кормовой добавки и солодовых ростков и составляет 33°.

По показателю «угол естественного откоса» все изученные образцы можно отнести к хорошо сыпучим компонентам.

2.2.6 Исследование процесса конвективной сушки отходов пивоварения и

кормовой добавки

В работе проводились исследования кинетики сушки пивной дробины и новой кормовой добавки из отходов пивоварения с ферментом и без ферментов, с различными температурными режимами.

При этом температура варьировалась в диапазоне 80...120°С, с интервалом 20°С. Объектами сушки являлись пивная дробина, кормовая добавка из отходов пивоварения и кормовая добавка из отходов пивоварения с ферментом Целловиридином ГЗх (с = 0,5% активностью 500±50 единиц).

Значения начальной влажности (Wo) зависели от состава исходного образца. Так при использовании только пивной дробины начальная влажность составила Wo = 73,4%, а начальная влажность кормовой добавки из ОПВ и кормовой добавки из ОПВ с ферментом Целловиридином ГЗх равнялась Wo= 63%. Скорость сушильного агента (Vc „,) оставалась неизменной и составляла Vc a. = 1 м/с.

На основе полученных экспериментальных данных были построены кривые сушки W* = fl[t) и методом графического дифференцирования - кривые скорости сушки dW° /dt = fíW1) при разной температуре сушильного агента.

Было выявлено, что при повышении температуры сушильного агента, происходит снижение продолжительности сушки и увеличение скорости сушки. На рисунках 3 и 4 представлены кривые сушки и кривые скорости сушки пивной дробины, кормовой добавки из отходов пивоварения и кормовой добавки из отходов пивоварения с ферментом Целловиридином ГЗх 500±50 ед. и концентрацией 0,5%, при температуре сушильного агента tc a.=120°C.

Можно заметить, что при сушке пивной дробины скорость сушки в первый период была самая высокая и равнялась 114 %/мин. Такая высокая скорость сушки объясняется тем, что у пивной дробины высокая начальная влажность и много свободной и легко удерживаемой влаги, которая быстро испаряется. Однако первая критическая влажность наступает уже при влажности W^ 160%.

Продолжительность сушки пивной дробины при температуре сушильного агента 120°С составила 16 минут. При сушке кормовой добавки из отходов пивоварения скорость сушки в первый период равнялась 93%/мин, а критическая влажность наступала при влажности = 120%, продолжительность сушки составила 15 минут.

300

#

£ 250

200

£ 150 о а и

й 100

ЕС

S 50

к

CQ

о

*

* - Г-****' г -f " *' к

i - • < , < '1*'? 1 h J.

( ч.

1 - Пивная дробина

2 - Кормодобавка изОПВ

3 - Кормодобавка из ОПВ+фермент

0

2 4 6 8 10 12 14 16 18 Продолжительность сушки т, мив

Рис. 3 Сравнение кинетики сушки пивной дробины, кормовой добавки из отходов

пивоварения и кормовой добавки из отходов пивоварения с ферментом, при

температуре сушильного агента ^ а=120°С.

1 - Пивная дробина

2 - Кормодобавка изОПВ

3 - Кормодобавка из ОПВ+фермент

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Влажность Wc, %

Рис. 4 Сравнение скорости сушки пивной дробины, кормовой добавки из отходов пивоварения и кормовой добавки из отходов пивоварения с ферментом, при температуре сушильного агента 1сл.=120°С.

Приведенные кривые также демонстрируют, что влияние фермента Целловиридина ГЗх вызывает снижение продолжительности сушки и повышение скорости сушки кормовой добавки из отходов пивоварения, что связано, по-видимому, с изменением формы связи влаги с сухим веществом, за счет воздействия фермента. Так скорость сушки в первый период равнялась 104%/мин, критическая влажность - 97%, а продолжительность сушки составила 11 минут. Потребное время для высушивания до критической влажности сокращается на 25%, что снижает энергозатраты на ее производство.

Таким образом, использование фермента Целловиридина ГЗх 500±50 ед./г, концентрацией 0,5% вызывало снижение энергии связи влаги с сухим веществом и сокращение продолжительности сушки.

2.2.7 Расчет рецептов комбикормов с использованием кормовой добавки из отходов пивоварения

В работе была проведена оптимизация 9 рецептов комбикормов для различных видов и производственных групп с/х. животных и птицы. Для оптимизации использовался симплекс - метод, применяемый при решении стандартных задач линейного программирования.

В таблице 5 приведены оптимизированные рецепты ПК-6, К-60(3), К-81.

Таблица 5

Рецепты базовых и оптимизированных (с вводом кормовой добавки из отходов

пивоварения) комбикормов.

Наименование сырья ПК-6 К-60(3) К-81

Базов. Опт. Базов. Опт. Базов. Опт.

Кукурузе 20 20 22,5 15

Пшеница 36,5 30 25 15

Ячмень 13 - 17 12,5

Овес 8 - 18 18

Просо 14 14

Отруби шпен. 15 - 13,5 13,5

Шрот подсоли. 12 3

Шрот соевый 16 14 19 10

Мука мясная 2К 2,5 3

Дрожжи 5 - 3,5 - 4 -

Молоко 7 7

Фосфат 2 2 2 1

Соль 3 0,5 1 1 1 0,5

Жир 3 3

Мука травяная 10 -

Меласса 3 3

Премикс П5-1 1 1

ПремиксПбО-бОМ 1 1

Премикс П81-1 1,5 1,5

Кормовая добавка - 28,5 - 53 - 29

Цена, руб. 6507 5835 5804 4505 5037 4458

Из данных таблицы 5 видно, что в результате проведенной оптимизации ввод кормовой добавки из отходов пивоварения позволяет частично или полностью заменять такие виды сырья как зерновое и высокобелковое сырье.

