автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Режимы и технические средства приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды

На правах рукописи

ИВАНОВ Дмитрий Владимирович

РЕЖИМЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТОСТЕБЕЛЬЧАТЫХ КОРМОВ В УПАКОВКАХ С ПОНИЖЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства (по техническим наукам)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I1 3 МАЙ 2010

Ставрополь - 2010

004601839

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ставропольский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: лауреат Государственной премии СССР,

доктор технических наук, профессор Ангилеев Олег Глебович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кабалоев Таймураз Хамбиевич

доктор технических наук, старший научный сотрудник Хлыстунов Виктор Федорович

Ведущее предприятие: ГНУ «Ставропольский научно-

исследовательский институт животноводства и кормопроизводства» Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится «¿32.» мая 2010 г. в //с" часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 220.062.05 при ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», по адресу. 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, в зале заседания диссертационного совета, ауд. № 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО СтГАУ.

Автореферат разослан апреля 2010 г. и размещен на официальном

сайте www.stgau.ru « /о » апреля 2010 г.

Ученый секретарь объединенного диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ш/ В.И. Марченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Фермерские, крестьянские и личные подсобные хозяйства Юга России, содержащие значительное поголовье скота и получившие в последние годы ощутимую поддержку по национальному проекту, зачастую не дают ожидаемой отдачи вследствие нехватки качественных кормов, несбалансированности кормовых рационов.

Подсчитано, что потребность единичного крестьянского хозяйства в сочных кормах зимнего периода составляет от 15 до 46 тонн. Известные технологии приготовления силоса и сенажа в малообъемных приусадебных хранилищах не всегда результативны вследствие отсутствия средств контроля за течением процессов консервации корма и методов воздействия на них, опасности подтопления грунтовыми водами, трудоемкости уплотнения корма вручную и порционного извлечения его, доступа воздуха во вскрытое хранилище.

В 60-х годах прошлого века как в нашей стране, так и за рубежом были предприняты попытки консервации силоса и сенажа в упаковках с давлением воздуха ниже нормального атмосферного. Прием не получил развития вследствие слабой технической базы того времени и недостаточной научной проработки. Массовое производство синтетической пленки, широкое применение так называемой «вакуумной упаковки» пищевых продуктов, а также достигнутый технический уровень позволили вернуться к рассматриваемому вопросу на новом уровне.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР Ставропольского ГАУ по теме 36.1.2 «Разработка технологий и технических средств механизации работ в крестьянских (фермерских) хозяйствах».

Целью работы является повышение качества листостебельчатых кормов путём обоснования режимов и технических средств приготовления и хранения их в герметичных упаковках с пониженным давлением газовой среды.

Объект исследования: технологические процессы и оборудование для приготовления и хранения листостебельчатых кормов повышенной влажности.

Предмет исследования: закономерности процессов и режимов приготовления и хранения кормов в упаковке с пониженным давлением газовой среды.

Методология работы включала аналитическое определение условий приготовления листостебельчатых кормов в емкостях с давлением газовой среды ниже нормального атмосферного, методы физического и математического моделирования, методы системного анализа, натурного исследования операций и математической обработки результатов наблюдений, оценку адекватности и достоверности полученных данных, определение энергетической и экономической эффективности.

Научная новизна исследования состоит в определении факторов внешней и внутренней среды, оказывающих воздействие на качество растительной резки, и математическом обосновании режимов и параметров приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды; в разработке методики оценки барометрических, влажностных, плот-ностных и других показателей хранения листостебельчатой массы в изолированных упаковках по показателям температуры самонагревания растительно-

3

го сырья; в установлении и аналитическом описании рабочих режимов процесса и технических средствах для их осуществления.

Практическая значимость работы заключается в повышении качества кормов путем обеспечения предложенных параметров и режимов приготовления и хранения травяной и кукурузной резки в упаковках многоразового пользования с пониженным давлением газовой среды; в разработке конструктивно-технологических решений приготовления пакетированных кормов повышенной влажности в условиях производства.

На техническое решение получен патент РФ №45367 на полезную модель.

На защиту выносятся следующие положения:

- определение факторов и расчетное обоснование степени воздействия их на качество и сохранность листостебельчатого корма размещенного в упаковках и математическое описание режимов и параметров приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды;

- методика оценки барометрических, температурных и влажностных режимов хранения изолированного массива листостебельчатой массы;

- характер и закономерности самонагревания растительного сырья в зависимости от барометрических, влажностных, плотностных и других параметров хранения его в герметичной упаковке;

- рабочие режимы приготовления травяной и кукурузной резки в упаковках с пониженным давлением газовой среды и технические средства для их обеспечения;

- рекомендации по типоразмерному ряду поголовья скота, обоснование конструкции и параметров упаковок многоразового пользования;

- энергетические, трудовые и материальные затраты на приготовление и использование пакетированных кормов в условиях малых фермерских и крестьянских хозяйств.

Реализация результатов исследования выполнялась в 2007-2008 годах в крестьянских фермерских хозяйствах А. И. Макаренко, В. И. Иванова. Грачев-ского района Ставропольского края. Ведутся НИР по контракту № 7272р/10113 на разработку способа порционной заготовки кормов в модифицированной газовой среде (Государственный фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, г. Москва, 2007-2010). Технология приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды рекомендована к внедрению Государственным учреждением по работе с крестьянскими (фермерскими) хозяйствами и сельскохозяйственными кооперативами Ставропольского края (декабрь 2008).

Апробация работы. Результаты исследований доложены на 69-й и 72-й научно-практических конференциях Ставропольского ГАУ (2005, 2008); на II туре смотра-конкурса Азово-Черноморской государственной агроинженер-ной академии (г. Зерноград, март 2007); на зональном семинаре ЮФО «Подготовка и управление инновационными научно-техническими проектами» (Астрахань, октябрь 2007).

Разработки демонстрировались и отмечены дипломом П-й степени на выставке Агроуниверсал (Ставрополь, март 2006); дипломами П-й степени и серебряными медалями на XII Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург, сентябрь 2007) и VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций (март 2008).

Публикации результатов исследования. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в их числе монография и патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений, списка литературы из 109 наименований, в том числе 16 на иностранных языках, приложения. Работа изложена на 144 страницах, содержит 53 рисунка и 22 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, представлены научная и рабочая гипотезы, дана краткая характеристика работы, указана ее связь с планом НИР, изложены научная новизна, практическая значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» дан анализ количественных и качественных потерь листостебельчатых кормов в технологической цепи «поле - кормушка». Проведен обзор технологий и технических средств приготовления кормов повышенной влажности в упаковках из синтетической пленки. Выполнен краткий анализ факторов, влияющих на биохимические и микробиологические превращения во влажном растительном сырье, рассмотрен мировой опыт консервирования кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды, и выполнен обзор технических устройств для его осуществления.

Приготовление силоса и сенажа с использованием плёночных покрытий изучалось такими учёными, как А. А. Зубрилин, И. Я. Автомонов, А. М. Се-менихин, Е. И. Резник, О. Г. Ангилеев, А. А. Овчинников, В. Шмидт, Г. Веттерау, рассматривалось в исследованиях Ф. Биндера, О. И. Детистовой, А. М. Агузарова и других.

По результатам анализа предшествующих работ сформулирована научная гипотеза о том, что существует определенное сочетание факторов и параметров, выполнение которых обеспечит сохранность кормовых качеств растительного сырья, размещенного в замкнутой упаковке с пониженным давлением газовой среды.

В качестве рабочей гипотезы принято предположение о возможности низкозатратного и энергосберегающего приготовления листостебельчатых кормов повышенной влажности в упаковках с принудительным созданием в них давления газовой среды ниже нормального атмосферного.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

- определить факторы, оказывающие наибольшее воздействие на качество и сохранность растительного сырья, и выполнить математическое обос-

нование режимов приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды;

- разработать методику оценки барометрических, температурных, влаж-ностных и плотностных режимов хранения стебельчатых кормов в герметичных упаковках и изолированных емкостях;

- установить характер и закономерности самонагревания листостебельча-той массы в зависимости от параметров материала, режимов приготовления и хранения растительного сырья в герметичной упаковке;

- обосновать рабочие режимы и технические средства для приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды;

- определить типоразмерный ряд поголовья скота, кормление которого может осуществляться листостебельчатыми кормами, размещенными в упаковках многоразового пользования, обосновать конструкцию и параметры последних;

- определить энергетические, трудовые и материальные затраты на приготовление пакетированных кормов в условиях малых фермерских и крестьянских хозяйств.

