Статья опубликована в рамках: XXX Международной научно-практической конференции «Инновации в науке» (Россия, г. Новосибирск, 26 февраля 2014 г.)

Наука: Технические науки

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции, Сборник статей конференции часть II

Библиографическое описание:
Шаповаленко О.И., Ульянич И.Ф. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ЭКСТРУДИРОВАННОГО КОРМА НА ЕГО ЦЕННОСТЬ И КАЧЕСТВО // Инновации в науке: сб. ст. по матер. XXX междунар. науч.-практ. конф. Часть I. – Новосибирск: СибАК, 2014.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

 

ВЛИЯНИЕ  СОСТАВА  ЭКСТРУДИРОВАННОГО  КОРМА  НА  ЕГО  ЦЕННОСТЬ  И  КАЧЕСТВО

Шаповаленко  Олег  Иванович

д-р  техн.  наук,  професор  Национальный  университет  пищевых  технологий,  Украина  г.  Киев

Ульянич  Иван  Федорович

аспирант,  Уманский  национальный  университет  садоводства,  Украина  г.  Умань

E-mail: 

 

INFLUENCE  OF  COMPOSITION  EXTRUDED  FEEDS  AT  ITS  VALUE  AND  QUALITY

Shapovalenko  Oleg  Ivanovych

doctor  of  engineering  sciences,  professor  National  University  of  Food  Technologies,  Ukraine  Kiev

Ulyanich  Ivan  Fedorovych

postgraduate,  Uman  National  University  of  Horticulture,  Ukraine  Uman

 

АННОТАЦИЯ

Приведены  результаты  исследований  по  изучению  влияния  влаготепловой  обработки  на  качественные  показатели  корма  из  ячменя  и  овощных  компонентов,  таких  как  свекла  столовая  и  морковь  столовая.  Доказано,  что  на  физические  и  технологические  свойства  экструдированного  корма  влияет  концентрация  добавок  и  лучшим  соотношением  является  90:10,  а  при  содержании  овощей  22,5  %  качество  корма  ухудшается.

ABSTRACT

Presents  the  results  of  studies  on  the  effect  of  the  qualitative  indicators  of  barley  a  feed  mixture  of  the  contents  of  vegetable  components  beet  and  carrots.  It  is  proved  that  on  the  physical  and  technological  properties  of  barley  a  feed  mixture  of  during  extrusion,  influences  the  concentration  of  additives  and  the  larger  their  content  feed  quality  deteriorates.

 

Ключевые  слова:  экструдер;  кормосмесь;  ячмень;  свекла  столовая;  морковь  столовая;  массовая  доля  влаги;  объемная  масса;  набухание,  угол  естественного  откоса;  коэффициент  расширения.

Keywords:  extruder;  feed  mixture;  barley;  beet;  carrots;  mass  fraction  of  moisture;  volumetric  weight;  swelling;  angle  of  natural  slope;  coefficient  of  expansion.

 

Актуальность  темы.  Для  получения  экологической  продукции,  лучшего  роста  и  развития,  а  также  для  повышения  продуктивности  животных  специалисты  все  чаще  используют  природные  кормовые  добавки  в  составе  корма.  Наряду  с  этим,  в  Украине  постоянно  накапливаются  большие  запасы  овощного  сырья,  которое  нужно  быстро  использовать  в  связи  с  небольшим  термином  хранения.  Одним  из  вариантов  является  процесс  экструдирования,  при  котором  происходит  увеличение  объемов  кормовой  базы  и  снижение  затрат.  В  последнее  время  ощущается  отсутствие  современных  технологий  промышленного  использования  овощного  сырья  как  натуральной  кормовой  добавки  для  откорма  животных  [1,  с.  157—160;  6,  с.  571—592].

Анализ  последних  исследований  и  публикаций  показал,  что  решение  данной  проблемы  не  изучалось.  Повышение  качества  комбикормовой  продукции  и  улучшение  рациона  питания  животных  зависит  от  ввода  в  комбикорм  новых  видов  растительного  сырья,  содержащих  в  своем  составе  сбалансированный  комплекс  белков,  липидов,  аминокислот,  органических  кислот,  минеральных  веществ,  витаминов,  которые  имеют  высокие  питательные  и  кормовые  свойства,  на  что  указывают  ведущие  ученые  В.А.  Афанасьев  [1,  с.  155—178],  Б.В.  Егоров  [7,  с.  159—164]  А.П.  Левицкий  [3,  с.  30;  6,  с.  21—22],  А.Н.  Остриков  [5,  с.  125—138;  159—167].