Ввод зернового сырья снизился в комбикормах: ПК - 6 на 28%; К - 60(3) на 45,9%; К - 81 на 9,8%, при этом стало возможно сокращение ввода следующих видов зерна: кукуруза, ячмень, овес, и др.

Ввод высокобелкового сырья снизился в комбикормах: ПК - 6 на 27,7%, К -60(3) на 55,6%; К - 81 на 60,9%. В перечисленных комбикормах вывели: шрот подсолнечный, шрот соевый, муку мясную, муку рыбную, дрожжи.

Такие изменения в составе рецептов комбикормов произошли в результате ввода кормовой добавки из отходов пивоварения в количестве: ПК-6 - 28,5%; К-60(3) — 53%; К-81 -29%.

На содержание минерального сырья, ввод отходов пивоварения существенно не влиял.

Замена зернового и высокобелкового сырья на кормовую добавку из ОПВ в состав комбикормов заметно снизила себестоимость комбикормов: ПК - 6 на 672 руб./т.; К - 60(3) на 1299 рубУт.; К - 81 на 579 рубЛ.

В таблице 6 приведены показатели питательности базовых и оптимизированных (с вводом кормодобавки из отходов пивоварения) комбикормов.

Таблица 6

Показатели питательности комбикормов._

Показатели питательности ПК-6 К-60(3) К-81

Базовый Оптим. Базовый Оптим. Базовый Оптим.

Обменная энергия, кал 305 302

Кормовые единицы 108 98 94,6 92,7

Сырой протеин, % 17,7 20,6 17,9 22,3 17,8 18,9

Сырая клетчатка, % 3,5 4,1 4,8 4,6 11,0 7,5

Лизин, % 0,99 0,90 0,96 0,79

Метионин, % 0,52 0,46 0,51 0,38

Кальций, % 0,44 0,47 0,90 0,93 1,04 0,59

Фосфор, % 0,57 0,65 0,91 0,94 0,91 0,80

Натрий, % 1,38 0,37 0,59 0,51 0,64 0,35

Анализируя данные таблицы 6 можно сделать вывод, что ввод кормовой добавки из отходов пивоварения, существенно не влияет на показатели питательности, они находятся в пределах регламентируемых норм. А некоторые показатели, как, например, содержание сырого протеина в оптимизированных комбикормах даже превосходят базовые. Например, в рецепте ПК-6 произошло увеличение содержания сырого протеина с 17,7 до 20,6%, в комбикорме К - 60(3) с 17,9 до 22,3%.

2.2.7 Зоотехнические исследования по откорму животных с использованием отходов пивоварения.

Проведенные исследования подтверждают целесообразность применения кормовой добавки в комбикормовом производстве, при чем наиболее желательно является использование кормодобавки с добавлением ферментного препарата Целловиридина ГЗх в количестве 0,5% для повышения питательности. Для подтверждения этого, были проведены зоотехнические исследования по откорму животных. В качестве объекта был выбран молодняк овец 4-х месячного возраста.

Работа по откорму молодняка овец проводилась в условиях физиологического двора ВИЖа в г. Подольске. Эксперимент длился в течение 3-х месяцев. Было

отобрано 15 голов 4-х месячных баранчиков и сформировано 3 группы по 5 голов. Средняя масса молодняка овец в первой группе на начало откорма составляла 33,4 кг, во второй группе - 32,98 кг, в третьей группе - 33,0 кг. Первой группе овец скармливали базовый рецепт комбикорма-концентрата К-81. Для откорма второй 1руппы использовался оптимизированный рецепт с вводом кормовой добавки из отходов пивоварения. Состав комбикорма-концентрата К-81 приведен в таблице 5. Откорм третьей группы животных проводился комбикормом с добавлением кормовой добавки из отходов пивоварения с вводом фермента Целловиридина ГЗх в количестве 0,5% с активностью 500±50 ед./г.

В течение всего срока зоотехнических исследований фиксировали через каждый месяц изменение массы тела каждого животного. Полученные результаты представлены в таблице 7.

Таблица 7

Приросты массы тела баранчиков по месяцам откорма, кг._

Группа Прод олжительность откорма, мес.

1 2 3

1 3,14 8,24 10,6

2 2,8 6,56 9,48

3 3,1 7,74 10,84

По данным таблицы 7 были построены графики динамики приростов массы тела баранчиков за исследованный период откорма (рис. 5).

к

я

&

ко 3

а.

С

-1 группа •2 группа -3 группа

0 12 3

Продолжительность откорма, мес

Рис.5 Динамика приростов массы тела баранчиков Результаты балансового опыта.

Для проведения балансового опыта использовали тех же животных, отбирая 9 баранчиков и формируя из них 3 группы по 3 головы в каждой

При этом изучали влияние ввода в рацион животных комбикорма-концентрата К-81 с вводом кормовой добавки из отходов пивоварения, а также использование ферментного препарата Целловиридина ГЗх, активностью 500±50 ед., концентрацией 0,5%, на переваримость сырого протеина, сырой клетчатки, сырого жира, и безазотистых экстрактивных веществ.

По полученным результатам по переваримости питательных веществ рационов баранчиков, были рассчитаны коэффициенты переваримости, которые приведены в

таблице 8. В этой таблице даны коэффициенты переваримости сухого и органического вещества, сырого протеина (СПР), сырой клетчатки (СКЛ), сырого жира (СЖ), безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) и их средние значения по группам.

Коэффициент переваримости равен отношению количества переваренного вещества к общему содержанию данного вещества в корме, умноженного на 100. Чем выше этот показатель, тем больше питательных веществ корма усвоено животным.