Вторая глава «Теоретические исследования» состоит из пяти разделов.

В разделе 2.1 рассмотрены внешние и внутренние факторы, определяющие характер течения процессов консервации и сохранность питательной ценности листостебельчатого материала, размещенного в упаковке с пониженным давлением газовой среды.

Они разделены на факторы перво- и второстепенной значимости, факторы кратковременного и долговременного воздействия, регулируемые и нерегулируемые.

К наиболее значимым факторам, определяющим качественные показатели корма, отнесены продолжительность закладки - время нахождения срезанного растительного материала под воздействием внешней среды вплоть до формирования укладки, а также такие факторы, как влажность, плотность и температура исходной массы, величина пониженного давления воздуха в упаковке, газовыделение, температура и интенсивность самонагревания растительного сырья.

Между названными факторами, материалом упаковки и качественными показателями корма прослеживаются до 14 взаимосвязей, на основании анализа которых сделано заключение:

- об эффективности принудительного снижения остаточного содержания кислорода в замкнутых упаковках корма путем создания пониженного давления газовой среды;

- о том, что температура самонагревания и интенсивность газовыделения растительного сырья являются определяющими показателями готовности корма к долговременному хранению;

- о необходимости определения режимов приготовления и хранения корма, предотвращающих или снижающих интенсивность самонагревания растительного материала повышенной влажности.

В разделе 2.2 рассмотрены характер и динамика изменения газовой среды в изолированном массиве листостебельчатой массы. Отмечено, что показатель воздухонасыщенности Лн, рекомендованный профессором А. А. Зубрилиным для оценки воздействия остаточного кислорода воздуха и установления допустимых потерь сухого вещества в незамкнутом массиве силоса, определяемый как Ля = Ув/тс е м1 /т, где Ун и тс „ - соответственно объем пустот (м3) и масса сухого вещества (т) не отражает состояния и характера процессов, протекающих в листостебельчатой массе, размещенной в замкнутой (герметичной) упаковке.

Течение процессов в изолированной совокупности «материал - газовая среда» более полно характеризует коэффициент газонасыщенности Л^, выраженный в долях объёма

Л™ = (1) или Лт =

где Угаз - объем газовой составляющей, м3;

.3.

(Уг

ОБЩ _ |

V*

(2)

Ум - объем тела материала, м ; Уобщ ~ общий объем массива, м3. Взаимосвязь Л, со скважностью 5 материала описывается как

= <3> или у (4)

где А = Ум/Уга].

Коэффициент газонасыщенности может меняться в широких пределах - от малых значений при создании давления ниже нормального атмосферного,

достигаемого откачкой воздуха из замкнутой ёмкости УгазЦУ0БЩ - Ум) < 1 до

величины избыточного давления (Уг„/У0Бщ) > 1 > имеющее место при интенсивном газовыделении растительного сырья.

Исследование расчётных зависимостей скважности и коэффициента газонасыщенности растительных материалов различной влажности от плотности их укладки позволили установить:

- значение Л и £ находятся в обратной зависимости от плотности материала р, с увеличением которой скважность е уменьшается по прямой, а коэффициент начальной газонасыщенности Л снижается по

гиперболической кривой;

- снижение газонасыщенности изолированного массива принудительным удалением (откачкой) воздуха и поддержанием ее в заданных пределах наиболее эффективно при относительно невысокой плотности укладки материала.

В разделе 2.3 выполнено математическое обоснование режимов и параметров приготовления листостебельчатых кормов по показателям тепловыделения растительного сырья.

Количество теплоты выделенное в процессе распада части сухого вещества корма (/иГ.) под воздействием остаточного объема воздуха, повышенной влажности сырья и вследствие жизнедеятельности клеток растений, определяется по формуле

где Q0 - тепловыделение листостебельчатой массы, кДж;

Ям ~ удельное тепловыделение 1 кг сухого вещества распавшегося

корма, кДж/кгс „ цм = 2830,8 кДж/кгс в; п^с ,- масса распавшегося сухого вещества, кг.

К«=тв/тч> (6)

где тч - удельный расход воздуха на «сгорание» 1 кг сухого вещества корма, кг/кгс „ тч = 0,057 кг/кгс в; тв - масса воздуха в упаковке, кг.

Согласно уравнению состояния идеального газа Клапейрона - Менделеева в условиях УТ~'=сот(, начальная масса воздуха (/я) составит

пг = рРУ/ЯТ . (7)

Масса воздуха, оставшаяся в упаковке (шв), после создания в ней пониженного давления Р (кПа), определяется как

т.

= \mdP- (8)

Подставив значение т из формулы (7) и вынеся за интеграл постоянную величину /лУ/ЯТ, получаем табличный интеграл Р по с/Р

'¡Рс/Р, (9)

МУ Г

ЯТ р

решив который, имеем

иУ •Р2

тв=-, (10)

2 ЯТ

где Уг - объем газа в упаковке после создания в ней пониженного давления, м3.

Подставив выражение (10) в уравнение (6) и далее в уравнение (5) получим

ц-¥ Р2 2 ЯТ • тч

Объем газа в упаковке равен Уг = Лгаз • Ум, где Лга1 - коэффициент газонасыщенности материала, выраженный в долях объема; Ум - объем (м3) материала в упаковке, Уи = тм /рм , где рм - плотность материала (кг/м3);

тм - масса материала (кг), определяемая как т =т /И - | где

100,

Иг0 — относительная влажность растительного сырья в процентах; масса сухого вещества трс в из выражения трс в = тс, П определяется как тс, = т'с „¡П, где Я - потери сухого вещества в долях единицы.

Подставив названные значения в уравнение (11) и проведя соответствующие преобразования, получим

п М-Ка-<.-Р2 п (12)

{ тт/ \ 'Чм-

2ЯТ-П-ри \ 1 - -£- \-та 100 ^ *

Из анализа выражения (12) видно, что тепловыделение массива влажного растительного сырья находится в квадратичной зависимости от остаточного давления (Р) в упаковке, зависит от доли (77) и массового значения потерь сухого вещества (/и?в), плотности (рм), относительной влажности (Иг0) и газонасыщенности (Я ) растительного материала, а также от удельного тепловыделения (дм) и удельного расхода воздуха (тч) на «сгорание» единицы

массы сухого вещества корма.

Используя выражение (12) и задаваясь максимально допустимыми потерями сухого вещества, выраженными в доле (77) и массовом значении (щ' ),

а также реальными пределами изменений значений Р, рм и 1У0, можно определить выделяющееся количество теплоты ()„.

Поскольку определяющим фактором, к тому же поддающимся регулированию в значительном диапазоне, является давление Р газовой среды, создаваемое в упаковке, расчет требуемого значения его выполняется по формуле

\Q0-2RT-n-pM

W \ i_j"is-

rn

(13)

/Мш'■<„•<?«

Для оперативного определения абсолютного давления Р газовой среды, тепловыделения растительного сырья и выбора рабочих режимов приготовления листостебельчатой резки в герметичных упаковках составлен электронный документ в программе Microsoft Excel, позволяющий варьировать допустимые потери сухого вещества в пределах П = 0,0035...0,015, при относительной влажности W0 = 55...75%, плотности укладки материала рм = 150...350 кг/м3.

С изменением параметров закладываемого корма документ позволяет одновременно определять тепловыделение, коэффициент газонасыщенности и количество распавшегося сухого вещества.

В разделе 2.4 исследованы режимы работы вакуумных машин и предложены одно- и двухступенчатая системы для создания и автоматического поддержания пониженного давления в герметичных емкостях (рис. 1).