Цель  исследований  —  повысить  ценность  экструдированного  корма  из  ячменя  за  счет  обогащения  овощными  компонентами  с  целью  улучшения  физических  и  технологических  свойств.  Объект  исследования  —  зерновое  сырье  (ячмень)  и  овощные  компоненты  (свекла  столовая,  морковь  столовая).

Методика  исследований.  Исследования  проводили  в  лаборатории  кафедры  технологии  хранения  и  переработки  зерна  Уманского  НУС.  Для  получения  опытных  образцов  экструзионного  продукта  и  проведения  экспериментальных  исследований  использовали  лабораторный  одношнековий  экструдер  КЭШ-1.  Особенностью  данного  экструдера  является  наличие  регулирующего  кольцевого  зазора,  за  счет  которого  можно  влиять  на  процесс  экструдирования.

Методом  кратковременной  экструзии  по  одновременному  воздействию  интенсивных  механических  напряжений  и  высокой  температуры  (120—170  оС)  получено  экструзионные  продукты  из  ячменя  и  овощных  компонентов  в  количестве  2,5  %,  5,0,  10,0,  15,0  и  22,5  %.

Технологический  процесс  заключался  в  следующем.  Экструдер  разогревали  до  температуры  160оС,  частота  вращения  шнека  составляла  610  об./мин.  В  приемный  бункер  экструдера  подавалась  предварительно  подготовленная  смесь  целых  зерен  ячменя  и  измельченных  овощей  (толщина  1—2  мм,  длина  —  4—10  мм).  Величина  подачи  смеси  оставалась  постоянной.  Далее,  продукт  попадал  в  зону  загрузки,  где  шнек  захватывал  смесь,  уплотнял,  пластифицировал  и  выдавливал  через  кольцевой  зазор.  Площадь  поперечного  сечения  была  постоянной  и  составляла  19,5  мм(эквивалентная  матрице  диаметром  5  мм).

Экструдированные  образцы  измельчали  до  крупности  частиц  6—12  мм.  Определяли  влажность,  объемную  массу,  коэффициенты  расширения  и  набухание,  угол  естественного  откоса.  Данные  показатели  характеризуют  технологическое  качество  экструдата.

Результаты  исследований.  Полученную  измельченную  смесь  ячменя  с  овощными  компонентами  оценивали  по  комплексу  физических  и  технологических  показателей,  которые  позволяют  выявить  структурные  изменения  зерновой  смеси,  происходящие  в  процессе  экструзионной  обработки  и  оценить  качество  полученной  продукции.  Установлено,  что  в  процессе  экструдирования  значительно  снижается  влажность  продукции  (табл.  1).

Таблица  1.

Изменение  массовой  доли  влаги  во  время  экструдирования  в  зависимости  от  содержания  овощного  компонента

Кормосмесь  с  овощными  корнеплодами

Свекла  столовая

Морковь  столовая

массо-вая  доля  влаги,  %

к  исход-ному  значе-нию,  %

±  к  исход-ному  значе-нию,  %

массо-вая  доля  влаги,  %

к  исход-ному  значе-нию,  %

±  к  исход-ному  значе-нию,  %

Содержаниеовощного  компонента,  %

0  (К)*

исходная

14,3

100

 

14,3

100

 

экструд.

9,8

68,5

–31,5

9,8

68,5

–31,5

2,5

исходная

16,2

100

 

16,1

100

 

экструд.

11,6

71,6

–28,4

11,1

68,9

–31,1

5,0

исходная

18,2

100

 

18,0

100

 

экструд.

13,4

73,6

–26,4

12,8

71,1

–28,9

10,0

исходная

22,1

100

 

21,6

100

 

экструд.

16,0

72,3

–27,6

15,8

73,2

–26,9

15,0

исходная

26,0

100

 

25,3

100

 

экструд.

18,5

71,2

–8,9

18,1

68,8

–31,2

22,5

исходная

31,8

100

 

30,8

100

 

экструд.

23,2

73,0

–27,0

22,8

74,0

–26,0

*(К)  —  контроль

Анализ  полученных  данных  показал,  что  независимо  от  вида  овощного  компонента  и  его  концентрации  массовая  доля  влаги  после  экструдирования  снизилась  в  среднем  на  26,0—31,5  %.  Большие  потери  влаги  получены  в  зерновых  образцах  без  добавления  овощных  компонентов,  где  массовая  доля  влаги  составляла  68,5  %  к  исходному  образцу,  а  разница  достигала  31,5  %.  Добавление  к  смеси  измельченной  свеклы  столовой  в  различных  концентрациях  способствовало  повышению  массовой  доли  влаги  в  исходной  продукции  на  2—17,5  %  и  моркови  несколько  ниже  1,8—16,5  %.