Таблица 8

Группа Сух. в-во Орг. в-во СПР СЖ СКЛ БЭВ

1 64,2 66,9 73,3 64,0 55,5 67,7

г 62,6 65,2 71,8 58,9 54,2 67,7

3 63,7 66,1 72,9 63,4 54,6 68,3

Для наглядного анализа полученных результатов по коэффициентам переваримости была построена диаграмма (рис. 6).

■ 1 группа

■ 2 группа О 3 группа

СПР СЖ СКЛ БЭВ

Рис. 6 Коэффициенты переваримости питательных веществ рационов животных

Как видно из полученных данных, при кормлении животных комбикормом с вводом кормовой добавки из отходов пивоварения по сравнению с контролем наблюдается некоторое снижение коэффициентов переваримости питательных веществ рационов. Это относится к сырому протеину, сырой клетчатке и сырому

жиру, коэффициенты переваримости уменьшились на 1,5%, 1,3% и 5,1% соответственно, при этом переваримость безазотистых веществ не изменилась.

Использование ферментного препарата Целловиридина ГЗх активностью 500±50 единиц, в количестве 0,5%, позволяет повысить коэффициенты переваримости питательных веществ по сравнению с комбикормом, содержащем кормовую добавку из отходов пивоварения и приблизиться к контролю.

Таким образом, можно сделать вывод, что ввод кормовой добавки из отходов пивоварения, проводимый даже при сбалансированности кормов по питательности - снижает переваримость питательных веществ рационов. Такое снижение коэффициентов переваримости можно объяснить тем, что пивная дробина

содержит питательные вещества в такой форме, которые плохо усваиваются животными.

Использование же ферментного препарата Целловиридина ГЗх активностью 500±50 ед., кони. 0,5% в кормовой добавке из отходов пивоварения повышает усвоение питательных веществ рационов животных.

3. Технологическая часть.

Полученные результаты исследований по созданию кормовой добавки из отходов пивоварения послужили основанием для разработки структурной схемы ее производства.

Структурная схема производства кормовой добавки из отходов пивоварения, включает в себя (рис 7): приемку сырья, подготовку сырья, дозирование и

смешивание компонентов, обработку

Приемка сырка

Подготовка сырья

Дозирование

Спешивание Ншн

1 1

■

Отяежха Т-2часа

1 *

Сушка 1=20 мян

смеси ферментным препаратом с последующей отлежкой, конвективную сушку, отпуск готовой продукции (вариант I).

Дозирование фермента

Рис. 7 Структурная схема производства кормовой добавки из отходов пивоварения.

П ИЯ|ИИН1

отпуск готовой продукция

При создании кормовой добавки возможно (вариант II) исключение периода 2-х часовой отлежки, необходимой для воздействия ферментного препарата. В этом случае последующая сушка должна осуществляться при мягких режимах с пониженной температурой (температура нагрева кормовой добавки до 60°С), что связано с сохранением активности фермента. При этом воздействие фермента на повышение усвоения питательных веществ кормовой добавки будет проходить непосредственно в желудке животного. Такое решение с одной стороны приведет к удлинению продолжительности сушки и снижению производительности сушильного оборудования, с другой стороны несоблюдение температурного режима сушки может вызвать снижение активности фермента, что негативно скажется на продуктивности животных. В связи с вышесказанным I вариант структурной схемы производства кормовой добавки из отходов пивоварения является наиболее

эффективным и рекомендуется его использовать при разработке технологической схемы.

Кроме того, производство кормовой добавки по I варианту целесообразнее осуществлять непосредственно на пивоваренных предприятиях, что позволит наладить безотходное производство и получать предприятиям дополнительную прибыль, что также максимально сократит продолжительность периода до сушки кормовой добавки и предупредит возможную порчу сырого продукта.

Разработанная структурная схема послужила основанием для создания технологической схемы производства кормовой добавки из отходов пивоварения (рис.8).

Рис. 8 Технологическая схема производства кормовой добавки из отходов

пивоварения

Согласно разработанной технологии производства кормовой добавки из отходов пивоварения, получение кормовой добавки осуществляется следующим образом. Пивная дробина из варочного цеха влажностью 80 - 88% и поступает для предварительного обезвоживания в шнековый либо каныжный пресс 1, где по выходу отжатая дробина имеет влажность около 60%. Затем отжатая дробина, солодовые ростки и пивные дрожжи дозируются на объемных дозаторах непрерывного действия 2. Параллельно взвешивается фермент (Целловиридин ГЗх активностью 50(Ьь50 единиц, концентрация 0,5%). Все слагаемые компоненты кормовой добавки подаются в смеситель периодического действия 3, где смешиваются и полученная смесь поступает через промежуточную емкость 4, где осуществляется отлежка с целью воздействия фермента, в барабанную сушилку 5, где сушатся до влажности 10 - 12%.

Полученную кормовую добавку из отходов пивоварения, можно использовать как компонент на любом комбикормовом заводе, так как она поступает в сухом рассыпном виде. Рекомендуется направлять ее в технологии производства по линии кормовых продуктов пищевых производств, размещать в существующих емкостях и подрабатывать в технологическом процессе на существующем оборудовании, т.е. на комбикормовых заводах не требуется дополнительного оборудования для использования кормовой добавки из отходов пивоварения.

4. Экономическая часть Экономическая целесообразность использования отходов пивоваренных заводов очевидна, в первую очередь, вследствие их высокой питательной ценности, во-вторых, отходы пивоварения в настоящее время не находят применения на комбикормовых предприятиях, в силу небольших сроков хранения. Придание этим продуктам товарных форм с большим сроком хранения при неизменных качественных характеристиках, позволит повысить рентабельность производства. В-третьих, увеличивается номенклатура выпускаемой продукции, расширяется кормовая база комбикормовых заводов И, наконец, решаются вопросы экологической безопасности производства пива.

Основные экономические показатели производства кормовой добавки из отходов пивоварения представлены в таблице 9.

Таблица 9

Экономические показатели _

№и/п Иидяинниаивд Кд.ипм. Знпеше показателя

1 Камгашмввидими юб 2847500

1 Годовой объем продукции т 1000

2 ПрямьБшг.загршы РУб- 1505500

3 ДэголшпапвьЕтафтцве расходы руб 562660

4 Пошия себестоимость руб. 2068160

5 Оптовая цов ....... 3500

6 Гсшрвсй доход от реалшаада габ 3500000

7 Прибыв, от реалшвции Р5б. 1431840

8 НДС дб. 257731

9 Частая приЕыль 1174109

10 Рентабельность % 57

И Срок окупаемости мвс. 29

Выводы и практические рекомендации

В результате проведенных исследований установлено:

1. Отходы пивоварения, в частности пивную дробину, солодовые ростки и пивные дрожжи, возможно и целесообразно использовать для производства ценной кормовой добавки как компонента комбикормов. Использование отходов пивоварения позволяет частично или полностью заменять зерновые и белковые виды сырья (шроты, мясную муку, кормовые дрожжи и др.), снизить себестоимость комбикормов.

2. Наиболее богата по содержанию сырого протеина кормовая смесь, составленная из пивной дробины, солодовых ростков и пивных дрожжей в соотношении 50:45:5 процентов.

3. Сравнительно высокое содержание клетчатки в пивной дробине и солодовых ростках (около 15%) предопределяет необходимость специальной обработки кормовой смеси ферментным препаратом, разрушающим структуру клетчатки, и повышающим усвояемость комбикорма.

4. Среди известных ферментных препаратов наиболее предпочтителен Целловиридин ГЗх, как абсолютно безвредный для животных и человека, совместимый с любыми биологически активными веществами, не оказывающий побочного действия на организм животных, сравнительно дешевый.

5. Обработка отходов пивоварения Целловиридином ГЗх 500*50 ед./г. активности и концентрацией 0,5% позволяет повысить переваримость питательных веществ корма: сырого протеина на 1,1%, сырой клетчатки на 0,4%, сырого жира на 4,5%, БЭВ на 0,6% в сравнении с кормовой добавкой без обработки ферментом.

6. Высокая влажность пивной дробины, достигающая 70 - 75%, обуславливает необходимость тепловой сушки кормовой добавки. Присутствие в кормовой добавке фермента Целловиридина повышает скорость ее сушки; потребное время для высушивания до критической влажности сокращается на 25%, что снижает энергозатраты на ее производство.

7. Производство кормовой добавки рекомендуется осуществлять непосредственно на пивоваренных предприятиях по сравнительно простой технологической схеме, включающей приемку сырья, его подготовку, дозирование и смешивание компонентов, обработку смеси ферментным препаратом, сушку и отпуск готовой продукции.

8. Получаемую в сухом рассыпном виде кормовую добавку можно использовать на любом комбикормовом заводе, используя для ее ввода существующее технологическое оборудование.

9. При опытном скармливании комбикорма с добавлением разработанной кормовой добавки в течение 3-х месяцев привес животных был на 2,3% выше, в сравнении с группой животных, потреблявших комбикорм базового рецепта К - 81.

10. Производство кормовой добавки на пивоваренном предприятии позволяет решать задачу утилизации отходов с получением чистой прибыли в размере 1 млн. 174 тыс. руб. от реализации 1000 т. кормовой добавки в год.

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Двалишвили В.Г., Хетагуров P.A., Пятышина Е.В. Отходы пивоварения в комбикормах для молодняка овец // Материалы международной научно-практической конференции по проблеме: «Повышение конкурентоспособности животноводства и задачи кадрового обеспечения» 2002.-С.194-196.

2. Двалишвили В.Г., Пятышина Е.В., Хетагуров P.A. Отходы пивоварения и ферментные препараты в комбикормах для молодняка овец // Материалы научно-практической конференции «Проблемы кормления сельскохозяйственных животных в современных условиях развития животноводства» 2002.-С.85-87.

3. Пат. РФ Способ получения корма для сельскохозяйственных животных и птицы 2218810 (Хетагуров P.A., Калошина E.H.) приоритет 05.03.03. - Бюл. 2003

4. Калошина E.H., Хетагуров P.A. Отходы пивоварения в рационах молодняка овец // Комбикорма - 2003 -№6. -С.52.

5. Калошина E.H., Хетагуров P.A. Усвоение питательных веществ смеси из отходов пивоварения в комбикормах для молодняка овец // Материалы Всероссийской научно-технической конференции-выставки с международным участием «Качество и безопасность сырья и продуктов питания» 2002.-С.93-94.

SUMMARY

The use of wastes of brewing with improved assimilation in manufacturing

of formula feed.

KhetagurofFR.A.

Formula feed additive from the wastes of brewing may be used as component in manufacturing of animal feed. For all that the quality characteristics animal feed doesn't deteriorate and the cost of it goes down.

The technology and project of specifications of feed from the wastes of brewing were developed.

Such feed additive may be used as the component for manufacturing of animal feed for all species of live-stock and poultry.

The usage of formula additive doesn't require the application of complementary equipment.

The patent of Russian Federation "The method of manufacturing of feed for livestock and poultry" was received for the technology of producing the formula feed additive from the wastes of brewing.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г. Подписано в печать 22.02.05 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,5 Печать авторефератов (095) 730-47-74,778-45-60

í

I

I

'(

I

\

i

I

1

i

/

!

I

f

2 9 98

PH Б Русский фонд

2006-4 10867

Введение

1. Современное состояние вопроса использования отходов пивоварения в качестве вторичного сырья

1.1 Характеристика отходов образующихся при производстве солода и пива

1.2 Использование отходов пивоварения

1.3 Комплексная переработка отходов производства солода и пива 35 1А Способы повышения питательности сырья и комбикормов

1.4.1 Механизмы ферментного расщепления целлюлозы

1.4.2 Использование ферментов в кормлении животных

1.4.3 Характеристика ферментных препаратов, рекомендованных для использования в производстве комбикормов

1.5 Выводы

2. Экспериментальная часть

2.1 Объекты и методы исследований

2.1.1 Методы определения фрикционных свойств

2.1.1.1 Определение угла естественного откоса

2.1.1.2 Определение коэффициентов сопротивления относительному сдвигу слоев сыпучих материалов

2.1.1.3 Определение крупности

2.1.2 Определение влажности

2.1.3 Методы определения питательности и химического состава

2.1.3.1 Определение содержания сырого протеина

2.1.3.2 Определение содержания сырого жира

2.1.3.3 Определение содержания сырой клетчатки

2.1.3.4 Определение содержания сырой золы

2.1.3.5 Определение содержания кальция

2.1.3.6 Определение содержания фосфора

2.1.3.7 Определение содержания натрия

2.1.4 Методика исследования конвективной сушки

2.1.5 Расчет питательности кормов в овсяных кормовых единицах

2.1.6 Расчет питательности кормов в обменной энергии

2.1.7 Определение расщепляемости сырого протеина методом «in situ»

2.1.8 Методика оптимизации рецептов комбикормов

2.1.9 Изучение переваримости кормов и рационов 71 2.2 Результаты и обсуждение проведенных исследований

2.2.1 Изучение химического состава отходов пивоварения

2.2.2 Определение питательности отходов пивоварения в овсяных кормовых единицах

2.2.3 Расчет питательности отходов пивоварения в обменной энергии

2.2.4 Определение оптимального состава кормовой добавки из отходов пивоварения с целью применения в комбикормах

2.2.4.1 Изучение содержания питательных веществ кормовой добавки с разным составом

2.2.5 Изучение переваримости кормовой добавки из отходов пивоварения

2.2.6 Исследование физических свойств отходов пивоварения и новой кормовой добавки

2.2.7 Выбор метода сушки

2.2.8 Исследование процесса конвективной сушки отходов пивоварения и кормовой добавки

2.2.8.1 Изучение влияния температуры сушильного агента на кинетику сушки отходов пивоварения и кормовой добавки

2.2.9 Определение оптимальных параметров процесса обезвоживания

2.2.10 Расчет рецептов комбикормов с использованием кормовой добавки из отходов пивоварения

2.2.11 Зоотехнические исследования по откорму животных с использованием кормовой добавки из отходов пивоварения

2.2.12 Результаты балансового опыта

3. Технологическая часть

3.1 Структурная схема производства кормовой добавки из отходов пивоварения.

3.2 Технология производства кормовой добавки из отходов пивоварения

4. Экономическая часть

4.1 Расчет капиталовложений в проект

4.2 Расчет дополнительных текущих расходов

4.3 Расчет себестоимости кормовой добавки из отходов пивоварения

4.4 Расчет прибыли, рентабельности и срока окупаемости 132 Выводы и практические рекомендации 134 Список литературы 136 Приложения

Актуальность проблемы

В современных экономических условиях, производитель комбикормов поставлен перед необходимостью решать, среди прочих, задачи снижения себестоимости готовой продукции, при этом обеспечивая сохранение качественных характеристик кормов. Достижение поставленных целей возможно расширением ассортимента сырья, за счет использования отходов пищевой промышленности, в частности отходов пивоваренных предприятий.

Применяемые ныне технологические процессы производства в большинстве своем являются многоотходными.

Так, объем образования отходов, являющихся потенциальным вторичным сырьем (ВС), ежегодно в целом по России составляет около 3,0 млрд. т, значительная доля его образуется при переработке сырья в пищевой и перерабатывающей промышленности.

Основная часть вторичного сырья (около 70%) поставляется в сельское хозяйство в нативном виде, 10% которого до сих пор не используется. В результате недостаточного и нерационального использования ВС теряется более 2 млн. т кормовых единиц, 50 тыс. т (абсолютно сухих веществ) растительного белка и т.д. Большинство отходов, образующихся при переработке сельхозсырья, являются вторичными сырьевыми ресурсами (ВСР), их переработка позволяет получать огромное количество ценнейших продуктов без вовлечения новых источников сырья. Вместе с тем содержание сухих веществ в большинстве ВСР составляет 5. 10% , они очень нестойки при хранении, быстро закисают, сбраживаются, теряя ценные компоненты и загрязняя окружающую среду. Хранение их в таком состоянии возможно без потерь только в течение 1.3 суток. Поэтому, безусловно, актуальным и необходимым является повышение степени и глубины переработки сырья, комплексности его использования, более полное извлечение из него ценных компонентов с применением прогрессивных экологически безопасных технологий.

В рыночных условиях в связи с увеличением экономической самостоятельности предприятий и разрывом хозяйственных связей нарушились потоки информации о сырье, продуктах и отходах. Повышение же эффективности использования ВСР возможно только при наличии полной и достоверной информации о них - о номенклатуре, классификации, наличии ресурсов вторичного сырья, качественных и количественных показателях, эффективных методах утилизации на основе передовых ресурсосберегающих технологий, разработанных в нашей стране и за рубежом, снижающих антропогенную нагрузку на окружающую среду и позволяющих успешно решать острые экологические проблемы.

В соответствии с этими задачами исследований в области техники и технологии являлись создание резервов за счет использования вторичного сырья пищевой, кормовой и другой продукции, не уступающей по качеству продукции из первичного сырья, экономия первичного сырья за счет применения вторичного, создания новых видов продукции.

Для рационального использования на комбикормовых предприятиях различного сырья при производстве комбикормов по действующим рецептам разрешается замена одних видов сырья, указанных в рецептах, другими видами в соответствии с определенным перечнем.

В данной работе рассматривалась возможность применения отходов пивоварения в составе комбикормов с целью замены дорогостоящего сырья.

Цели и задачи исследования

Основной целью исследований было получение новой кормовой добавки из отходов пивоварения.

Для достижения цели предполагалось решение следующих задач:

• изучение отходов пивоварения и выбор на основе анализа химического состава и питательности наиболее перспективных из них;

• определение эффективности различных способов обработки и применения отходов пивоварения в кормопроизводстве;

• изучение действия ферментных препаратов используемых в комбикормовой промышленности и выбор, для повышения усвоения питательных веществ кормовой добавки из отходов пивоварения;

• исследование кинетики сушки кормовой добавки, выбор метода и определение рациональных параметров сушки;

• исследование качественных характеристик и питательности полученной кормовой добавки;

• оптимизация рецептов комбикормов, содержащих новую кормовую добавку из отходов пивоварения;

• зоотехнические исследования комбикорма с использованием новой кормовой добавки из отходов пивоварения и рекомендации по применению.

Научная новизна работы

Научно обоснован выбор составляющих компонентов кормовой добавки из отходов пивоварения.

Установлено оптимальное соотношение компонентов кормовой добавки из отходов пивоварения.

Показана необходимость применения фермента целлюлолитического воздействия Целловиридина ГЗх для повышения усвоения питательных веществ кормовой добавки из отходов пивоварения.

Раскрыты пути интенсификации процесса сушки кормовой добавки из отходов пивоварения.

Установлены оптимальные режимы и метод сушки кормовой добавки из отходов пивоварения

Выбрано и реализовано технологическое решение по производству кормовой добавки из отходов пивоварения с повышенной усвояемостью.

Практическая ценность

Доказана возможность использования кормовой добавки из отходов пивоварения в рационах и рецептах комбикормов для различных видов и производственных групп сельскохозяйственных животных и птицы.

Определены оптимальная дозировка и продолжительность воздействия ферментного препарата Целловиридина ГЗх активностью 500±50 ед/г.

Рекомендовано применять для сушки кормовой добавки из отходов пивоварения сушилки барабанного типа.

Разработана технология получения кормовой добавки из отходов пивоварения.

Получен патент РФ на изобретение №2218810 «Способ получения корма для сельскохозяйственных животных и птицы». От 05.03.2003 г.

Выводы и практические рекомендации

В результате проведенных исследований установлено:

1. Отходы пивоварения, в частности пивную дробину, солодовые ростки и пивные дрожжи, возможно и целесообразно использовать для производства ценной кормовой добавки как компонента комбикормов. Использование отходов пивоварения позволяет частично или полностью заменять зерновые и белковые виды сырья (шроты, мясную муку, кормовые дрожжи и др.), снизить себестоимость комбикормов.

2. Наиболее богата по содержанию сырого протеина кормовая смесь составленная из пивной дробины, солодовых ростков и пивных дрожжей в соотношении 50:45:5 процентов.

3. Сравнительно высокое содержание клетчатки в пивной дробине и солодовых ростках (около 15%) предопределяет необходимость специальной обработки кормовой смеси ферментным препаратом, разрушающим структуру клетчатки, и повышающим усвояемость комбикорма.

4. Среди известных ферментных препаратов наиболее предпочтителен Целловиридин ГЗх, как абсолютно безвредный для животных и человека, совместимый с любыми биологически активными веществами, не оказывающий побочного действия на организм животных, сравнительно дешевый.

5. обработка отходов пивоварения Целловиридином ГЗх 500±50 ед./г. активности и концентрацией 0,5% позволяет повысить переваримость питательных веществ корма: сырого протеина на 1,1%, сырой клетчатки на 0,4%, сырого жира на 4,5%, БЭВ на 0,6% в сравнении с кормовой добавкой без обработки ферментом.

6. Высокая влажность пивной дробины, достигающая 70 - 75%, обуславливает необходимость тепловой сушки кормовой добавки. Присутствие в кормовой добавке фермента Целловиридина повышает скорость ее сушки; потребное время для высушивания до критической влажности сокращается на 25%, что снижает энергозатраты на ее производство.

7. Производство кормовой добавки рекомендуется осуществлять непосредственно на пивоваренных предприятиях по сравнительно простой технологической схеме, включающей приемку сырья, его подготовку, дозирование и смешивание компонентов, обработку смеси ферментным препаратом, сушку и отпуск готовой продукции.

8. Получаемую в сухом рассыпном виде кормовую добавку можно использовать на любом комбикормовом заводе, используя для ее ввода существующее технологическое оборудование.

9. При опытном скармливании комбикорма с добавлением разработанной кормовой добавки в течение 3-х месяцев привес животных был на 2,3% выше, в сравнении с группой животных, потреблявших комбикорм базового рецепта К - 81.

10. Производство кормовой добавки на пивоваренном предприятии позволяет решать задачу утилизации отходов с получением чистой прибыли в размере 1 млн. 174 тыс. руб. от реализации 1000 т. кормовой добавки в год.