Рассмотрена взаимосвязь показателей расхода воздуха О, (м3/ч), величины создаваемого разрежения Р (кПа), затрат мощности N (кВт) и площади сечения всасывающего патрубка F (м2). Обоснован переменный режим работы вакуумных машин двухступенчатой системы для создания пониженного давления в емкостях большого объёма, где источник вакуума первой ступени обладает большим расходом воздуха £2/ (м3/ч) при меньшей величине создаваемого разрежения Р1 (кПа), а источник вакуума второй ступени обеспечивает большую величину разрежения {Р2 > Л) при меньшем расходе воздуха < б/)- Выполнен расчёт продолжительности работы названных источников вакуума.

1,3- источник вакуума первой и второй ступени; 2, 4 - баллон вакуумный; 5 - трубопровод вакуумный; 6 - блок распределительный; 7 - зонд; 8 - хранилище герметичное; 9 - сырье растительное; 10,11 - датчики верхнего и нижнего уровня давления; 12-блок управления Рис. 1. Схемы одноступенчатой (А) и двухступенчатой (Б) системы для создания и поддержания пониженного давления в герметичных емкостях

В разделе 2.5 выполнен расчёт типоразмерного ряда поголовья скота, обоснованы параметры и определено количество упаковок объемом 0,40 и 0,25 м3, потребное для хранения листостебельчатых кормов в стойловый период (табл. 1).

Предложена конструкция упаковок многоразового пользования с термосварным швом днища изготавливаемых из рукавной бесшовной полиэтиленовой пленки. Выполнен расчёт расхода пленки на изготовление единичных упаковок различной вместимости и составлена номограмма для определения необходимого количества упаковок и рукавной пленки на их изготовление с учетом потребности в силосе и принятой плотности укладки корма.

Таблица 1 - Типоразмерный ряд поголовья скота и количество упаковок, _потребное для закладки корма_

Поголовье содержащегося скота

Коровы, гол. 4 6 8 10 12

Молодняк КРС на откорме, гол. 6 8 12 14 18

Потребность в силосе

Суточная, кг 170 240 340 410 510

На период кормления в 90 дней, т 15,3 21,6 30,6 36,9 45,9

Требуемое количество упаковок (травяной силос/кукурузный силос)

Объем V/ = 0,4 м3 126/67 178/95 253/135 305/163 379/202

Объем У7 = 0,25 м3 101/54 143/76 202/108 244/130 303/162

В третьей главе «Программа и методика экспериментального исследования» изложены общая и частные методики проведения наблюдений, представлены приборы, аппараты и опытные устройства, используемые в работе.

Обоснованы варианты создания и поддержания абсолютного давления газовой среды в ёмкостях заполненных растительной резкой различной влажности и плотности укладки (табл. 2).

Таблица 2 — Варианты создания и поддержания абсолютного давления в емкостях с травяной (эспарцет, люцерна) и листостебель-чатой (кукуруза) резкой различной влажности и плотности укладки

Влажность резки, %

Плотность укладки,

55

65

150 250 150 250 150 250 250 350

75

£75

Создание и поддержание давления по схеме Р = 40-00-...-...-40-30 кПа

РМЬ

Вариант 1

ШЛА/У.

Ч Г, гг , г,

Создание и поддержание давления по схеме Р 5 40-100-.. .-...-4 0-100 кПа

Вариант 2

Создание разового пониженного давления со сбросом избыточного по схеме Р = 40-110-100-...-...-110-100 кЛа

Вариант 3

Без создания пониженного давления со сбросом избыточного по схеме Р= 100-110-,.-...-110-100 кПа

Вариант 4 (контроль)

Предложена методика и оборудование для лабораторного исследования барометрических, температурных, плотностных и влажностиых режимов приготовления и хранения листостебельчатой резки в герметичных емкостях. Емкости оснащались сенсорными датчиками температуры и влажности с выводом показаний на блок индикации \ГГ-3535, оборудовались съемными вакуумным насосом НВК-2, вакуумметром ВПЗ-УУ2, манометром МП-2 и спирометром ССП (рис. 2).

НВК-2; 7 - манометр МП-2; 8 - спирометр ССП; 9 - теплоизоляция; 10 - растительная

масса; 11 - блок индикации VT 3535 Рис. 2. Лабораторное оборудование для наблюдения за динамикой температуры самонагревания и газовыделения растительной резки в изолированной емкости с пониженным давлением газовой среды

Вследствие окислительных и бродильных процессов, происходящих во влажной растительной массе, в замкнутой емкости меняется состав и плотность газовой среды. Объем выделившегося газа, а также объем удаленного и оставшегося в сосуде газов, приведенные к атмосферному давлению, и их процентное соотношение определяются из графика (рис. 3) и рассчитываются как

(14)

где у« _ объем выделившегося газа;

газ

Кб1Ч - объем, занимаемый газовой составляющей, Уобщ = V-VM, где V и VM — соответственно объем сосуда и объем растительного материала;

Vao.Vyd- соответственно объемы оставшегося и удаленного газа при понижении давления в сосуде.

Для проведения производственного эксперимента подобраны вакуумные насосы, расход воздуха и создаваемое разрежение которых отвечают требуемым режимам приготовления корма и обеспечивают заданный темп выполнения работ.

С использованием комплекта измерительного КИ-505, образцового вакуумметра и ротаметра сняты рабочие характеристики низковакуумных насосов НВР-1 и ВВН1-3, имеющихся в фермерских и крестьянских хозяйствах. Установлено,

что рабочий диапазон расхода воздуха, создаваемый названными вакуумными насосами, находится в пределах 11,2... 18,7 м3/с и 7,3... 18,2 м3/с соответственно, при создании абсолютного давления в диапазоне 40...80 кПа. Это позволило рекомендовать их к использованию при создании разрежения в упаковках с пониженным давлением газовой среды.

Рис. 3. График для определения объемов и процентного соотношения выделившегося У'аз, удаленного Ууд и остаточного Угт газа в сосуде V = 2 дм3 при повышении абсолютного давления в нем с 40 до 80 кПа

Р.кПа

Составлена и апробирована методика наблюдения за температурой самонагревания и динамикой газовыделения листостебельчатой резки в зависимости от влажности материала, плотности его укладки и величины пониженного давления газов в большеобъемных пленочных упаковках.

Разработана и изготовлена установка для исследования барометрического, влажностного и температурного режимов хранения листостебельчатых кормов в упаковках из полиэтиленовой пленки. Схема и фрагмент установки представлены на рис. 4.

1 - насос вакуумный с приводом; 2 - баллон вакуумный с регулятором; 3 - мешки пленочные с горловиной; 4 — кран проходной; 5 - датчики сенсорные температуры и влажности; 6 - тройник с проходными кранами; 7 - вакуумметр ВПЗ-УУ2; 8 - манометр МП-2;

9 - спирометр ССП; 10-шланг соединительный; 11-блок индикации УТ-3535 Рис. 4. Схема установки для исследования барометрического, плотностного, влажностного и температурного режимов хранения растительных кормов в пленочных упаковках

Глава 4 «Результаты экспериментальных исследований» содержит 3 раздела, в которых последовательно рассмотрен характер изменения температурных, влажностных и барометрических режимов приготовления и хранения резки люцерны, эспарцета и кукурузы различной исходной влажности и плотности, заложенных в герметичные упаковки. Первоначально выполнен мониторинг температуры самонагревания листостебельчатой резки по вариантам 1-4 (см. табл. 2) с интервалом замеров в 4 часа (с 8й2 до 20— ч) в лабораторных условиях. Наблюдения проводились 3-мя сериями с 3-кратным повтором каждого варианта в течение 132 часов и описывались графиками, пример которых приведен на рис. 5.

Было установлено, что (вариант 3) с единичным начальным созданием разрежения в емкости малоэффективен, поскольку вследствие газовыделения влажной растительной резки давление в течение 4...6 часов возрастает до атмосферного, а температура самонагревания массы уже спустя 46.. .50 часов после закладки превышает 40 °С с тенденцией дальнейшего роста. Поэтому вариант 3 приготовления резки в условиях производства не рассматривался и не применялся.

—т | набпюден..ч

0 4 0 12 16 20 24 26 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 ВО 84 88 92 96 100104108112116120124128132

Рис. 5. Динамика температуры самонагревания листостебельчатой резки кукурузы влажностью 1Уа = 75% по вариантам наблюдений 1-4 при плотности укладки массы р = 350 кг/м3 (А) и р = 250 кг/м3 (Б)

Варианты 1, 2 и 4 (контроль) легли в основу экспериментального исследования зависимости самонагревания резки кукурузы и люцерны от принятых режимов и параметров приготовления и хранения корма в пленочных упаковках. 14

Согласно составленной матрице планирования эксперимента с принятым взаимодействием факторов проведено 9 опытов, каждый в трехкратной по-вторности. Получено уравнение регрессии зависимости температуры самонагревания °С) кукурузной резки влажностью 1У0 = 75 % от величины пониженного давления (Р, кПа) газовой среды и плотности укладки (рм, кг/м3)

I = 69,63-0,139рм + О,ООО 156рм2 -0,379/40,0037Р2. (15)

В программе 81ай51:юа 6.0 построена поверхность отклика и её двумерное сечение (рис. 6). Из рассмотрения их видно, что для кукурузной резки с длиной частиц / = 0,03...0,05 м, влажностью \¥0 = 75 % и плотностью укладки рм = 250...350 кг/м3 температура самонагревания массы не превышает 37 °С при создании и сохранении абсолютного давления в пределах Р = 40-100-.. .— -...-40-100 кПа (барометрический режим варианта 2 (см. табл. 2).

Рис. 6. Поверхность отклика и двумерное сечение зависимости температурь! самонагревания (/, °С) кукурузной резки влажностью 75 % от абсолютного давления газовой среды (Р, кПа) и плотности укладки материала (рм, кг/м3) в упаковках

Составлено также по результатам экспериментального исследования уравнение регрессии зависимости температуры самонагревания (I, °С) резки люцерны от абсолютного давления газовой среды Р (кПа), плотности рм (кг/м3) и влажности материала ¡¥„ (%):

¿ = 6, 083333 + 0,4944440^+ 0,179167/> + 0,083889/?м --0,000278^/" - 0,001 51¥арм + 0,000472 Ррм.

Поверхности отклика и двумерные сечения приведены на рис. 7. Из анализа их видно, что температура самонагревания возрастает с ростом абсолютного давления Р газовой среды в упаковке, увеличением влажности массы \Уа и снижением плотности укладки рм. Характер их изменения показывает хорошее совпадение с расчётными показателями и позволяет определить режим приготовления и хранения травяной резки, при котором температура самонагревания массы отвечает условию ¿<37 °С. Так, в упаковках травяной резки, с длиной частиц / = 0,07...0,09 м, влажностью 1¥0 = 55...60 % и плотностью укладки рм= 200...250 кг/м3 необходимо поддержание абсолютного давления в пределах Р = 40-80-...-.. .-40-80 кПа, что соответствует варианту 1 барометрического режима (см. табл. 2).

Рис. 7. Поверхности отклика и двумерные сечения, зависимости температуры самонагревания С) люцерновой резки, заложенной в пленочные упаковки от величины пониженного давления газовой среды (Р, кПа), плотности укладки (рм, кг/м3) и влажности (Ж„, %)

Глава 5 «Энергетическая оценка предложенной технологии и экономическая эффективность результатов исследования» включает 3 раздела.

В разделе 5.1 дана оценка качества кукурузного и травяного силоса, приготовленного в упаковках с пониженным давлением газовой среды.

Упаковки с кормом вскрывались в ноябре-декабре, спустя 98-126 дней после закладки. Корм из вскрытых упаковок скармливался дойным коровам, молодняку КРС, поросятам, кроликам, нутриям. Силос охотно поедался всеми видами животных.

Для проведения лабораторного анализа отбирались образцы, химический анализ которых выполнялся в аккредитованном центре «Корма и обмен веществ» и оформлялся протоколами.

Силос, приготовленный в упаковках с пониженным давлением газовой среды, во всех случаях соответствовал 1 классу. Кормовая ценность силоса из кукурузы составляла от ОД 1 до 0,23 корм, единицы, травяного силоса - 0,36 корм, единицы.

В разделе 5.2 определены энергетические затраты предложенного приёма приготовления кукурузного и травяного силоса в сравнении с технологией приусадебного приготовления листостебельчатых кормов в заглубленных хранилищах. Энергозатраты определялись как по технологическим операциям (скашивание, измельчение и погрузка резки, транспортировка на расстояние 5 км, закладка массы в упаковки с созданием в них пониженного давления и укладкой в штабель), так и по видам расходуемых ресурсов (труд, техника, энергоносители, материалы).

По результатам сопоставительной энергооценки установлено:

- наименьшие удельные энергозатраты приходятся на приготовление кукурузного и травяного силоса в гибких упаковках - соответственно 69,85 и 70,88 МДж на 1 ц кормовых единиц. Основные энергозатраты (соответственно 63,11 и 59,18 %) расходуемых ресурсов приходятся на топливно-смазочные материалы. В технологических операциях почти 60 % от общих энергозатрат приходится на транспортировку массы с поля к местам хранения;

- создание и поддержание требуемого давления газовой среды в герметичных упаковках энергетически достаточно эффективно и составляет от 16,5 до 20,8 % общих энергозатрат.

В разделе 5.3 проведена технико-экономическая оценка результатов исследования, позволяющая сделать выводы.

Себестоимость приусадебного приготовления 1 т кукурузного силоса в упаковках многоразового пользования с созданием пониженного давления газовой среды составила 376,79 руб.; 1 т травяного силоса-2316,40 руб.

Чистый дисконтированный доход за расчетный период (5 лет) приготовления кукурузного и травяного силоса в упаковках составляет соответственно 686,71 руб. и 2001,17 руб. на 1 т корма или 312,13 руб. и 625, 37 руб. на 1 ц кормовых единиц при степени риска 20 %.

Рентабельность приёма составляет соответственно 80,5 % и 38,1 %.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Установлено, что листостебельчатые корма с влажностью, близкой к полевой, заложенные в герметичные упаковки с пониженным давлением остаточного воздуха, успешно сохраняют свои кормовые качества. Хранение корма в упаковках поддается визуальному и приборному контролю, отвечает требованиям порционного кормления и индивидуального ухода за скотом.

2. Выполнено математическое обоснование режимов и параметров приготовления и хранения растительной резки в упаковках с пониженным давлением газовой среды и составлен электронный документ для определения расчётных режимов. Установлено, что наиболее значимыми факторами внешней

17

и внутренней среды, воздействующими на качество корма и материал упаковки являются масса остаточного воздуха в массиве, влажность и плотность материала, а также объемы газовыделения и температура самонагревания растительного сырья.

3. Разработана методика комплексной оценки барометрических, влажно-стных, плотностных и других параметров листостебельчатой массы в герметичной упаковке по температуре самонагревания растительного сырья, принятой в качестве обобщающего показателя готовности корма к долговременному хранению.

4. Обоснованы технические средства и предложены одно- и двухуровневые системы для создания и оперативного поддержания в упаковках требуемых значений пониженного барометрического давления (патент на полезную модель № 45367).

5. Получены аналитические зависимости температуры самонагревания (Г, °С) кукурузной и травяной резки, размещенной в упаковках многоразового пользования от барометрических (Р, кПа), влажностных (IV, %) и плотностных (р, кг/м3) параметров. Установлены и рекомендованы рабочие режимы и параметры приготовления и хранения листостебельчатых кормов в герметичных упаковках:

- для травяной резки - обеспечение начального давления газовой среды в Р = 40 кПа с повторным (повторными) восстановлением его при росте давления до Р = 80 кПа, происходящее вследствие газовыделения растительного сырья, влажность - в пределах )У0 = 55...60 %, плотность укладки рм = 200.. .250 кг/м3, длина частиц / = 0,07...0,09 м;

- для резки кукурузы - соответственно обеспечение начального давления Р = 40 кПа с одним или несколькими повторными восстановлениями его по достижении в упаковке атмосферного давления (Ра = = 100 кПа), влажность 1Уа = 70...75 %, плотность укладки - рм = = 250.. .300 кг/м3, длина резки / = 0,03.. .0,05 м.

6. Определен типоразмерный ряд поголовья крупного рогатого скота, кормление которого целесообразно осуществлять пакетированными кормами. Предложена конструкция и обоснованы параметры упаковок многоразового пользования объемом 0,40 и 0,25 м3 с термосварным днищем изготавливаемых из рукавной полиэтиленовой пленки.

7. Выполнен энергетический анализ предложенного приёма по рабочим операциям и расходуемым ресурсам. Суммарные энергозатраты на приготовление 1 ц кормовых единиц кукурузного силоса составляют 69,85 МДж, травяного силоса - 70,88 МДж. Доля энергозатрат на создание и поддержание пониженного давления в упаковках равна соответственно 16,5 и 20,8 %.

8. Себестоимость приготовления 1 т кукурузного силоса составила 376,79 руб., травяного-2316,40 руб.

Чистый дисконтированный доход за расчетный период (5 лет) приготовления кукурузного силоса в упаковках многоразового пользования составляет 686,71 руб., травяного силоса 2001,17 руб. на 1 т корма при степени риска 20 %.

Рентабельность приготовления кукурузного и травяного силоса составляет соответственно 80,5 % и 38,1 %. 18

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

В изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Иванов, Д. В. Ресурсосберегающая технология долговременного хранения кормов в регулируемой газовой среде / Д. В. Иванов, О. И. Детистова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2007.-№ 7 - С. 13-14.

2. Детистова, О. И. Экспертная оценка качества заготовки и хранения кормов / О. И. Детистова, Д. В. Иванов // Механизация и электрификация сельского хозяйства.-2010.-№ 1-С. 13-14.

Патент

3. Пат. 45367 U1 RU В65В31/04 Российской Федериции. Установка вакуумной обработки кормов / Иванов Д. В., Ангилеев О. Г. ; № 2004136142/22; заявл. 09.12.2004 // Изобретения. Полезные модели № 12 10.05.2005.

Монография

4. Ангилеев, О. Г. Новые технологии приготовления и хранения кормов в крестьянских и личных подсобных хозяйствах / О. Г. Ангилеев, О. И. Детистова, Д. И. Грицай, Д. В. Иванов. - Ставрополь : АГРУС, 2007. - 64 с.

Статьи в сборниках трудов

5. Иванов, Д. В. Вакуумирование кормов в фермерских хозяйствах / Д. В. Иванов, О. Г. Ангилеев // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе : сб. науч. тр. по матер. Ш Российской научно-практической конференции. - Ставрополь: АГРУС, 2005. - С. 149-153.

6. Иванов, Д. В. Применение вакуума для консервации кормов и краткий анализ устройств для его получения / Д. В. Иванов, О. Г. Ангилеев, О. И. Детистова // Совершенствование технологий и технических средств в АПК : сб. матер. 69-й науч.-практ. конф. Ставропольского ГАУ. - Ставрополь : АГРУС, 2005.-С. 100-104.

7. Иванов, Д. В. Классификация факторов, влияющих на качественные показатели пакетированных кормов, хранящихся в регулируемой газовой среде / Д. В. Иванов, О. Г. Ангилеев // Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК : сб. матер, межд. науч.-практ. конф. / под общ. ред. Е. М. Зубрилиной. - Ставрополь, 2006. - Ч. 1.-С. 146-148.

8. Иванов, Д. В. Обоснование исходных качественных показателей сырья для приготовления кормов в регулируемой газовой среде / Д. В. Иванов // Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК : сб. науч. ст. по матер. III Международной науч.-практ. конф. в рамках X Международной выставки «Агроуниверсал-2008». - Ставрополь : АГРУС, 2008. - С. 65-68.

9. Иванов, Д. В. Факторы, оказывающие влияние на качество кормов, хранящихся в регулируемой газовой среде / Д. В. Иванов, Д. И. Грицай // Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК : сб. науч. ст. по матер. III Международной науч.-практ. конф. в рамках X Международной выставки «Агроуниверсал-2008». - Ставрополь : АГРУС, 2008. - С. 68-70.

Подписано в печать 31.03.2010. Формат 60x84 Усл. печ. л. 1,0. Гарнитура «Тайме». Бумага офсетная. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 115.

Отпечатано в типографии издательско-полиграфического комплекса СтГАУ «АГРУС», г. Ставрополь, ул. Мира, 302.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Анализ количественных и качественных потерь стебельчатых кормов в технологической цегш «поле-кормушка».

1.2 Технология и технические средства приготовления пакетированных кормов повышенной влажности в упаковках из синтетической пленки.

1.3 Краткий анализ факторов, влияющих на биохимические и микробиологические превращения во влажном растительном материале в процессе хранения.

1.4 Консервирование кормов в упаковках с пониженным давлением воздуха и устройства для его создания.

1.5 Выводы. Цели и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Исследование факторов оказывающих воздействие на качественные показатели корма в упаковке с пониженным давлением газовой среды.

2.2 Анализ характера и динамики изменения газовой среды в изолированном массиве листостебельчатой массы повышенной влажности.

2.3 Математическое обоснование режимов и параметров приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды.

2.4 Исследование режимов работы вакуумной машины и расчет работы одно- и двухступенчатых вакуумных систем.

2.5 Расчет типоразмерного ряда поголовья скота, обоснование параметров и определение потребного количества упаковок многоразового пользования.

Выводы из главы 2.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Общая программа и методика исследования.

3.2 Частные методики исследования и используемое оборудование.

3.2.1 Методика лабораторного исследования барометрических, температурных и влажностных режимов хранения листостебельчатой резки в герметичных емкостях ограниченного объема.

3.2.2 Методика исследования барометрических, температурных и влажностных режимов хранения листостебельчатой резки в упаковках многоразового пользования.

3.2.3 Методика установления соответствия вакуумных насосов НВРи ВВН1 -3 для создания пониженного давления в упаковках корма. 83 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Температурный, влажностный и барометрический режимы хранения резки люцерны, эспарцета и кукурузы различной исходной влажности и плотности укладки в герметичных емкостях ограниченного объема.

4.2 Соответствие вакуумных насосов НВР-1 и ВВН 1-3 для создания пониженного давления в упаковках корма.

4.3 Результаты исследования зависимости температуры самонагревания резки кукурузы и люцерны от барометрического, плотностного и влажностного режимов хранения.

4.3.1 Влияние барометрического и плотностного режима на приготовление кукурузного силоса в упаковках.

4.3.2 Влияние барометрического, плотностного и влажностного режима на приготовление травяного силоса в упаковках.

5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРЕДЛОЖЕННОГО ПРИЁМА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

5.1 Оценка качества кукурузного и травяного силоса в упаковках с пониженным давлением газовой среды.

5.2 Определение энергетических затрат на приготовление кукурузного и травяного силоса в упаковках многоразового пользования.

5.3 Технико-экономическая оценка предложенного приёма и экономическая эффективность результатов исследования.

Актуальность исследования. По данным Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2006 года, в ходе которой подсчитано поголовье крупного рогатого скота, свиней, овец, птицы и прочей живности крестьянских подворий, за последние десятилетия произошло резкое сокращение поголовья. В результате производство мяса в живом весе с 1990 по 2006 год уменьшилось вдвое - с 15 до 7 млн. тонн, объемы надаиваемого молока упали более чем в полтора раза - с 55 до 30 млн. тонн.

Причин сложившегося положения много, основными из которых является диспаритет цен на промышленную и первичную сельскохозяйственную продукцию, неустойчивая коныоктура в сельском хозяйстве, отток сельского населения в город.

Фермерские, крестьянские и личные подсобные хозяйства Юга России, содержащие значительное поголовье скота и получившие в последние годы ощутимую поддержку по национальному проекту «Сельское хозяйство», зачастую не дают ожидаемой отдачи, в том числе и вследствие нехватки качественных кормов, несбалансированности кормовых рационов.

Подсчитано, что потребность единичного крестьянского хозяйства в сочных кормах зимнего периода составляет от 15 до 46 тонн. Практикуемое приготовление силоса и сенажа в малообъемных приусадебных хранилищах не всегда успешно вследствие отсутствия средств контроля над течением процессов консервации корма и методов воздействия на них, опасности подтопления грун товыми водами, сложности уплотнения корма вручную, трудоемкости порционного извлечения его, доступа воздуха во вскрытое хранилище.

В 60-х годах прошлого века, как в нашей стране, так и за рубежом были предприняты попытки консервации силоса и сенажа в упаковках с давлением воздуха ниже нормального атмосферного. Способ не получил развития вследствие слабой технической базы того времени и недостаточной научной проработки. Массовое производство синтетической пленки и широкое применение так называемой «вакуумной упаковки» пищевых продуктов, а также достигнутый технический уровень позволили вернуться к рассматриваемому вопросу на новом уровне.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР Ставропольского ГАУ по теме 36.1.2 «Разработка технологий и технических средств механизации работ в крестьянских (фермерских) хозяйствах».

Целью работы является повышение качества листостебельчатых кормов путём обоснования режимов и технических средств приготовления и хранения их в герметичных упаковках с пониженным давлением газовой среды.

Объект исследования: технологические процессы и оборудование для приготовления и хранения листостебельчатых кормов повышенной влажности.

Предмет исследования: закономерности процессов и режимов приготовления и хранения кормов в упаковке с пониженным давлением газовой среды.

Методология работы включала аналитическое определение условий приготовления листостебельчатых кормов в емкостях с давлением газовой среды ниже нормального атмосферного, методы физического и математического моделирования, методы системного анализа, натурного исследования операций и математической обработки результатов наблюдений, оценку адекватности и достоверности полученных данных, определение энергетической и экономической эффективности.

Анализ предшествующих исследований позволил сформулировать научную гипотезу о том, что существует определенное сочетание факторов и параметров, выполнение которых обеспечит сохранность кормовых качеств растительного сырья размещенного в замкнутой упаковке с пониженным давлением газовой среды.

В качестве рабочей - принято предположение о возможности нйзкоза-тратного и энергосберегающего приготовления листостебельчатых кормов повышенной влажности в упаковках с принудительным созданием в них давления газовой среды ниже нормального атмосферного.

По результатам работы на защиту выносятся следующие научные результаты и практические рекомендации: определение факторов и расчетное обоснование степени воздействия их на качество и сохранность листостебельчатого корма размещенного в упаковках и математическое описание режимов и параметров приготовления лис-тостебсльчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды;

- методика оценки барометрических, температурных и влажностных режимов хранения изолированного массива листостебельчатой массы;

- характер и закономерности самонагревания растительного сырья в зависимости от барометрических, влажностных, плотностных и других параметров хранения его в герметичной упаковке;

- рабочие режимы приготовления травяной и кукурузной резки в упаковках с пониженным давлением газовой среды и технические средства для их обеспечения;

- рекомендации по типоразмерному ряду поголовья скота, обоснование конструкции и параметров упаковок многоразового пользования;

- энергетические, трудовые и материальные затраты на приготовление и использование пакетированных кормов в условиях малых фермерских и крестьянских хозяйств.

Научная новизна исследований состоит в определении факторов внешней и внутренней среды, оказывающих воздействие на качество растительной резки, и математическом обосновании режимов и параметров приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды; в разработке методики оценки барометрических, влажностных, плотностных и других показателей хранения листостебельчатой массы в изолированных упаковках по показателям температуры самонагревания растительного сырья; в установлении и аналитическом описании рабочих режимов процесса и технических средствах для их осуществления.

Практическая значимость работы заключается в повышении качества кормов путем обеспечения предложенных параметров и режимов приготовления и хранения травяной и кукурузной резки в упаковках многоразового пользования с пониженным давлением газовой среды; в разработке конструктивно-технологических решений приготовления пакетированных кормов повышенной влажности в условиях производства.

На техническое решение получен патент РФ №45367 на полезную модель.

Решшзация результатов исследований выполнялась в 2007 - 2008 годах в крестьянских фермерских хозяйствах Макаренко А.И., Иванова В.И. Грачев-ского района Ставропольского края. Успешно ведутся НИР по контракту № 7272р/10113 на разработку способа порционной заготовки кормов в модифицированной газовой среде (Государственный фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, г. Москва 2007 - 2010 г.г.). Технология приготовления листостебельчатых кормов в упаковках с пониженным давлением газовой среды рекомендована к внедрению Государственным учреждением по работе с крестьянскими (фермерскими) хозяйствами и сельскохозяйственными кооперативами Ставропольского края (декабрь 2008 г.).

Апробация работы. Результаты исследований доложены на 69-й и 72-й научно-практических конференциях Ставропольского ГАУ (2005 и 2008 г.г.); на II туре смотра-конкурса Азово-Черноморской государственной агро-инженерной академии (г. Зерноград, март 2007 г.); на зональном семинаре ЮФО «Подготовка и управление инновационными научно-техническими проектами» (Астрахань, октябрь 2007 г.).

Разработки демонстрировались и отмечены дипломом II-й степени на выставке Агроуниверсал (Ставрополь, март 2006 г.); дипломами П-й степени и серебряными медалями на XII Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург, сентябрь 2007 г.) и VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций (март 2008 г.).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в их числе монография и патент на полезную модель. Общий объем опубликованных работ составляет 4,2 печатных листов, из которых соискателю принадлежат 1,44 печатных листов.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, общих выводов и предложений, списка литературы и приложений. Рисунков 53, таблиц 22.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Установлено, что листостебельчатые корма с влажностью близкой к полевой заложенные в герметичные упаковки с пониженным давлением остаточного воздуха, успешно сохраняют свои кормовые качества. Хранение корма в упаковках поддается визуальному и приборному контролю, отвечает требованиям порционного кормления и индивидуального ухода за скотом.

2. Выполнено математическое обоснование режимов и параметров приготовления и храпения растительной резки в упаковках с пониженным давлением газовой среды и составлен электронный документ для определения расчётных режимов. Установлено, что наиболее значимыми факторами внешней и внутренней среды, воздействующими на качество корма и материал упаковки являются масса остаточного воздуха в массиве, влажность и плотность материала, а также объемы газовыделения и температура самонагревания растительного сырья.

3. Разработана методика комплексной оценки барометрических, влажное гных, плотностных и других параметров листостебельчатой массы в герметичной упаковке по температуре самонагревания растительного сырья принятой в качестве обобщающего показателя готовности корма к долговременному хранению.

4. Обоснованы технические средства и предложены одно-и двухуровневые системы для создания и оперативного поддержания в упаковках требуемых значений пониженного барометрического давления (патент на полезную модель № 45367).

5. Получены аналитические зависимости температуры самонагревания (/, 11С) кукурузной и травяной резки размещенной в упаковках многоразового пользования от барометрических (Р, кПа), влажностных {IV, %) и плотностных {р, кг/м3) параметров. Установлены и рекомендованы рабочие режимы и параметры приготовления и хранения листостебельчатых кормов в герметичных упаковках: для травяной резки - обеспечение начального давления газовой среды в Р = 40 к11а с повторным (повторными) восстановлением его при росте давления до Р = ВО кПа происходящее вследствие газовыделения растительного сырья, влажность - в пределах Ж0 — 55.60 %, плотность укладки рм — 200.250 кг/м3, длина частиц /= 0,07.0,09 м; для резки кукурузы - соответственно обеспечение начального давления Р = 40 кПа с одним или несколькими повторными восстановлениями его по достижению в упаковке атмосферного давления (Ра =100 кПа), влажность 1¥0 о 70.75 %, плотность укладки - рм — 250.300 кг/м , длина резки / = 0,03.0,05 м.

6. Определен типоразмерный ряд поголовья крупного рогатого скота, кормление которого целесообразно осуществлять пакетированными кормами. Предложена конструкция и обоснованы параметры упаковок многоразового пользования объемом 0,40 и 0,25 м с термосварным днищем изготавливаемых из рукавной полиэтиленовой пленки.

7. Выполнен энергетический анализ предложенного приёма по рабочим операциям и расходуемым ресурсам. Суммарные энергозатраты на приготовление 1 ц кормовых единиц кукурузного силоса составляют 69,85 МДж, травяного силоса - 70,88 МДж. Доля энергозатрат на создание и поддержания пониженного давления в упаковках равна соответственно 16,5 и 20,8 %.

8. Себестоимость приготовления 1 т кукурузного силоса составила 376,79 руб., травяного - 2316,40 руб.

Чистый дисконтированный доход за расчетный период (5 лет) приготовления кукурузного силоса в упаковках многоразового пользования составляет 686,71 руб., травяного силоса 2001,17 руб. на 1 т корма при степени риска 20 %.

Рентабельность приготовления кукурузного и травяного силоса составляет соответственно 80,5 % и 38,1 %.

1. Автомонов И.Я. Исследование процесса уплотнения силосуемого материала и разработка методов расчета уплотнителей: Автореф. дис. . капд.техн.наук Текст. /И.Я.Автомонов. — М., 1961. — 21 с.

2. Автомонов И.Я. О роли уплотнения и укрытия силоса / И.Я.Автомонов // Силосование и технология кормов. Под ред. проф. A.A. Зубрилина Текст. -М.: Колос, 1964.

3. Агузаров A.M. Заготовка сенажа из трав субальпийских лугов: Рекомендации Текст. / А.М.Агузаров, К.Д.Кудзиев, О.И.Детистова. Владикавказ: Изд-во «Горский госагроупиверситет», 2005. - 14 с.

4. Агузаров A.M. Разработка технологии и совершенствование средств механизации приготовления сенажа из трав субальпийских лугов в условиях республики Северная Осетия Алания Текст.: Автореф. дис. канд.техн.наук /А.М.Агузаров. - Владикавказ, 2006. - 23 с.

5. Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства 2-е изд., перср .и доп. - М.: Колос, 1993 - 319с., ил.

6. Ангилеев О.Г. Корма и машины Текст. — Ставрополь: Кн. изд., 1977. -128 с.

7. Ангилеев О.Г. Новые технологии приготовления и хранения кормов в крестьянских и личных подсобных хозяйствах Текст. / О.Г. Ангилеев, О.И. Детистова, Д.И. Грицай, Д.В. Иванов // Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС», 2007. 64 с.

8. Ангилеев, О.Г. Приусадебное силосохранилище Текст. / О.Г. Ангилеев, О.И. Детистова // Сельский механизатор. №12. — 2002. - С.43-44.

9. Ангилеев О.Г. Разработка технологий и технических средств системной утилизации побочной продукции растениеводства. Диссертация д.т.н. — Зерноград, 1995.

10. Аруин, A.C. Эргономическая биомеханика / A.C. Аруин, В.М. Зациор-ский. -М.: Машиностроение, 1989. -251 с.

11. Аствацатуров, А.Е. Основы инженерной эргономики: учеб. пособие для спец. 15.03.00 «С.-х. машиностроение» / Рост, инс-т с.-х. машиностроения. -Изд-во Рост, ун-та, 1991.- 205 с.

12. Батищев В.Д. Горизонтальные силосохранилища и способы их заполнения Текст. // Сельское хозяйство за рубежом. — 1981. №4. - с.54-61

13. Батищев В.Д. Механизация приготовления силоса и сенажа Текст. -М.: Россельхозиздат, 1983. — 64 с.

14. Березовский A.A. Автомонов И.Я. Сенаж новый корм Текст. - М.: Колос, 1971.

15. Беспамятнов А.Д. Заготовка высококачественного силоса: Технология Текст. //Кукуруза и сорго. 1986. - №4. - с.29-31.

16. Биндер Ф. Вакуумный способ консервирования кормов Текст. / Ф.Биндер // Сельское хозяйство за рубежом. Животноводство.-1961.-№4.

17. Биоэнергетическая оценка сельскохозяйственных технологий и пути экономии энергии. Методические рекомендации отделения механизации и электрификации ВАСХНИЛ Текст. М., 1983.

18. Боброва-Голикова Л.П. Эргономика и безопасность труда / Л.П. Боброва-Голикова, О.М. Мальцева, H.A. Коханова, А.Н. Строкина. — М.: Машиностроение, 1985. — 112 с.

19. Богдан Чернявски. Современные системы упаковки пищевых продуктов Текст. OPAKOWANIE, 2000, № 2, с. 12-15.

20. Боровиков, В. П. Популярное введение в программу STATISTICA

21. Текст. /В. П. Боровиков. М., 1998. - 266 с.

22. Боярский Л.Г. Технология кормов и полноценное кормление сельскохозяйственных животных Текст. Ростов п/Д: Феникс, 2001. -416 с.

23. Бусев А.И., Ефимов И.П. Определения, понятия, термины в химии Текст. Изд. 3-е. М.: Просвещение, 1981.

24. Вайбах Ф. Потери питательных веществ при силосовании и пути их снижения ¡Текст. // Международный сельскохозяйственный журнал. — 1970. -№1.

25. Вакуумное оборудование и вакуумная техника Текст. Под ред. А. Гутри и Р. Уокерлинг, пер. с англ., М., 1951.

26. Валушис В.Ю. Основы высокотемпературной сушки кормов Текст. -М.: Колос, 1977, с 67.

27. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. М.: Колос, 1973. - 199 с.

28. Вернигор В.А, Таранов М.Т. Консервирование кормов Текст. Алма-Ата: Кайнар, 1974.

29. Доспехов, Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных / Б.А. Доспехов М.: Колос, 1972. - 207 с.

30. Гребенник В.И. Энергетический анализ сельскохозяйственных технологий: Курс лекций Текст. Ставрополь: СГСХА, 1994. - 103 с.

31. Грицай Д.И. Разработка технологии и средств механизации приготовления зерностержнсвой кормосмеси (ЗСКС) в крестьянских фермерских хозяйствах Автореф. дис. . канд.техн.наук Текст. /Д.И.Грицай. — Ставрополь 2007.-23 с.

32. Гуряков, М.В. Малогабаритная сельскохозяйственная техника: Справочник / М.В. Гуряков, H.H. Поляков. — М.: Машиностроение, — 1994. -244 с.

33. Даниленко H.A., Перевозина К.А. Некоторые вопросы технологии силосования кукурузы Текст. // Силосование и технология кормов. Под ред. проф. A.A. Зубрилина. -М.: Колос, 1964.

34. Детистова О.И. Разработка технологии и обоснование средств механизации приготовления силосованных кормов в малообъемных хранилищах. Автореф. дис. . канд.техн.наук Текст. /О.И.Детистова. -Зерноград, 2003.

35. Енохович A.C. Краткий справочник по физике Текст. — М.: Высшая школа, 1969.

36. Животноводство. Рекламный буклет АОЗТ «Агро-союз» Текст. — Днепропетровск: Extension, 2007.-е. 11.

37. Завалишин Ф.С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства Текст. / Ф.С.Завалишин, М.Г. Манцев. — М.: Колос, 1982. 231с.

38. Завражнов А.И. Механизация приготовления и хранения кормов Текст. /А.И.Завражнов, Д.И.Николаев. М.: Агропромиздат, 1990. - 336 с.

39. Злыднев Н.З., Трухачев В.И., Подколзин А.И. Кормление сельскохозяйственных животных на Ставрополье Текст. — Ставрополь: СГСХА, 2000, с.264.

40. Зубрилин A.A. Научные основы консервирования зеленых кормов Текст. —М.: Сельхозгиз, 1947.

41. Иванов Д.В. Ресурсосберегающая технология долговременного хранения кормов в регулируемой газовой среде Текст. / Д.В. Иванов, О.И. Детистова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. - №7 -С. 13-14

42. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. Изд. 2-е. Текст. -М.: Колос, 2000.-c.552.

43. Кива A.A. Биоэнергетическая оценка и снижение энергоемкости технологических процессов в животноводстве Текст. / A.A. Кива, В.М. Рабштына, В.И. Сотников. М.: Агропромиздат, 1990. - 176 с.

44. Коба В.Г. и др. Механизация и технология производства продукции животноводства. Текст. — М.: Колос, 1999.

45. Колотушкин И.С. Исследование растительных материалов в связи с требованиями машинной технологии заготовки грубых кормов и силоса. Авторсф. дисс. . к.т.н. Текст. Алма-Ата: 1966.

46. Кормозаготовка. Рекламный буклет ассоциации «Завод им. Седина» Текст. Краснодар: БДМ-Агро, 2008.

47. Кошкин Н.И. Справочник но элементарной физике. изд. 7-е / Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. - М.: Наука, 1967. - с.67.

48. Кукта Г.М. Технология переработки и приготовления кормов Текст. — М.: Колос, 1978,-с. 240.

49. Лёр Р. Переработка и использование сельскохозяйственных отходов. Пер. с англ. Текст. М.: Колос, 1979.

50. Либберт Э. Физиология растений. Пер. с нем. Текст. -М.: Мир, 1976.

51. Луганский В.И. Хранилища в фермерском хозяйстве (Типовые проекты) Текст. М.: Информагротех, 1995. - 76 с.

52. Мезенова О.Я., Ким И.Н., Бредихин С.А. Производство и хранение пищевых продуктов Текст. М.: Колос, 2002. - с.208.

53. Мельников C.B. Механизация и автоматизация животноводческих ферм Текст. Л.: Колос. Ленингр. отделение. 1978. - 560 е., ил.

54. Мельников C.B. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов Текст. / С.В.Мельников. Л.: Колос, 1980.

55. Мембранная технология разделения газов: транспортабельные хранилища для хранения плодоовощной продукции с регулируемой газовой средой ТХ-25/7 и ТХ-54/14 Текст. // Техника и оборудование для села. 2000. № 3. с 16-17.

56. Мжельский Н.И., Смирнов А.И. Справочник по механизации животноводческих ферм Текст. М.: Колос, 1984. с. 85.

57. Новые технологии в животноводстве. Рекламный фильм АОЗТ «Агро-союз» Текст. — Днепропетровск, 2007 г.

58. Новые технологии заготовки травяных кормов с упаковкой в пленку Текст. Пермь: «Крестьянский дом», 2008.

59. Овсянников А. Газопроницаемость мембранных упаковочных материалов, методы и приборы для контроля Текст. // Пакет, 2004, № 3.

60. Петерсон А. Современные технологии кормления в молочном скотоводстве Текст. // Новое сельское хозяйство. 2001, - №3, - с.24 - 28.

61. Приготовление и использование полнорациониых кормов. Обзор ВНИИТЭСХ Текст. М.: Изд. МСХ СССР, 1982. - с.80.

62. Программа для ЭВМ № 2003610882: автоматизированный расчет малообъемных силосохранилищ /В.И.Будков, О.И.Детистова, О.Г.Ангилеев. М.: ФСИС, 2003.

63. Программа для ЭВМ № 2007613544: автоматизированный расчет приусадебных хранилищ для сенажа /А.А.Агузаров, К.Д.Кудзиев, О.И.Детистова, Д.И.Грицай. М.: ФСИС, 2007.

64. Пупков К.А. Оценка и планирование эксперимента Текст. / К. А.Пупков, Г.А. Костюк . М.: Машиностроение, 1977. - 118 с.

65. Резник Е.И. Совершенствование технологических процессов и технических средств заготовки, приготовления и раздачи кормов на фермах КРС. Авт. дисс. .д.т.н. Текст., М; 2003.

66. Румшинский, Д.З. Математическая обработка результатов эксперимента Текст. /Д.З. Румшинский. -М.: Наука, 1971. — 192 с.

67. Рыдин С.Н. Совершенствование технологических процессов силосования кормов Текст. / С.Н.Рыдин. М.: 1956. - 26 с.

68. Сборник материалов Ставропольского краевого комитета госстатистики «Об итогах учета скота, производстве продукции животноводства и расходе кормов 2006 г» Текст.

69. Сельскохозяйственная техника: Каталог Текст. — ЦНИИТЭИ, 1975. — 855 с.

70. Сельскохозяйственная техника для интенсивных технологий: Каталог Текст. М.: АгроНИИТЭИИТО, 1988. - 288 с.

71. Сельскохозяйственная техника и оборудование для фермерских хозяйств. Каталог. Т.1 Текст. М.: информагротех, 1994, с. 212.

72. Семенихип А.М. Механико-технологические основы процессов и технических средств производства силоса в горизонтальных хранилищах: Авто-реф. дис. . докг.техн.паук Текст. /А.М.Семенихин. -Зерноград, 1998.

73. Семенихип А.М. и др. Отделители-измельчители стебельных кормов Текст. Зерноград: АЧГАА, 2008, с.320.

74. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов Текст. / А.А.Спиридонов. М.: Машиностроение, 1981.- 184 с.

75. Справочник по кормопроизводству. Изд. 2-е. Под ред. акад. М.А. Сму-рыгина Текст. М.: Агропомиздат, 1985. - с.414.

76. Справочник по сельскохозяйственному строительству. Колл. авторов. — М.: Сельхозгиз, 1960.-с.134

77. Ульянов В. Классификация оборудования для упаковки продуктов в термосвариваемые пакеты Текст. // Пакет, 2004, № 2.

78. Уотсон С., Нэш М. Приготовление силоса. Пер. с англ. Текст. М.: Колос, 1964.

79. Химич В.В., Кулик М.Ф. Факторы, влияющие на процессы консервирования Текст. Кормопроизводство, 1984, №8, с. 1-3.

80. Черноиванов, В.И. О развитии малых форм сельскохозяйственного производства (на примере животноводства) / В.И. Черноиванов, Н.В. Крас-нощеков, В.Ф. Федоренко // Техника и оборудование для села. 2006. -№ 3-4.

81. Шмидт В., Веттерау Г. Производство силоса. Пер с нем. Текст. М.: Колос, 1975.

82. Штайнхёфель О. Увеличение надоев молока без использования комбикормов. ФРГ Текст. // Новое сельское хозяйство. (Спецвыпуск журнала аг-роменеджера) 1998.

83. Эксплуатация машинно-тракторного парка / А.П. Ляхов, A.B. Новиков, Ю.В. Будько, П.А. Кункевич и др.; Под ред. Ю.В. Будько Текст. — Мн.: Ураджай, 1991.-336 с.

84. Bolsen К.; Smith R. Grain, forage, and grainless sorghum silages for growing cattle: S.I., 1984. p. S 1-14.

85. Hinschelwood C. The kinetics of the Bacterial Call, Oxford Univ. Press, London and New York, 1946.

86. Horst-Christian Landowski. Neuentwicklugen bei Barrierefolien, S. 45-63 / Folienextrusion. VDI-Gesellschaft Kunststofftechnick. VDI Verlag GmbH, Dusseldorf, 2003.

87. Jacobs J. Fodder conservation as silage: South Perth, 1993. 3 S.

88. Kirsch W., Ililderbrandt H. Die Silofutterbereitung nach dem Kaltgarkerfah-ren. Berlin: Landwirtschaftliher Litteratur, 1932.

89. Leahy K.T.; Barth K.M.; Hunter P.P. Selected additives to corn silage and their effect on ensiling losses, digestibility, and cattle feedlot performance: Knox-villc (Tenn.), 1988. 19 S.

90. Muck R.E.; O'Connor P.L. Effect of inoculation level on alfalfa silage quality: St. Joseph, Mich, 1988. 14 S.

91. Muck R.E.; Leibensperger R.Y.; Pitt R.E. Mathematical simulation of silage fermentation: St. Joseph, Mich, 1983, 61 S.

92. Nygard A., Norsk Landbruk.-1966.-№10.

93. Pauly T.M. Heterogeneity and hygienic quality of grass silage: Doctoral thesis: Uppsala, 1999. 106 S.

94. Principles and Applications of Modified Atmosphere Packaging of Foods / Edited by B.A. Blakistone, London, 1998.

95. Silage: Dulverton, Somerset, 1984. 55 S.

96. Silage making in the tropics with particular emphasis on smallholders: proceedings of the FAO electronic conference on tropical silage, 1 September-15 December 1999 / FAO; ed. by L. t'Mannetje: Rome, 2000. VIII, 180 S.

97. Smart W. Disposal of plastic silage wrap: South Perth, 1997. 2 S.

98. Wcissbach F. Untersuchungen über die Beeinflussung des Garungsverlaufes bei der Bereitung von Silage durch Wiesenkrauter verschiedener Spezies im Aufwuchs extensiv genutzter Wiesen: Braunschweig, 1998. 104 S.

99. Wilkinson M. Silage UK: Marlow, Bucks; Chalcombe publ., 1988. 5, 170 S.