Разработка продукционных псевдокапсулированных комбикормов для лососёвых рыб, выращиваемых в ЦФО РФ

УДК 636.086:598.5

Разработка продукционных псевдокапсулированных комбикормов для лососёвых рыб, выращиваемых в ЦФО РФ

Василенко В. Н., доктор технических наук

Фролова Л. Н., доктор технических наук

Драган И. В., кандидат технических наук

Кочкин И. Ю.

Ерёмин И. Д.

Жильцова С. И.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», кафедра «Машины и аппараты пищевых производств»

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

E-mail: vvn_1977@mail.ru

На основе изучения классической технологии получения комбикормов для ценных пород рыб и устранения её недостатков разработана технология производства псевдокапсулированных комбикормов, обогащённых жирами и витаминами, адаптированных для различных видов лососёвых рыб, выращиваемых в ЦФО РФ. За счёт того, что псевдокапсулированный комбикорм меньше контактирует с влагой и кислородом, содержащимися в воздухе, он дольше не окисляется и не распадается, что повышает его хранимоспособность. Это позволяет сохранить в полном объёме витамины, микро- и макроэлементы, необходимые для рыбы. Разработана линия для производства продукционных псевдокапсулированных комбикормов для ценных пород рыб (Патент 2494640 РФ, МПК51 А23К 1/18 «Способ производства функциональных псевдокапсулированных аквакормов»). В ходе исследований с использованием программы оптимизации «Корм Оптима Эксперт» также разработаны оптимальные псевдокапсулированные комбикорма для радужной форели. Опытные партии изготавливали на экспериментальном оборудовании АО «Научно-производственный центр «ВНИИ комбикормовой промышленности». Испытание данных партий комбикормов проводили в 2021 году в бассейных установках размером 1×1×0,5 м, с проточностью 5 л/мин, в Инновационно-технологическом центре «Аквабиоресурс» ВГУИТ, на радужной форели (с массой тела от 150 до 350 г), при полном контроле условий среды выращивания. Каждая группа радужной форели состояла из 20 особей, группы получали опытный и аналоговый комбикорм. Изучали темпы роста рыб, уровень смертности, кормовой коэффициент, показатели упитанности и среднесуточные приросты. В результате получены результаты, по скорости роста, развитию, конверсии корма и выживаемости форели близкие к лучшим на российском рынке кормам.

Ключевые слова: форель, оптимальный продукционный комбикорм, кормопроизводство, псевдокапсулирование, оптимизация рационов.

В настоящее время при производстве полноценных продукционных комбикормов для ценных пород рыб необходимо вырабатывать гранулы по современным технологиям обработки кормового сырья, с заменой части дефицитной и дорогой рыбной муки на протеиновые компоненты иного происхождения. Поэтому производители рыбы отказываются от давних партнёров, изготовляющих комбикорма для рыб в гранулированном виде. Они вынуждены приобретать комбикорма, для изготовления которых применяются методы экструдирования и псевдокапсулирования (Василенко, Фролова, Драган и др., 2019; Афанасьев, Остриков, Богомолов и др., 2021).

Комбикорма для ценных пород рыб, произведённые по классической технологии, предусматривающей простое смешение компонентов, имеют существенные недостатки: потери БАВ из-за пыления, окисление витаминов и разрушение ряда микроэлементов, незащищённых от контакта с окружающей средой. Но главное — расслоение компонентов на фракции в ходе отгрузки и транспортировки (самосортирование комбикормов при перемещении различными транспортными механизмами или во время перевозок), слёживаемость в процессе хранения, ограничение перерабатываемого продукта по количеству жира, небольшие сроки хранения, а также узкий ассортимент выпускаемой продукции (Пономарёв, Грозеску, Бахарева, 2013; Пономарёв, Гамыгин, Никаноров и др., 2002; Афанасьев, Остриков, Богомолов и др., 2021).

Методы экструдирования и псевдокапсулирования представляют интерес в первую очередь при производстве комбикормов для рыб, так как длительное нахождение кормов в воде предъявляет особые требования к их качеству (Василенко, 2009; Афанасьев, Богомолов, Остриков, Старцева, 2021; Японцев, 2007).

Известные недостатки классической технологии учтены в предлагаемой технологии производства продукционных псевдокапсулированных комбикормов заданной кормовой ценности, позволяющей увеличить технологические возможности, расширить ассортимент производимых комбикормов повышенного качества, т.е. технология нацелена на получение готового продукта, обогащённого жирами и витаминами, адаптированного для различных видов лососёвых рыб. Также за счёт того, что псевдокапсулированный комбикорм меньше контактирует с влагой и кислородом, содержащимися в воздухе, он дольше не окисляется и не распадается, что повышает его хранимоспособность (Василенко, Фролова, Драган и др., 2019; Патент на изобретение 2739798 C1 «Способ производства продукционных экструдированных комбикормов для осетровых рыб», 2020; Василенко, Фролова, Драган и др., 2019).

Нами предлагается линия по производству продукционных псевдокапсулированных комбикормов для ценных пород рыб, которая работает следующим образом (рис. 1) (патент 2494640 РФ, МПК51 А23К 1/18 «Способ производства функциональных псевдокапсулированных аквакормов»).

Рис. 1. Линия по производству продукционных псевдокапсулированных комбикормов для ценных пород рыб:

1 — бункер для зернобобового сырья; 2 — бункер для белково-минеральных добавок, премикса, мела; 3 — бункер для масличного сырья; 4 — бункер для масложировых отходов; 5, 6 — бункеры для растительного масла; 7, 8 — бункеры для минерального сырья; 9 — бункер для отходов; 10, 11 — роторные дозаторы; 12 — форсунки; 13 — дробилка; 14 — смеситель; 15 — ёмкость для смешивания масложировых компонентов; 16 — экструдер-маслоотделитель; 17 — экструдер; 18 — аппарат для нанесения масложировых компонентов; 19 — весы; 20 — дробилка; 21 — тарельчатый гранулятор; 22 — ленточная сушилка; 23 — фасовочно-упаковочный аппарат; 24 — калорифер; 25 — вентилятор

Исходные зернобобовое сырьё и белково-витаминные добавки, премиксы, мел, масличное сырьё заданного фракционного состава с начальной влажностью 10–14%, хранящиеся в бункерах 1, 2, 3, подаются роторными дозаторами 10, поступают в дробилку 13, а масличное сырьё — в рабочую камеру экструдера-маслоотделителя 16. Отжатое растительное масло поступает в бункеры для хранения растительного масла 5, 6. Жмых направляется в дробилку 13, измельчённое зернобобовое сырьё, белково-витаминные добавки, премиксы, мел, жмых попадают в смеситель 14, и далее продукт поступает в рабочую камеру экструдера 17. Включается привод, и вращающийся шнек экструдера 17 начинает захватывать и перемещать продукт, который последовательно проходит через зоны загрузки, смешивания, гомогенизации и дозирования.

Необходимость отжимания жиросодержащих компонентов из различного масличного сырья (сои, рапса, сорго и т.д.) для последующего их нанесения на поверхность экструдированных гранул обусловлена тем, что для нормального протекания процесса экструзии содержание жиросодержащих компонентов в исходном масличном сырье не должно превышать 6% (Василенко, 2009). В противном случае резко снижается эффект диссипации, т.е. преобразования механической энергии в тепловую за счёт сил трения, и зерновое сырьё не подвергается вспучиванию.

Растительное масло и отходы масложировой промышленности поступают параллельно оси вала в ёмкость для смешивания масложировых компонентов 15, полученная смесь отбрасывается мешалкой в радиальном направлении и подвергается интенсивному перемешиванию с эмульгирующим (измельчающим жировые шарики) эффектом.

Экструдированное сырьё из экструдера 17 подаётся в аппарат для нанесения масложировых компонентов 18 с форсунками 12 для нанесения масложировых компонентов из ёмкости для равномерного смешивания масложировых компонентов 15, далее — в тарельчатый гранулятор 21, куда подают взвешенное на весах 19 измельчённое в дробилке 20 минеральное сырьё (цеолит, бентонит, известняк), хранящееся в бункерах 7, 8, в грануляторе гранулы покрываются масложировыми компонентами, поступающими из аппарата 18, затем гранулы обрабатываются минеральным сырьём и направляются на ленточную сушилку 22, где воздух с отходами направляется в бункер отходов 9, продукт — на фасовочно-упаковочный аппарат 23. За счёт хорошей адгезии (сил поверхностного сцепления) минеральное сырьё равномерно наносится на поверхность гранул. Псевдокапсулированные комбикорма меньше контактируют с влагой и кислородом, содержащимися в воздухе, а значит, дольше не окисляются и не распадаются, что увеличивает их хранимоспособность. Это позволяет сохранить в полном объёме витамины, микро- и макроэлементы, необходимые для рыбы.

Тарельчатый гранулятор 21 для нанесения смеси минерального сырья представляет собой наклонный вращающийся барабан. Разгрузочная часть тарельчатого гранулятора 21 выполнена перфорированной для стекания и последующего удаления мелкой (проходовой) части гранул в конфузор, а также избыточного количества смеси минерального сырья и отходов масложировой промышленности и растительного масла. В загрузочную воронку тарельчатого гранулятора также подаются экструдированные гранулы с нанесёнными на их поверхность отходами масложировой промышленности и минеральной смесью.

Исходный воздух нагревается с помощью калорифера 24 до 60°С и вентилятором 25 нагнетается в бункеры для хранения отходов масложировой промышленности 4 и бункеры для хранения растительного масла 5, 6 с целью поддержания пластичности отходов масложировой промышленности и растительного масла, далее воздух с температурой 50°С поступает в лопастную мешалку 15, из неё с температурой 40°С — в маслоотделитель 16, а затем с температурой 30°С поступает на ленточную сушилку для сушки псевдокапсулированных комбикормов. Далее воздух с отходами температурой 35°С направляется в бункер для отходов 9, где после осаждения взвешенных частиц отходов воздух с температурой 20°С снова поступает в калорифер 24, тем самым возникает замкнутый цикл.

При разработке данной технологии в качестве материала для оболочки рассматривалось минеральное сырьё (известняк, бентонит или цеолит) (Патент 2494640 РФ, МПК51 А23К 1/18 «Способ производства функциональных псевдокапсулированных аквакормов»).

Методика исследований. Для составления из имеющегося в наличии сырья растительного и животного происхождения рецептуры оптимального псевдокапсулированного комбикорма для лососёвых рыб на примере радужной форели была использована программа оптимизации «Корм Оптима Эксперт», обеспечивающая получение корма, в котором соблюдается обменная и питательная ценность, полностью соответствующая предъявляемым требованиям, при этом минимизируется стоимость комбикорма на 6–9%. Рационы оптимизируются не менее чем по 27 показателям питательности.

Для замены рыбной муки с целью снижения стоимости комбикорма, отказа от фальсифицированной рыбной муки, муки низкого качества из-за загрязнения офлоксинами, в комбикорма включали отходы масложировой промышленности (шроты, фосфатидные концентраты), добавляли фитазу для улучшения усвоения белка и фосфора, а также лимитирующие кормовые аминокислоты лизин и метионин, поскольку при экструзии их часть теряется.

Для примера нами был выработан для возрастной группы форели от 100 до 250 г и более продукционный псевдокапсулированный оптимальный комбикорм со следующим соотношением компонентов (табл. 1).

1. Рецепт оптимального продукционного псевкапсулированного комбикорма для радужной форели, масс. %

Предлагаемый рецепт отвечает всем требованиям, предъявляемым к комбикормам для радужной форели.

Опытные партии комбикорма изготавливали на экспериментальном оборудовании АО «Научно-производственный центр «ВНИИ комбикормовой промышленности». Испытание данных партий комбикормов проводили в бассейных установках размером 1×1×0,5 м, с проточностью 5 л/мин, в Инновационно-технологическом центре «Аквабиоресурс» ВГУИТ на радужной форели (с массой тела от 150 до 350 г), с полным контролем условий среды выращивания.

Результаты исследований. Группы радужной форели, состоящие из 20 особей, получали опытный и аналоговый комбикорм. Изучали темп роста рыб, величину смертности, кормовой коэффициент, показатели упитанности и среднесуточные приросты. Температуру воды поддерживали для радужной форели 12–18ºС, содержание кислорода — 7–8 мг/л, рН — 6,5–6,7.

Результаты испытания оптимального продукционного псевдокапсулированного комбикорма, в сравнении с известными аналогичными рецептурами, разработанными АО «НПЦ «ВНИИКП», представлены в табл. 2.

В результате получены близкие результаты по скорости роста, развитию, конверсии корма и выживаемости форели в сравнении с лучшими на российском рынке кормами-аналогами.

2. Рыбоводно-биологические показатели выращивания радужной форели

При испытании оптимального продукционного псевдокапсулированного комбикорма для радужной форели в сравнении с его аналогом также установлены близкие показатели скорости роста, конверсии корма, выживаемости. За 90 сут. годовики достигли укрупнённой товарной массы (более 350 г), статистические отличия по массе тела в опыте и контроле были недостоверными (р>0,05) (табл. 2). Это свидетельствует о высоком продуктивном действии новых отечественных оптимальных продукционных псевдокапсулированных комбикормов, как и у лучших зарубежных аналогов.

Заключение. Комплекс научных исследований по разработке рецептур оптимального продукционного псевдокапсулированного комбикорма может представлять интерес для полноценного кормления лососевых рыб, которое обеспечивает значительное увеличение прироста живой массы, а также для расширения ассортимента выпускаемых комбикормов с достаточно высокой биологической, энергетической ценностью, сбалансированных по составу незаменимых аминокислот, витаминов и минеральных веществ, адаптированных для различных видов ценных пород рыб.

Статья подготовлена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских учёных-докторов наук (№ МД-387.2022.5).

Литература

1. Технология и оборудование для производства комбикормов для ценных пород рыб / В. Афанасьев, И. Богомолов, А. Остриков, С. Старцева // Комбикорма. — 2021. — № 1. — С.24–28.

2. Разработка технологии высокоусвояемых комбикормов с вакуумным напылением жидких компонентов / В. А. Афанасьев, А. Н. Остриков, И. С. Богомолов, П. В. Филипцов, Л. Н. Фролова // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2021. — Т. 83. — № 1 (87). — С.94–101.

3. Василенко В. Н. Разработка экструзионного оборудования нового поколения для комбикормов / В. Н. Василенко // Вестник машиностроения. — 2009. — № 9. — С.77–78.

4. Разработка продукционных экструдированных комбикормов для индустриального производства тиляпии / В. Н. Василенко, Л. Н. Фролова, И. В. Драган, Н. А. Михайлова // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2019. — № 1. — С.132–137.

5. Линия производства комбикормов для рыб с вакуумным напылением / В. Василенко, Л. Фролова, И. Драган, Н. Михайлова, Д. Таркаева // Комбикорма. — 2019. — № 4. — С.38–40.

6. Патент на изобретение 2494640 Российская Федерация, МПК51 А23К 1/18 (2006.01) «Способ производства функциональных псевдокапсулированных аквакормов»; В. Н. Василенко, Л. Н. Фролова, И. В. Драган, Н. О. Тунян; заявитель и патентообладатель ООО «Энергоресурс», № 2012119575/13; заявл. 11.05.2012; опубл. 10.10.2013, Бюл. № 28. — 9 с.

7. Патент на изобретение 2739798 C1 «Способ производства продукционных экструдированных комбикормов для осетровых рыб»; В. А. Афанасьев, В. Н. Василенко, Л. Н. Фролова, А. Н. Остриков, Н. А. Михайлова, И. С. Богомолов; 28.12.2020; Заявка № 2020101251 от 10.01.2020.

8. Технологии выращивания и кормления объектов аквакультуры Юга России / С. В. Пономарёв, Е. А. Гамыгин, С. И. Никаноров, Е. Н. Пономарёва, Ю. Н. Грозеску, А. А. Бахарева. — Астрахань: Нова плюс, 2002. — 263 с.

9. Пономарёв С. В. Корма и кормление рыб в аквакультуре / С. В. Пономарёв, Ю. Н. Грозеску, А. А. Бахарева. — М.: Моркнига, 2013. — 410 с.

10. Японцев А. Э. Обработка технологических режимов при производстве экструдированных кормов для радужной форели / А. Э. Японцев // Качество продукции, технологий и образования: материалы научно-практической конференции. — Магнитогорск: МГТУ, 2007. — С.95–96.

Pseudo-encapsulation of feed-stuff for Salmonidae in the Central Federal District of Russia

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

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

Dragan I. V., PhD Techn. Sc.

Kochkin I. Yu.

Eremin I. D.

Zhiltsova S. I.

Voronezh State University of Engineering Technologies, department of Machines and Apparatus for Food Production

394036, Russia, Voronezh, prospekt Revolutsii, 19

E-mail: vvn_1977@mail.ru

A conventional technology for feed-stuff production was modified into feed pseudo-encapsulation for Salmonidae. Such forage was rich in fat and vitamins. Since pseudo-encapsulated feed had limited contact with air moisture and oxygen, its storage period was longer. This maintained vitamins, micro- and macronutrients at optimal level. A production line for pseudo-encapsulated feed-stuff for valuable fish was developed (Patent 2494640 RF, MPK51 A23K 1/18 “Sposob proizvodstva funktsionalnykh psevdokapsulirovannykh akvakormov”). Optimal feed for rainbow trout was developed using software “Korm Optima Ekspert”. Experimental batch of feed was produced at the Research and Production Center “The All-Russian Research Institute of Feed-Stuff Production”. These batches were analyzed in 2021 in pool installations of 1×1×0.5 m, with a flow rate of 5 l/min, at the Innovation and Technology Center “Akvabioresurs” of the Voronezh State University of Engineering Technologies, on rainbow trout (with a body weight of 150 to 350 g ), under the full control of the growing conditions. Each group contained 20 trout consuming experimental and analog feed. Fish growth and mortality rates, feed ratio, weight and average daily weight gain were tested. Such parameters as growth rate, development, feed conversion and survival rate indicated fodder effectiveness close to the one of the best feed on the Russian market.

Keywords: trout, optimal production feed-stuff, fodder production, pseudo-encapsulation, diet optimization.

References

1. Tekhnologiya i oborudovanie dlya proizvodstva kombikormov dlya tsennykh porod ryb / V. Afanasev, I. Bogomolov, A. Ostrikov, S. Startseva // Kombikorma. — 2021. — No. 1. — P.24–28.

2. Razrabotka tekhnologii vysokousvoyaemykh kombikormov s vakuumnym napyleniem zhidkikh komponentov / V. A. Afanasev, A. N. Ostrikov, I. S. Bogomolov, P. V. Filiptsov, L. N. Frolova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologiy. — 2021. — Vol. 83. — No. 1 (87). — P.94–101.

3. Vasilenko V. N. Razrabotka ekstruzionnogo oborudovaniya novogo pokoleniya dlya kombikormov / V. N. Vasilenko // Vestnik mashinostroeniya. — 2009. — No. 9. — P.77–78.

4. Razrabotka produktsionnykh ekstrudirovannykh kombikormov dlya industrialnogo proizvodstva tilyapii / V. N. Vasilenko, L. N. Frolova, I. V. Dragan, N. A. Mikhaylova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologiy. — 2019. — No. 1. — P.132–137.

5. Liniya proizvodstva kombikormov dlya ryb s vakuumnym napyleniem / V. Vasilenko, L. Frolova, I. Dragan, N. Mikhaylova, D. Tarkaeva // Kombikorma. — 2019. — No. 4. — P.38–40.

6. Patent na izobretenie 2494640 Rossiyskaya Federatsiya, MPK51 A23K 1/18 (2006.01) “Sposob proizvodstva funktsionalnykh psevdokapsulirovannykh akvakormov”; V. N. Vasilenko, L. N. Frolova, I. V. Dragan, N. O. Tunyan; zayavitel i patentoobladatel OOO “Energoresurs”, No. 2012119575/13; zayavl. 11.05.2012; opubl. 10.10.2013, Byul. No. 28. — 9 p.

7. Patent na izobretenie 2739798 C1 “Sposob proizvodstva produktsionnykh ekstrudirovannykh kombikormov dlya osetrovykh ryb”; V. A. Afanasev, V. N. Vasilenko, L. N. Frolova, A. N. Ostrikov, N. A. Mikhaylova, I. S. Bogomolov; 28.12.2020; Zayavka No. 2020101251 ot 10.01.2020.

8. Tekhnologii vyrashchivaniya i kormleniya ob»ektov akvakultury Yuga Rossii / S. V. Ponomarev, E. A. Gamygin, S. I. Nikanorov, E. N. Ponomareva, Yu. N. Grozesku, A. A. Bakhareva. — Astrakhan: Nova plyus, 2002. — 263 p.

9. Ponomarev S. V. Korma i kormlenie ryb v akvakulture / S. V. Ponomarev, Yu. N. Grozesku, A. A. Bakhareva. — Moscow: Morkniga, 2013. — 410 p.

10. Yapontsev A. E. Obrabotka tekhnologicheskikh rezhimov pri proizvodstve ekstrudirovannykh kormov dlya raduzhnoy foreli / A. E. Yapontsev // Kachestvo produktsii, tekhnologiy i obrazovaniya: materialy nauchno-prakticheskoy konferentsii. — Magnitogorsk: MGTU, 2007. — P.95–96.