136

1. Аленова Д.Ж. О развитии пивоваренной отрасли // Пищевая промышленность. 1989.-№3.-С.25

2. Антипов С.Т., Шахов С.В., Ряховский Ю.В. Прибытков А.В. Экспериментальная сушильная установка с закрученным потоком фаз. -патент Р.Ф. №2182297

3. Арьков А.А., Еримечеев Г.Ю. Пивная дробина в кормлении гусят // Современные аспекты ресурсосберегающих технологий производства и переработки продукции животноводства. Волгоград: Перемена. — 1998.-С.108- 109

4. Батюжевский Ю., Жук Р., Чумак Т., Михайленко Т. Хмелевая дробина // Птицеводство. 1989.-№5.-С.27 - 28

5. Белинская Е.А., Дыняк С.А., Рабинович С.Д. Учет пивоваренного производства. -М.: Пищевая промышленность. 1973.-119 с.

6. Булгаков Н.И. Биохимия солода и пива. — М.: Пищевая промышленность. 1976.-360 с.

7. Гайнетдинов М.Ф. Рациональное использование отходов пищевой промышленности.-М.: Россельхозиздат. 1978.-199 с.

8. Галузин А.И. Эффективность использования отходов пивоваренного производства при выращивании молодняка кур. Дис. к.с-х.н. Оренбург 2001

9. Гинзбург А.С. Резчиков В.А. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое. -М.: Пищевая промышленность, 1966-196 с.

10. Голубчик С.А., Кутовой Г.И. Применение солодовых ростков в производстве ферментных препаратов // Ферментная и спиртовая промышленность. 1964.-№4.-С.18

11. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. — М.: Пищевая промышленность 1991.-199 с.

12. Гуменюк Г.Д., Жадан A.M., Коробко А.Н., Задохин Н.Н. Использование отходов промышленности и сельского хозяйства в животноводстве. Киев: Урожай. 1983.-192 с.

13. Дегтярев С. В. Технология комплексной переработки отходов пивоварения. Дис. к.т.н. Пермь 2000.

14. Деныциков М.Т. Использование отходов пищевой промышленности. -М.: Пищевая промышленность. 1959.-151 с.

15. Деныциков М.Т. Отходы пищевой промышленности и их использование. М.: Пищепромиздат. 1963.-616 с.

16. Дерканосов Н.И., Гарманова E.JL, Чувашева К.К. Белковый отстой -источник аминного азота в производстве хлебопекарских дрожжей // Хлебопекарская и кондитерская промышленность. — 1983.-№12.-С.37-38

17. Дерканосов Н.И., Фараджева Е.Д., Волков А.Г., Уварова Л.В. Экономическая эффективность использования белкового отстоя в пивоварении // Ферментная и спиртовая промышленность. — 1984.-№2.-С.24-25

18. Драганов И.Ф. Барда и пивная дробина в кормлении скота и птицы. М.: Россельхозиздат. - 1986.-135 с.

19. Ездаков Н.В., Владимирова А.А. Ферментные препараты в рационах поросят//Труды ВНИИФСа. Вып. 15, 1964.

20. Ездаков Н.В. Применение ферментных препаратов в животноводстве. М.: Колос. 1976

21. Ельчиц С.В., Домарецкий В.А., Хиврич Б.И., Чугуй В.А., Мельниченко JI.A. Использование зерновых отходов для иммобилизации клеток продуцента глюкозоизомеразы // Пищевая промышленность. — 1991.-№3.-С.56-59

22. Емельянова Н.А., Кошевая В.Н., Данилевская А.В., Диченко J1.B. Химический состав солодовых экстрактов // Пищевая промышленность. -1988.-№ 10.-С.37-38

23. Жвирблянская А.Ю., Исаева B.C. Дрожжи в пивоварении. М.: Пищевая промышленность. 1979.-248 с.

24. Зафрен С.Я. Технология приготовления кормов. Справочное пособие. М.: Колос. 1977.-240 с.

25. Иванова Е.Е. Технология производства кормовых компонентов из отходов пивоваренной, солодовенной и пищевкусовой промышленности и их питательная ценность для рыб. Дис. к.т.н. Краснодар 1997 149 с.

26. Исакова Э.А., Фертман Г.И. Применение солодовых ростков в хлебопекарской и дрожжевой промышленности. М.: ЦНИИТЭИпищепром. 1967.-31 с.

27. Калошина Е.Н., Черникова Е.В. ферментные препараты для труднопереваримых компонентов // Комбикорма 2003 -№8

28. Калошина Е.Н., Хетагуров Р.А. Отходы пивоварения в рационах молодняка овец // Комбикорма 2003 -№6. -С.52

29. Карплюк Т.В., Стахеев И.В., Миланович О.М., Карплюк З.Г. Кормовая ценность белкового отстоя // Мукомольно-элеваторная и комбикормовая промышленность. 1975.-№10.-С.16

30. Колпакчи А.П., Голикова Н.В., Андреева О.В. Вторичные материальные ресурсы пивоварения. -М.: Агропромиздат. 1986.-159 с.

31. Колпакчи А.П., Голикова Н.В., Киреева Г.И. Рациональное использование вторичных материальных ресурсов пивоварения // ЦНИИТЭИпищепром (пивоваренная и пивобезалкогольная промышленность). 1984.-Вып.6.-С.7 - 9

32. Колпакчи А.П., Голикова Н.В., Кравченко JI.B. Безотходная технология в пивоваренной отрасли // Пищевая промышленность. 1989.-№11.-С.17-19

33. Колунянц К.А. Химия солода и пива. М.: Агропромиздат. 1990.-175 с.

34. Комплексное использование сырья в пищевой промышленности / Под ред. Ю.П. Лебединского. Киев: Техника. 1983.-144 С.

35. Коротаев В.М., Балашов В.Е., Панищев В.Г. Исследование гранулируемости пивной дробины прессованием // ЦНИИТЭИпищепром. -1980.-Вып.5-С. 18 20

36. Коротаев В.М., Балашов В.Е., Чернов М.Е. Сушка гранулированной пивной дробины на вибросушилках // ЦНИИТЭИпищепром. 1980.-Вып.5.-С.20-22

37. Кошелев А.П., Глебов JI.A. Производство комбикормов и кормовых смесей. М.: Агропромиздат. 1989

38. Кутовой Г.И. Из опыта применения пивной дробины и солодовых ростков в производстве ферментных препаратов // Ферментная и спиртовая промышленность. 1971.-№3.-С.32 - 33

39. Лебедев Е.И. Комплексное использование сырья в пищевой промышленности.- М.: Легкая и пищевая промышленность. 1981

40. Лебединский Ю.П., Ухналевский Ю.М. Классификация отходов производства пищевой промышленности. — Киев: УкрНИИНТИ. -1967.-46 с.

41. Лисицын А.Б., Сницарь А.И., Бабурина М.И., Мосина Г.И., Петракова А.Н., Мурачев А.В., Истомин О.И., Ясаков А.Н., Стариковский Г.Г. Способ приготовления корма для сельскохозяйственных животных и птицы. — Патент RU 98100002 А

42. Мальцев П.М. Технология солода и пива. М.: Пищевая промышленность. - 1964

43. Мелентьев А.Е., Кошкина И.А. Применение дрожжевого автолизата в производстве пивного сусла // Известия вузов СССР. Пищевая технология. 1982.-№4.-С.55 - 57

44. Модянов А.В. Ферментные препараты в кормлении животных. М.: Колос. 1973

45. Незнанская И.И., Черепова С.А. Применение водной вытяжки из ростков ячменного солода в пивоварении // Ферментная и спиртовая промышленность. 1976.-№5.-С.23 - 25

46. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. Под ред. Калашникова А.П., Клейменова Н.И. М.: Знание. - 1995

47. Олтаржевская Т.Н., Семенов В.Ф., Васкивнюк В.Г. Влияние автолизата избыточных пивных дрожжей на рост кормовых дрожжей // Микробиологический журнал. 1981.-Вып.43.-№2.-С.247-248

48. Организация, планирование и управление производством на предприятиях пищевой промышленности. Под ред. Кружковой Р.В. М.: Агропромиздат. - 1985-23 с.

49. Орещенко А.В., Колунянц К.А., Колчева Р.А. Получение пивного сусла с повышенным содержанием а-аминного азота // ЦНИИТЭИпищепром (пивоваренная и пивобезалкогольная промышленность). 1983.-Вып.1.-С.5-8

50. Пазинина Н.В. Скармливание пивной дробины стельным коровам //Молочное и мясное скотоводство. 1980.-№2.-С.17 - 18

51. Рациональное использование и комплексная переработка отходов пивобезалкогольной промышленности: Материалы Всесоюзного совещания. -М.: ЦИНТИпищепром. 1965.-23 с.

52. Рид Дж. Ферменты в пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность. - 1971.-664

53. Семенова Т.И., Хмелевский М.А., Проценко А.Н., Дмитриенко М.В. Оптимизация азотистого состава пивного сусла // Пищевая промышленность. 1981.-№4.-С.44 - 45

54. Сизенко Е.И. Вторичные сырьевые ресурсы пищевой и перерабатывающей промышленности АПК России и охрана окружающей среды. М.: Пищепромиздат. - 1999.-200 с.

55. Соколовский И.А., Доморецкий В.А. Установка для сбора и сушки сплава // Ферментная и спиртовая промышленность. 1980.-№7.-С.8 - 10

56. Соломахина В.А., Ежов И.С., Седова В.В. Биологически активные вещества ячменного зерна, выделяющиеся из него в процессе замачивания // Ферментная и спиртовая промышленность. — 1978.-№5.-С.34 37

57. Стахеев И.В., Миланович О.М., Карплюк Т.В., Амбрацевич Н.Б. Белковый отстой — средство для повышения питательной ценности пищевых продуктов // Ферментная и спиртовая промышленность. — 1976.-№8-С.20 22

58. Тарарыков Г.М., Сазонова Е.А. Использование отходов пивоваренного производства для получения кормового террамицина // Ферментная и спиртовая промышленность. — 1965.-№1.-С.З1 33

59. Технология солода / Л.Нарцисс, под ред. И.М. Грачевой. М.: Пищевая промышленность. - 1980.-502 с.

60. Тихомиров В.Г. Организация безотходного производства на пивоваренных заводах // ЦБТЭИ, Центросоюз (пивобезалкогольная промышленность). 1983.-№1.-С.19

61. Тихомиров В.Г. Технология пивоваренного и безалкогольного производства. М.: Колос. 1998

62. Торжинская Л.А., Яковлев В.А. Технохимический контроль хлебопродуктов. — М.: Агропромиздат. 1991

63. Фертман Г.И., Исакова Э.А. Использование отходов солодовенного производства. М.: ЦИНТИпищепром, 1967.-28 с.

64. Фертман Г.И., Исакова Э.А. Сравнительная оценка состава ростков ячменного и ржаного солода // ЦИНТИпищепром (пивоваренная и безалкогольная промышленность). 1967.-Вып.5.-С.8 - 10

65. Фомичев В.Ф., Шевчук А.И., Егорова А.С., Кузнецов С.Г. Способ приготовления корма для сельскохозяйственных животных. Патент RU 94039526 А171