ПЕРЕРАБОТКА САФЛОРОВОГО ЖМЫХА С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМА ДЛЯ КРС

УДК 636.2.034

Cафлоровый жмых как объект кормления сельскохозяйственных животных

Василенко В. Н., доктор технических наук

Фролова Л. Н. , доктор технических наук

Терёхина А. В., кандидат технических наук

Драган И. В., кандидат технических наук

Михайлова Н. А.

Кафедра «Технология жиров, процессы и аппараты химических и пищевых производств»

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

394036, Россия, г. Воронеж, пр-т Революции, д. 19

E-mail: vvn_1977@mail.ru

Матеев Е. З., кандидат технических наук

Евразийский технологический университет

050012, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Толе би, д. 109

На основе изучения закономерностей процессов комплексной переработки масличного сырья была разработана конструкции пресса, обеспечивающего максимальное обезжиривание сафлорового жмыха с сохранением его качества, а также изучены кормовые свойства получаемого жмыха и обосновано его использование для кормления сельскохозяйственных животных. Предлагаемая конструкция позволяет интенсифицировать процесс отжима масла из семян сафлора за счет подбора оптимальных параметров рабочей камеры и регулируемого зазора для выхода жмыха; снизить металлоёмкость за счёт оригинальности конструкции зеерной камеры. В результате исследований установлено, что в состав белка сафлорового жмыха входят 18 аминокислот, из которых девять являются незаменимыми. Массовая доля незаменимых аминокислот составила 5,66%, в частности лизина содержится 82,15 нмоль/мл, метионина — 45,10 нмоль/мл. Были проведены производственные испытания по скармливанию сафлорового жмыха крупному рогатому скоту. Крупный рогатый скот контрольной группы получал хозяйственный рацион, а опытной — рацион, обогащённый сафлоровым жмыхом, (состав корма был рассчитан применительно к опытным животным с учётом их породы, возраста, живой массы, продуктивности и физиологического состояния). На основании данных опыта по поедаемости кормов определили их фактическое потребление, а также установили количество потреблённых питательных веществ за период опыта. Питательность потреблённых кормов коровами опытной группы в кормовых единицах оказалась на 1,8%, по обменной энергии — на 5,9%, переваримому протеину — на 1,7%, по сухому веществу — на 1,65% больше, чем в контроле. Молочную продуктивность коров учитывали по результатам контрольных доек. Среднесуточный удой коров опытной группы был на 0,87 кг выше, чем контрольной.

Ключевые слова: сафлоровый жмых, пресс, кормопроизводство, аминокислотный состав.

В последние годы популярность сафлорового жмыха в качестве корма для крупного рогатого скота значительно возросла. Это связано с резким повышением стоимости импортного белкового сырья, а также с увеличением производства сафлора в РФ. Однако многие хозяйства все ещё недооценивают важность этого продукта в кормлении сельскохозяйственных животных.

Сафлор — ценная масличная и кормовая культура. Являясь источником пищевого масла и одновременно кормового белка, он занимает важное место в решении проблем протеинового питания сельскохозяйственных животных. Сафлоровый жмых содержит: масла — 6‒7%, белка — 19% (из неочищенных семян) и 38% (из очищенных семян), крахмала — 24‒25%. В 100 кг жмыха содержится 55 корм. ед. Он является богатым источником минеральных веществ. По содержанию кальция, фосфора, магния, меди и марганца он превосходит соевый шрот, доступность кальция составляет 68%, фосфора — 75%, магния — 62%, марганца — 54%, меди — 74%, цинка — 44%. Сафлоровый жмых содержит значительное количество холина, рибофлавина, фолиевой кислоты и тиамина, но меньше — пантотеновой кислоты в сравнении с соевым шротом (Зубков, 2014).

Анализ кормления сельскохозяйственных животных показывает, что рационы лактирующих коров в стойловый период содержания не сбалансированы по протеину на 20‒30%, по сахару — на 30‒35%, по кальцию и фосфору — на 20‒30%. При этом молочную продуктивность коров лимитирует в первую очередь тот нормируемый элемент, дефицит которого в рационе самый большой. В этих условиях недобор продукции может составлять 40‒50%.

Установлено, что количество получаемой продукции на 55% зависит от содержания энергии в рационе, на 30% — от протеина и на 15% — от минеральных веществ. Так, высокопродуктивная корова с живой массой около 600 кг, дающая 40 кг молока с содержанием белка 3,25%, ежедневно продуцирует 1,3 кг молочного протеина.

В сбалансированном по всем питательным веществам рационе каждый процент дефицита протеина снижает продуктивность животных на 2‒3%, при этом расход кормов на единицу продукции повышается на 1‒3%. Особенностью питания коров является очень быстрое увеличение потребности в протеине в начале лактации. Длительный дефицит протеина в рационе влечёт за собой значительное снижение не только удоев, но и содержания жира и белка в молоке. Для устранения дефицита протеина в рационах следует применять корма, богатые протеином: высококачественное бобовое сено, зерно сои, жмыхи и шроты, кормовые дрожжи, мочевину. Протеин корма является самым дорогим компонентом корма, поэтому поиск доступного источника белка — главный залог успеха работы животноводов по обеспечению населения экологически чистым продуктом.

Основная статья затрат при производстве молока на сегодняшний день приходится на приобретение белковых кормовых средств, таких как соевый шрот, кормовые дрожжи, поэтому на данном этапе идёт поиск экономичных компонентов рациона, которые бы не оказывали отрицательного влияния на продуктивность и физиологическое состояние скота.
Цель исследований — разработка конструкции пресса, обеспечивающего максимальное обезжиривание сафлорового жмыха с сохранением его качества, изучение аминокислотного состава при механических воздействиях на жмых и обоснование использования жмыха для кормления сельскохозяйственных животных.

Методика исследований. Нами предлагается пресс для получения сафлорового масла и жмыха, который состоит из корпуса 1 с загрузочной воронкой 2, рабочей камеры 3, двух шнеков 4, набора зеерных пластин 6, а также матрицы 16 и зубчатой передачи 15 (рис. 1) (Василенко, 2012; 2017; Фролова, 2016).

На рис. 1 представлен общий вид пресса и узел регулировки зазора для выхода жмыха; на рис. 1а — положение, при котором через зазор выходит жмых в виде тонких пластин, на рис. 1б — положение, при котором жмых выходит в виде гранул.

Шнеки 4 условно делятся на три участка. Первый участок представляет собой зону интенсивного перемешивания сафлорового сырья. Шнек на этом участке имеет ленточную навивку 18, установленную при помощи штифтов. Второй участок представляет собой зону транспортирования и измельчения сафлорового сырья. На данном участке шнек выполнен с плавным увеличением диаметра, увеличение составляет 5‒7º на длину участка. Третий участок — для извлечения масла из сафлорового сырья. Здесь шнек имеет резкий переход диаметра, который обеспечивает минимальный зазор между зеерными пластинами и поверхностью шнека.

Зеерные пластины 6 выполнены в виде двух пересекающихся окружностей, что снижает металлоёмкость оборудования. Между зеерными пластинами установлены шайбы-гроверы 17. За счёт шайб-гроверов 17 происходит регулирование зазора между зеерными пластинами 6. Регулировка зазора осуществляется при помощи гаек 7, установленных на шпильках 5. Шпильки 5 обеспечивают жёсткость конструкции, а также простоту сборки при мойке оборудования. Прижимает зеерные пластины матрица 16, на которой находится контргайка 8 и обойма 9. В обойме 9 установлена конусная втулка 10, которая соединена с обоймой при помощи пластин 12. При вращении обоймы 9 с помощью рукояток 13 происходит перемещение конусной втулки 10, что обеспечивает увеличение либо уменьшение зазора между обоймой 10 и матрицей 16. Неподвижность обоймы 9 обеспечивает контргайка 8 (рис. 1).

В конусной втулке 10 установлен винт 11. При закрытии зазора между обоймой 9 и матрицей 16 винт 11 выкручивается для получения гранулированных жмыхов.

Пресс для получения сафлорового масла и жмыха работает следующим образом. Включается электродвигатель с частотным преобразователем, который приводит во вращение шнеки 3.

Рис. 1. Пресс для получения масла и гранулированного жмыха:

1 — корпус; 2 — загрузочная воронка; 3 — рабочая камера; 4 — два шнека; 5 — шпилька; 6 — набор зеерных пластин; 7 — гайка; 8 — контргайка; 9 — обойма; 10 — конусная втулка; 11 — винт; 12 — пластина; 13, 14 — рукоятки; 15 — зубчатая передача; 16 — матрица; 17 — шайбы-гроверы; 18 — ленточная навивка

Через загрузочную воронку 1 засыпаются семена сафлора. При помощи ленточной навивки 4 происходит интенсивное перемешивание семян сафлора, что обеспечивает равномерность их распределения. Затем, продвигаясь по рабочей камере 2, сырьё попадает в зону транспортирования, где происходит измельчение масличного сырья, спрессовывание и отжим масла.

Из зоны транспортирования сафлоровое сырьё попадает в зону непосредственного извлечения масла. Здесь происходит значительное уплотнение сырья, давление возрастает и начинается интенсивное извлечение сафлорового масла.

За счёт возможности регулирования зазора между пластинами можно отрегулировать работу пресса под широкий диапазон масличных культур, а также снизить попадание мезги в отжатое масло (Василенко, 2016).

Глубина извлечения масла регулируется при помощи обоймы 9 с конусной втулкой 10, позволяющей изменять толщину жмыха на выходе. Максимально отрегулированная толщина жмыха позволяет исключить повторное прессование (экспеллирование) (рис. 1а).

Для получения сафлорового жмыха в виде гранул обойма 9 выставляется таким образом, чтобы зазор между втулкой и матрицей стремился к нулю, и при этом извлекают винт из втулки 10 (рис. 1б).

В полученном сафлоровом жмыхе исследовали содержание влаги, сырого протеина, а также аминокислотный состав, характеризующий качество готового продукта для кормления сельскохозяйственных животных (Мустафаев, 2016; Матеев, 2017).

Содержание влаги в сафлоровом жмыхе составило 7,4%. Для определения содержания белка использовалось следующее оборудование: установка для разложения белка Turbotherm (Gerhardt), установка для перегонки аммиака Vapodest (Gerhardt). В результате исследований установлено, что массовая доля сырого протеина в сафлоровом жмыхе составила 19,9%.

При изучении аминокислотного состава использован жидкостный хроматограф Shimadzu LC – 20 Prominence. Определение аминокислотного состава осуществлялось методом ионообменной хроматографии с постколоночной дериватизацией нингидридом (без триптофана), определение триптофана — методом ионообменной дериватизации нингидрином.

Ионообменная хроматография относится к жидкостно-твёрдофазной хроматографии, в которой подвижной фазой является элюент (жидкость), а неподвижной фазой — ионообменник (твёрдое тело). В основе метода ионообменной хроматографии лежит процесс замещения ионов, связанных с неподвижной фазой, ионами элюента, поступающими в колонку. Разделение происходит благодаря разному сродству ионов, находящихся в смеси, к ионообменнику, что приводит к различным скоростям их перемещения по колонке. Ионная хроматография включает все высокоэффективные жидкостные хроматографические разделения ионов в колонках, объединённые с непосредственным детектированием в проточном детекторе и количественной обработкой полученных аналитических сигналов.

В результате исследований установлено, что в состав белка сафлорового жмыха входит 18 аминокислот (табл. 1, рис. 2). Массовая доля этих аминокислот приведена в табл. 1. Пищевая ценность растительных белков определяется их усвояемостью и содержанием незаменимых аминокислот.

1. Содержание аминокислот в сафлоровом жмыхе

Обозначение Название аминокислоты С, нмоль/мл Массовая доля, %
ASP + ASN Аспаргиновая кислота + аспаргин 387,97 1,64
THR Треонин 140,17 0,53
ALA Аланин 258,46 0,73
VAL Валин 203,71 0,76
SER Серин 228,99 0,76
GLU + GLN Глутаминовая кислота + глутамин 659,56 3,07
GLY Глицин 386,72 0,92
LEU Лейцин 253,81 1,05
CYS Цистеин 15,11 0,12
MET Метионин 45,10 0,21
ILEU Изолейцин 134,43 0,56
TYR Тирозин 72,58 0,42
PHE Фенилаланин 138,74 0,74
HYS Гистидин 88,99 0,43
LYS Лизин 82,15 0,38
ARG Аргинин 239,20 1,32
PRO Пролин 184,86 0,67
TRP Триптофан 20,66 0,11

Рис. 2. Хроматограмма незаменимых кислот в сафлоровом жмыхе

Как видно из табл. 1, из восемнадцати представленных в сафлоровом жмыхе аминокислот девять являются незаменимыми. Массовая доля незаменимых аминокислот в сафлоровом жмыхе составила 5,66%, в частности лизина содержится 82,15 нмоль/мл, метионина — 45,10 нмоль/мл.

По строению бокового радикала выделяют аминокислоты алифатические, ароматические, серосодержащие, содержащие ОН-группу, дополнительную СООН-группу и дополнительную NH2-группу. Распределение аминокислот, содержащихся в жмыхе, по строению бокового радикала представлено на рис. 3.

Рис. 3. Распределение аминокислот, содержащихся в сафлоровом жмыхе, по строению бокового радикала

Были проведены производственные испытания по скармливанию сафлорового жмыха крупному рогатому скоту. Крупный рогатый скот контрольной группы получал хозяйственный рацион, а опытной — рацион, обогащённый сафлоровым жмыхом, (состав корма был рассчитан применительно к опытным животным с учётом их породы, возраста, живой массы, продуктивности и физиологического состояния).

На основании данных опыта по поедаемости кормов определили их фактическое потребление, а также установили количество потреблённых питательных веществ за период опыта. Питательность потреблённых кормов коровами опытной группы в кормовых единицах оказалась на 1,8%, по обменной энергии — на 5,9%, переваримому протеину — на 1,7%, по сухому веществу — на 1,65% больше, чем в контроле.

Молочную продуктивность коров учитывали по результатам контрольных доек. Среднесуточный удой коров опытной группы был на 0,87 кг выше, чем контрольной (табл. 2).

2. Состав и качество молока коров

Показатель Группа
контрольная опытная
Среднесуточный удой, кг

Содержание в молоке сухого вещества,%

в том числе жира,%

общего белка,%

сывороточный белок,%

лактозы,%

кальция,мг

фосфора,мг

Плотность молока,˚А

Кислотность молока,˚Т

22,5

10,7

3,65

3,16

0,63

4,03

1245

900

27,32

17,0

23,1

11,4

3,72

3,17

0,64

4,23

1245

930

28,15

17,4

Таким образом, предлагаемая конструкция пресса позволяет интенсифицировать процесс отжима масла из семян сафлора за счет подбора оптимальных параметров рабочей камеры и регулируемого зазора для выхода жмыха; снизить металлоёмкость за счёт оригинальности конструкции зеерной камеры. А результаты скармливания сафлоровго жмыха свидетельствуют о достаточно высокой биологической и энергетической ценности корма; повышении переваримости и продуктивности сельскохозяйственных животных, что показывает целесообразность его применения в кормопроизводстве.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мустафаев С. К. Анализ состава отходов очистки масличных семян и способов их утилизации / С. К. Мустафаев, Е. О. Смычагин // Научный журнал КубГАУ. — 2016. —№ 120 (06). — С.1‒7.

2.Василенко В. Н. Создание САПР «МАСЛОПРЕСС» // В. Н. Василенко, М. В. Копылов, А. В. Накрайникова // Вестник машиностроения. — 2012. — № 2. — С.35‒36.

3. Перспективы использования масла семян сафлора красильного в пищевой и химической промышленности / В. В. Зубков, А. В. Милёхин, В. А. Куркин и др. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. — 2014. — Т. 16. — № 5(3). — С.1135‒1139.

4. Матеев Е. З. Исследование качественных показателей сафлорового масла / Е. З. Матеев, А. В. Терёхина, М. В. Копылов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2017. — Т. 79. — № 3 (73). — С.115‒119.

5. Создание энергоэффективного оборудования для переработки масличного сырья / В. Н. Василенко, Л. Н. Фролова, Н. А. Михайлова, К. Ю. Русина, Д. А. Таркаева // Вестник машиностроения. — 2017. — № 1. — С.87‒88.

6. Моделирование процесса отжима масличного сырья в форпрессе / В. Н. Василенко, Л. Н. Фролова, Н. А. Михайлова, К. Ю. Русина, М. И. Слюсарев // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2016. — № 9. — С.5‒9.

7. Ресурсосберегающее оборудование для влаготепловой подготовки масличного сырья к прессованию / Л. Н. Фролова, В. Н. Василенко, Н. А. Михайлова // Вестник машиностроения. — 2016. — № 1. — С.86‒88.

8. Математическое моделирование процесса прессования масличного сырья / В. Н. Василенко, Л. Н. Фролова, Н. А. Михайлова, Д. А. Таркаева, М. И. Слюсарев // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2016. — № 8. — С.10‒14.

Safflower cake as a feed for livestock

Vasilenko V. N., Dr. Techn. Sc.

Frolova L. N. , Dr. Techn. Sc.

Terekhina A. V., PhD Techn. Sc.

Dragan I. V., PhD Techn. Sc.

Mikhaylova N. A.

Department “Fat Technology, Processes and Devices of Chemical and Food Production”

Voronezh State University of Engineering Technologies

394036, Russia, Voronezh, Revolyutsii prospect, 19

E-mail: vvn_1977@mail.ru

Mateev E. Z., PhD Techn. Sc.

Eurasian University of Technology

050012, the Republic of Kazakhstan, Almaty, Tole bi str., 109

A press machine was designed on the base of processing technology of oily raw materials. The equipment allowed highly efficient extraction of oil from safflower cake and preserved its quality. This research analyzed forage parameters of the cake obtained and specified its use in livestock feeding. The design intensifies the process of oil exctraction from safflower seeds by optimization of press cage and adjusting clearance for cake discharge and reduces specific quantity of metal via unique design of pressing cage. The protein of safflower cake comprises 18 amino acids, 9 of them are essential. Mass fraction of essential amino acids made up 5.66%, lysine — 82.15 nmol/mL and methionine — 45.10 nmol/mL. As an experiment safflower cake was fed to cattle. The control group consumed the standard fodder while the experimental one — forage, enriched by safflower cake. Fodder composition was developed according to cattle variety, age, weight, productivity and physiological state. Nutritional value of fodder, fed to the experimental cows exceeded the standard one in feed units by 1.8%, exchange energy — by 5.9%, digestible protein — by 1.7%, dry matter — by 1.65%. Average daily milk yiled of the experimental cows was 0.87 kg higher than of the control one.

Keywords: safflower, cake, press, fodder production, amino acid composition.

References

1. Mustafaev S. K. Analiz sostava otkhodov ochistki maslichnykh semyan i sposobov ikh utilizatsii / S. K. Mustafaev, E. O. Smychagin // Nauchnyy zhurnal KubGAU. — 2016. —No. 120 (06). — P.1‒7.

2.Vasilenko V. N. Sozdanie SAPR “MASLOPRESS” // V. N. Vasilenko, M. V. Kopylov, A. V. Nakraynikova // Vestnik mashinostroeniya. — 2012. — No. 2. — P.35‒36.

3. Perspektivy ispolzovaniya masla semyan saflora krasilnogo v pishchevoy i khimicheskoy promyshlennosti / V. V. Zubkov, A. V. Milekhin, V. A. Kurkin et al. // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. — 2014. — Vol. 16. — No. 5(3). — P.1135‒1139.

4. Mateev E. Z. Issledovanie kachestvennykh pokazateley saflorovogo masla / E. Z. Mateev, A. V. Terekhina, M. V. Kopylov // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologiy. — 2017. — Vol. 79. — No. 3 (73). — P.115‒119.

5. Sozdanie energoeffektivnogo oborudovaniya dlya pererabotki maslichnogo syrya / V. N. Vasilenko, L. N. Frolova, N. A. Mikhaylova, K. Yu. Rusina, D. A. Tarkaeva // Vestnik mashinostroeniya. — 2017. — No. 1. — P.87‒88.

6. Modelirovanie protsessa otzhima maslichnogo syrya v forpresse / V. N. Vasilenko, L. N. Frolova, N. A. Mikhaylova, K. Yu. Rusina, M. I. Slyusarev // Khranenie i pererabotka selkhozsyrya. — 2016. — No. 9. — P.5‒9.

7. Resursosberegayushchee oborudovanie dlya vlagoteplovoy podgotovki maslichnogo syrya k pressovaniyu / L. N. Frolova, V. N. Vasilenko, N. A. Mikhaylova // Vestnik mashinostroeniya. — 2016. — No. 1. — P.86‒88.

8. Matematicheskoe modelirovanie protsessa pressovaniya maslichnogo syrya / V. N. Vasilenko, L. N. Frolova, N. A. Mikhaylova, D. A. Tarkaeva, M. I. Slyusarev // Khranenie i pererabotka selkhozsyrya. — 2016. — No. 8. — P.10‒14.

Комментарии запрещены.