Следовательно,  в  процессе  экструзионной  обработки  смеси  ячменя  с  овощными  компонентами  значительно  снижается  массовая  доля  влаги,  что  способствует  дальнейшему  ее  сохранению  и  рациональному  использованию  на  корм. 

Определение  основных  физических  показателей  смеси  ячменя  с  овощными  компонентами,  таких  как  объемная  масса,  набухание,  угол  естественного  откоса,  показало,  что  происходит  изменение  показателей  в  зависимости  от  концентрации  компонентов  (табл.  2).

Таблица  2.

Физическиепоказатели  смеси  с  овощными  компонентами  в  зависимости  от  концентрации

Кормосмесь

Объемная  масса,  кг/м3

Набухание,  мл/г

Угол  естественного  откоса,  град

Коэффициент  расширения

Содержаниесвеклы  столовой,  %

0  (К)*

исходная

637,1

4,17

32,0

экструд.

138,4

8,53

41,4

3,23

2,5

исходная

654,9

4,13

34,6

экструд.

147,7

8,43

41,3

3,06

5,0

исходная

668,7

4,07

36,7

экструд.

156,4

8,23

42,7

2,63

10,0

исходная

692,4

3,98

39,8

экструд.

198,7

7,40

43,2

1,73

15,0

исходная

732,1

3,89

41,5

экструд.

242,8

6,07

43,8

1,53

22,5

исходная

778,7

3,74

46,4

экструд.

272,1

4,43

45,4

1,02

Содержание  моркови  столовой,  %

0  (К)*

исходная

637,1

4,17

32,0

экструд.

138,4

8,53

41,4

3,23

2,5

исходная

667,7

4,12

34,6

экструд.

145,3

8,49

41,5

3,19

5,0

исходная

700,4

4,06

36,2

экструд.

151,5

8,43

42,6

2,28

10,0

исходная

700,4

3,92

39,3

экструд.

194,0

7,77

31,2

1,65

15,0

исходная

733,1

3,83

42,4

экструд.

245,2

6,65

43,9

1,34

22,5

исходная

774,7

3,73

45,9

экструд.

262,7

4,56

45,2

1,05

(К)*  —  контроль

Анализ  таблицы  показал,  что  в  екструдированном  корме  степень  набухания  составляет  8,53  мл/г,  тогда  как  в  необработанном  виде  4,17  мл/г.  Добавление  к  ячменю  овощных  корнеплодов  в  разной  концентрации  снижало  набухания  смеси.  Так,  при  концентрации  компонентов  2,5  %  степень  набухания  в  зависимости  от  компонента  составила  8,43—8,49  мл/г.  Повышение  содержания  овощных  корнеплодов  до  10  %  вызывало  снижение  показателя  до  7,40—7,77  %.  А  повышение  до  15  %  снижало  степень  набухания  до  6,07—6,65  %.  Дальнейшее  увеличение  концентрации  овощных  компонентов  в  кормосмеси  до  22,5  %  приводило  к  снижению  набухания,  которое  достигало  уровня  4,43—4,56  %.

Следовательно,  набухание  смеси  ячменя  с  овощными  компонентами  в  зависимости  от  их  содержимого  показало,  что  с  увеличением  содержания  добавленного  компонента  существенно  снижается  набухание  экструдированного  продукта,  что  свидетельствует  о  снижении  способности  смеси  с  высокими  концентрациями  компонентов  впитывать  воду,  поскольку  макромолекулы  экструдатов  упакованы  неплотно  и  между  ними  могут  образовываться  полости,  в  которые  проникает  вода,  что  вызывает  увеличение  объема  и  степени  набухания. 

Определение  объемной  массы  смеси  указывает,  что  увеличение  содержания  овощных  составляющих  вызывает  увеличение  объемной  массы  кормосмеси  в  исходном  сырье  от  637,1  к  778,7  кг/м3  и  в  екструдированной  —  от  135,6  до  272,1  кг/м3.

Угол  естественного  откоса  в  исходном  сырье  достигал  уровня  32  градуса.  При  увеличении  содержания  овощных  компонентов  этот  показатель  увеличивался  и  достигал  уровня  46  градусов.  Процесс  экструдирования  способствовал  увеличению  показателя  на  1—9  град.  При  содержании  овощного  компонента  22,5  %  показатели  необработанной  смеси  и  готового  экструдата  выравнивались  и  составляли  45—46  град.

После  выхода  продукта  из  отверстия  матрицы  через  значительный  перепад  давления  и  температуры  происходит  резкое  высвобождение  влаги.  Это  приводит  к  образованию  высокопористой  структуры  и  значительному  увеличению  поперечного  размера  экструдата.  Соответствующий  процесс  характеризуется  степенью  и  коэффициентом  расширения.  Коэффициент  расширения  в  экструдате  из  чистого  ячменя  составлял  3,17  и  уменьшался  при  дальнейшем  увеличении  концентрации  овощей.  Наименьший  показатель  был  при  введении  овощного  компонента  в  концентрации  22,5  %  и  составил  1,02—1,05.

Таблица  3.

Технологические  показатели  процесса  экструдирования

Показатель

Концентрация  овощного  компонента,  %

0,00  %

2,50  %

5,00  %

10,00  %

15,00  %

22,50  %

Продуктивность,  кг/час

С

26,5

27,6

26,8

22,3

19,6

18,2

М

26,7

25,4

21,8

18,6

17,8

Робочий  ток,  А

С

6,4

6,1

5,4

4,9

4,6

4,8

М

6,3

5,5

5,0

4,7

4,9

Робочая  мощность,  кВт

С

3,1

3,0

2,6

2,4

2,2

2,3

М

3,1

2,7

2,4

2,3

2,4

Удельные  расходы  электроэнергии,  кВт/год×т

С

117,6

107,7

98,1

107,0

114,4

128,5

М

115,0

114,0

111,7

123,1

133,9

С  —  свекла  столовая

М  —  морковь  столовая

 

Из  данных,  приведенных  в  табл.  3  видно,  что  при  увеличении  концентрации  овощей  производительность  уменьшается.  Но  при  добавлении  овощей  в  концентрации  2,5—5  %  производительность  остается  на  том  же  уровне  и  даже  несколько  увеличивается.

Экструдирование  зерна  ячменя  требует  больше  электроэнергии,  чем  в  смеси  с  овощами.  Удельные  расходы  электроэнергии  наименьшие  были  при  концентрации  овощного  компонента  5—10  %.  А  наиболее  энергозатратными  являются  смеси  с  содержанием  овощей  22,5  %.

Выводы.  Установлено,  что  процесс  экструдирования  проходит  без  значительного  ухудшения  при  добавлении  овощных  компонентов  до  10  %.  Увеличение  концентрации  корнеплодных  овощей  до  15  %  негативно  влияет  на  процесс  экструдирования.  А  при  дальнейшем  увеличении  их  концентрации  во  время  экструдирования  происходит  резкое  ухудшение  физико-технологических  характеристик.  Снижение  влажности  конечного  продукта  на  26,0—31,5  %  положительно  влияет  на  дальнейшее  хранение  кормосмеси.  Введение  овощных  компонентов  до  15  %  положительно  отмечается  на  энергозатратности  процесса  экструдирования.

 

Список  литературы:

  1. Афанасьев  В.А.  Теория  и  практика  специальной  обработки  зерновых  компонентов  в  технологии  комбикормов.  Воронеж:  Воронежский  государственный  университет,  2002.  —  296  с.
  2. Кочетова  А.А.,  Воецкая  Е.Е.,  Макринская  А.В.,  Шарова  А.И.  Влияние  подкислителей  на  эффективность  экструдирования  зернового  сырья  //  Зернові  продукти  і  комбікорми.  —  №  1.  —  2011.  —  С.  33—38.
  3. Левицкий  А.П.,  Миронов  В.С.,  Ходаков  И.В.  Кормовая  ценность  капустной  выжимки  Зернові  продукти  і  комбікорми.  —  №  4(44).  —  2011.  —  С.  29—30.
  4. Левицкий  А.П..  Миронов  В.С.,  Ходаков  И.В.  Влияние  экструдирования  на  кормовую  ценность  муки  из  виноградной  косточки  и  листьев.  Зернові  продукти  і  комбікорми.  —  №  1(45).  —  2012.  —  С.  21—22.
  5. Остриков  А.Н.,  Абрамов  О.В.,  Рудометкин  А.С.  Экструзия  в  пищевой  технологии.  Спб.:  ГИОРД,  2004.  —  288  с.
  6. Чеботарев  О.Н.  Технология  муки,  крупы  и  комбикормов  /  О.Н.  Чеботарев,  А.Ю.  Шазо,  Я.Ф.  Мартыненко.  Москва:  ИКЦ  «МарТ»,  Ростов-н/Д:  Издательский  центр  «МарТ»,  2004.  —  688  с.
  7. Єгоров  Б.В.  Технологія  виробництва  преміксів  /  Б.В.  Єгоров,  О.І.  Шаповаленко,  А.В.  Макаринська.  К.:  Центр  учбової  літератури,  2007.  —  288  с.

 

 

 

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий