ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Способ кавитационного приготовления жидких кормов и установка для его осуществления» Технология приготовления кормов ХХI века.

Рекомендуемая область пременения

Животноводство.
Приготовление кормов высокого качества полноценных, легко усваиваемых, гомогенизированных, обеззараженных, минуя фазу приготовления комбикормов из фуражного зерна, отходов зернопереработки, побочных продуктов, зерноперерабатывающих предприятий, пищевых отходов, растительного сырья, грубых и сочных кормов, предназначенных для откорма свиней, молодняка крупного рогатого скота, а также в качестве кормовых добавок для взрослых животных.

Назначение, цели и задачи проекта

           Основное назначение проекта – разработка современных, высокоэффективных и экологически чистых технологий приготовления жидких кормов для свиней, молодняка КРС и кормовых добавок для взрослых животных, отличающихся высокой степенью усвояемости, высокими суточными привесами.

         Разрабатываемые технологии кавитационного приготовления позволяют, в условиях существующих животноводческих  ферм, готовить легкоусваиваемые, гомогенизированные, обеззараженные корма, минуя фазу приготовления комбикормов из фуражного зерна (пшеница, овес, ячмень, просо и т.д.); отходов зернопереработки (отсевы, семена трав и сорных растений, мякины, полова и т.д.); побочных продуктов зерноперерабатывающих предприятий (жмыхи, отходы мукомольного производства); отходов свеклосахарного, спиртового, пивоваренного, крахмального и сыродельного производств.

         Существующие на сегодняшний день технологии, в том числе и кавитационные, приготовления жидких, не решают многих вопросов, связанных с качественным приготовлением кормов, что приводит к быстрому закисанию кормов, а значит снижению суточных привесов и повышенному расходу кормов на 1 кг привеса.

         Степень измельчения кормов в таких установках низкая, что затрудняет экстракцию в раствор полезных веществ и витаминов.

         Известно, что на перевариваемость кормов влияют несколько факторов:

- вид животного – однокамерные животные грубые корма переваривают хуже;

- размер кормовой подачи – большие подачи кормов перевариваются хуже;

- состав кормовой подачи – разнообразие рациона способствует лучшему перевариванию;

- качество кормов – плесневелые, мороженые и загрязненные корма приводят к желудочно-кишечным расстройствам, чем снижают их перевариваемость;

- наличия в рационе витаминов – в первую очередь комплекса В (для свиней) и витаминов А и С, что способствует повышению моторики и выделению пищеварительных соков пищеварительного тракта;

- подготовки кормов к скармливанию – измельчение, запаривание, кавитационное обеззараживание и т.д.;

- внесение полезной микрофлоры в корма, прошедшие кавитационную обработку, после остывания, завершения клейстеризации и выхода сахаров (незадолго до раздачи кормов животным).

         Технология приготовления жидких кормов, представленная в проекте, принадлежит к самым современным и наукоемким продуктам. Это лучшая инновационная разработка среди мировых аналогов, снижающая себестоимость кормов, увеличивающая эффективность их использования, а значит снижающая себестоимость 1 кг привеса животных, сокращения времени забойного веса, более эффективного использования 1 места животноводческой фермы, свинарника и т.д.

         По сравнению с другими технологиями приготовления жидких кормов расход на 1 кг привеса свиней у предлагаемой технологии выглядит:

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

         Наиболее распространенная в настоящее время в Европе технология приготовления кормов «Гидромикс» осуществляется следующим образом. Комбикорм из хранилища направляется в емкость оборудованную смесителем для смешивания с водой. Комбикорм хранится в силосе, свежая вода в емкости. Перемешанный до однородной массы корм насосом подается по кормопроводу. Жидкий корм раздают через кормовые вентили по заданной программе, в зависимости от возраста и веса животного в группе. Управляет процессом кормления компьютер.

         После жидкого кормления вся система, включая кормовые клапаны, спускные трубы и емкости, промывается свежей водой, которая в перерывах между кормлениями остается в кормопроводе. Она выталкивается перед очередным кормлением в емкость для технической воды и в дальнейшем используется как жидкий компонент при приготовлении смеси комбикорма и воды.

         Некоторые системы «Гидромикс-тандем» оснащаются сенсорными системами. Принцип работы системы заключается в том, что сенсор устанавливается на 2-3 см выше дна кормушки. Управляющий компьютер регулярно проверяет наличие корма в кормушке и, если это необходимо, и если это необходимо подает команду на доставку свежего корма. Животные поедают свой рацион по потребности, получая в кормушки свежий корм до 10 раз в сутки. При сенсорном кормлении экономия корма составляет 10-15%.

         Технология приготовления кавитационных установок «Животновод-6» и «Фермер (60-1200)» заключается в многократной циркуляции исходных материалов в жидкости в системе «бак смесительный – насос – циклон – бак смесительный». Измельчение и нагрев исходных материалов происходит в вихревом измельчителе за счет вращательного движения их внутри гильз. Процесс завершается при достижении кормом температуры: 46-52⁰С в установке «Животновод-6»  и 60-70⁰С в установках «Фермер (60-1200)».

         Степень измельчения корма в  установке «Животновод-6»  - 0,5мм, в установке «Фермер (60-1200)» - 0,2 мм.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

         Предлагаемая технология приготовления жидких кормов, направлена на то, чтобы в условиях животноводческих ферм готовить полноценные, легкоусваиваемые, гомогенизированные, обеззараженные корма из злаков зерновых и зернобобовых культур, минуя фазу приготовления комбикормов, отходов зернопереработки, побочных продуктов зерноперерабатывающих предприятий, пищевых отходов, растительного сырья, грубых и сочных кормов.

         Еще одной задачей предлагаемой технологии является кавитационное приготовление кормовой добавки на основе гуматов (натрия или калия), а также приготовление составляющей корма из растительного сырья, грубых и сочных кормов (солома, сено, силос, сенаж), отходов зернопереработки (шелуха, полова, шроты, жмыхи).

         Состав кормов является комплексным, так как представляет собой, в зависимости от предназначения, комбикормовую, растительную составляющие и кормовые добавки (микро, средние и макродобавки).

         Жидкие корма, приготовленные по предлагаемому способу, могут применяться для откорма свиней, молодняка крупного рогатого скота (КРС), откорма мясных пород КРС, а также для дойного стада КРС.

         Сущность приготовления высокоэффективных жидких кормов достигается тем:

         а) Что в кавитационном способе получения кормовой добавки на основе гуматов (гумата натрия или калия), включающем кавитационную обработку торфа или бурого угля раствором щелочи, согласно изобретению, проводят физико-химическое разложение торфа или бурого угля на молекулярном уровне, для чего пропускают смесь торфа или угля с водой через кавитационный диспергатор. Полученную за счет протекающих кавитационных процессов торфо (угле) – водяную пасту, которая в процессе кавитационной обработки гомогенизируется, разогревается, в ней происходит деструкция и расщепление крупных молекул на радикалы, диспергируют до полного выхода гуминовых кислот. В дальнейшем, для получения гуматов, в пасту добавляют гидроксиды и гидрокарбонаты калия, натрия до полного перевода гуминовых кислот в гуматы калия и натрия, для этого всю массу пропускают через кавитационный диспергатор до тех пор, пока ее температура не достигнет 80-90⁰С и не произойдет «загустевание» суспензии.

         Гуматы, попадая вместе с пищей в желудки животных, повышают проницаемость клеточных мембран и тем способствуют наполнению калия во внутриклеточной жидкости, что ускоряет деление клеток. Одновременно в клетках благодаря дополнительному запасу энергии интенсифицируются физиологические процессы.

         Микроэлементы, содержащиеся в бурых углях, (магний, марганец, медь, молибден, селен, йод, серебро и др.) удовлетворяют потребности организмов животных и способствуют восполнению необходимой энергии для костного образования и общей активации организма (например: марганец участвует в окислительно-восстановительных процессах и является составной частью ферментов, медь принимает участие в процессах окисления, усиливает интенсивность дыхательных процессов, без нее затруднен синтез белка, йод может входить в состав свободных аминокислот и соответственно белков и др.).

         В отношении положительных свойств гумата (натрия или калия) доктор биологических наук Т. Околелова пишет (1996г.), что он обладает общестимулирующим действием на организм и в то же время, безвреден, не обладает аллергенными, анафилактогенными, тератогенными, эмбриотоксигенными свойствами.

         Гуматы, приготовленные из бурых углей, особенно эффективны в водных растворах, т.к. вода является важнейшей частью рациона, обеспечивающей течение обменных реакций, пищеварение, выведение с мочой продуктов   обмена веществ, особенно с имеющимся в данном продукте абсорбентом в виде небольшого количества активированного угля в сочетании с гуминовыми кислотами.

         Содержание основных компонентов в кормовой добавке определяется исходным составом используемого торфа, бурого угля, содержание в котором природно-гидратированных гуминовых кислот должно быть не менее 20%, а зольность не превышать 30%. В случае недостатка отдельных микроэлементов в исходных составах необходимо их пополнить из других источников.

Сущность кавитационного воздействия заключается в следующем.

При прохождении смеси торфа или угля с водой через кавитационный диспергатор, в конструктивно задуманных местах которого существуют зоны пониженного и повышенного давления, смесь подвергается резким знакопеременным нагрузкам. При понижении в смеси давления ниже давления насыщенных водяных паров ( в зависимости от давления и температуры) в смеси интенсивно вскипающая вода образует множество кавитационных пузырьков.

При перемещении смеси в зону повышенного давления пузырьки исчезают, схлопываются, в точках исчезновения которых, как известно возникают локальные зоны с высокими температурами и давлениями. Если пузырьки сохранили на момент исчезновения шарообразную форму, то все коллизии происходят в центре бывшего пузырька, а если форма пузырька была деформирована гидродинамическими воздействиями, то при исчезновении происходит образование высокоэнергичных кумулятивных струек. Порождаемые ими ударные волны обладают энергией превышающей не только Ван-Дер-Вальсовские связи, но и С-С связи в органических соединениях, что обеспечивает дезинтеграцию и деструкцию компонентов торфа и угля, инициируются и интенсифицируются физико-химические процессы переработки исходного сырья.

         б) Что в кавитационном способе приготовления жидких комбикормов из фуражного зерна (зерна злаков и бобовых культур) и отходов зерно переработки (дробленое зерно, семена сорных растений и т.д.), включающем кавитационную обработку зерна, которую проводят путем кавитационного измельчения. Кавитационное диспергирование и деструкция зерна схожи с процессами диспергирования торфа и бурого угля, описанных выше. Энергией ударных волн от схлопнувшихся кавитационных пузырьков осуществляется разрушение клеточных стенок и клеточных структур зерна и бобов, семян растений. В результате многократного воздействия ударных волн зерна. Злаков и бобовых культур размалываются, размягчаются, выделяют в раствор крахмал и клейковину. После разогрева кормовой суспензии до 60-80⁰С происходит «клейстеризация», выражающаяся в том, что суспензия становится желеобразной. При данных температурах начинается гидролиз крахмала, в результате которого он превращается в вещества, которые легко усваиваются животными.

Такими веществами чаще всего бывают моносахариды, дисахариды, трисахариды (глюкоза, фруктоза, сорбоза, мальтоза, галактоза и т.д.).

         в) Что в кавитационном способе приготовления составляющей жидких кормов из растительного сырья, грубых и сочных кормов, включающем кавитационную обработку растительного сырья, грубых и сочных кормов, которую проводят в водной среде и разогревания смеси.

         Известно, что в сложном желудке жвачных животных клетчатка частично переваривается и обрабатывается большими колониями микроорганизмов, населяющих рубец. Животным с таким желудком, для сохранения моторики желудочно-кишечного тракта, часть кормов необходимо сохранять в первозданном или частично обработанном виде, а меньшую часть желательно кавитационно раздробить, разволокнить и перевести часть клетчатки (целлюлозы) в крахмал и сахара.

         У животных, имеющих однокамерные желудки (лошади, свиньи), грубые корма перевариваются хуже, так как переваривание и всасывание основного количества питательных веществ рациона происходит в кишечнике. Для таких животных предварительная кавитационная обработка грубых кормов, с целью перевода питательных веществ в легкоусваяемые формы, приносит значительное повышение продуктивности.

         Сущность кавитационного воздействия на растительное сырье, грубые и сочные корма заключается в следующем: клетчатка (целлюлоза), как и крахмал, является природным полимером. Оказалось, что эти вещества имеют одинаковые по составу структурные звенья и следовательно, одну и ту же молекулярную формулу (С₆Н₁₀О₅)n.

         Молекулы целлюлозы и крахмала различаются структурой. Молекулы крахмала имеют линейную, а чаще всего разветвленную структуру, молекулы же целлюлозы – только линейную структуру. Этим объясняется, что целлюлоза, имеющая значительно большее значении n, образует такие волокнистые материалы, как хлопок, лен, пенька и т.д.

         При кавитационном воздействии длинные молекулы целлюлозы разрываются, образуются разветвленные изомерические крахмальные структуры, а часть молекул подвергается гидролизу, как и крахмал, с образованием сахаров. Суммарно гидролиз целлюлозы может быть выражен тем же уравнением, что и гидролиз крахмала:

(С₆Н₁₀О₅)n + nН₂О > n • С₅Н₁₂О₆

         г) Что в кавитационном способе диспергирования как зерновых злаков и бобовых культур, так и растительного сырья, грубых и сочных кормов, происходит ряд процессов, присущих гидродинамической кавитации, которые оказывают губительное воздействие на семена сорняков, на гнилостные и патогенные микроорганизмы, микотоксины. Микотоксины, чаще всего  содержащиеся в зерне, появляются во всех климатических зонах, а глобальная торговля кормами помогает проблеме распространиться. Часто у животных и птицы наблюдаются типичные симптомы микотоксикозов несмотря не то, что результаты анализа кормов показывают низкую степень загрязнения их микотоксинами. Ученые выяснили, что неожиданная токсичность может быть результатом взаимодействия различных микотоксинов, усиливающих действие друг друга. Наивысший эффект токсического синергизма наблюдается у фузариевых токсинов. Корма прошедшие кавитационную обработку лишены каких-либо бактерий, микроорганизмов и токсинов.

         д) Что разработана технологическая линия для кавитационного приготовления жидких кормов (фиг.-1), включающая: 

- линию кавитационного приготовления кормовой добавки на основе гуматов (гумата натрия или калия), состоящую из следующего оборудования:

1 – самосвал для подвоза измельченных до 0-10 мм торфа или бурого угля;

2 – весовой дозатор для подачи торфа или бурого угля ;

3 – ленточный конвейер;

4 – смеситель;

5 – кавитационный  диспергатор мокрого помола торфа или бурого угля;

19 – емкость для товарных гуминовых кислот или гуматов.

- линию кавитационного приготовления жидких комбикормов из фуражного зерна (зерен злаков и зернобобовых культур), состоящую из следующего оборудования:

6 – автомобиль для перевозки зерна и зерноотходов;

7 – весовые дозаторы для подачи зерна;

8 – ленточный конвейер;

9 – смеситель;

10 – кавитационный диспергатор мокрого помола зерен злаков и зернобобовых культур.

- линию кавитационного приготовления жидких кормов из растительного сырья, грубых и сочных кормов,  состоящую из следующего оборудования:

11 – автомобиль для перевозки растительного сырья, грубых и сочных кормов;

12 – весовые дозаторы подачи кормов;

13 – ленточный конвейер;

14 – смеситель;

15 – кавитационный диспергатор мокрого помола растительного сырья грубых и сочных кормов;

16 – измельчитель грубых кормов;

17 – магнитный железоотделитель;

18 – емкость для хранения и выдачи готового корма;

20 – сборный смеситель;

21 – винтовой конвейер для перегрузки кормов в емкость для хранения.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Себестоимость кормов, приготовленных по предлагаемой ниже, чем при их приготовлении по другим технологиям и характеризуется следующими показателями:

- снижением расходов на приобретение зерна различных культур вместо комбикормов на 30-40%;

- снижением расхода кормов на 1 кг привеса в 2-3 раза;

- сокращением периода откорма до забоя – до 6 месяцев, вместо 10-12;

- возможностью откорма на одном месте 2х и более поколений в год;

- возможностью, при постоянном наличии корма в кормушках, увеличения фронта кормления до 5:1, то есть одно место кормления в течение суток могут использовать до 5 свиней;

- снижением падежа животных за счет применения биологически активной минерально-витаминизированной добавки тригумата натрия или тригумата калия.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Высокая производительность

         Созданные образцы кавитационных диспергаторов, обладающие высокой плотностью кавитации, способны удовлетворить потребность в кормах (от 300 кг до 15 т/час) любые кормоцеха.

Энергосбережение.

         Расход электроэнергии на приготовление 1 т жидких кормов составляет 30-43 квт/час.

Экологическая безопасность

         В процессе кавитационной  обработки корм полностью обеззараживается, гибнут не только бактерии с поля, но занесенные в результате неправильного хранения и т.п.

         Корма, приготовленные с соблюдением технологии приготовления, не являются источником инфекций и не содержат трипсина, уреазы и других растительных ядов.

Новые потребительские свойства продукции

- обеззараживание корма – способствует высокой усваиваемости животными или колониями бактерий населяющих желудок, без выработки токсинов чужеродными бактериями;
- клейстеризация корма – выделение крахмала в водный раствор;
- гидролиз крахмала – в результате которого храхмал превращается в вещества, которые легко усваиваются животными, такими веществами чаще всего бывают моносариды, дисахариды, трисахариды (глюкоза, фруктоза, сорбоза, мальтоза, галактоза и т.д.);
- внесение гуминовой составляющей корма – обеспечивающей животных гуматами, микроэлементами и укрепляющей их иммунную систему.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам, но возможно применение плесневелых, мороженых, загрязненных и даже зараженных кормовых компонентов.

Стадия и уровень разработки

Данная технология прошла этап экспериментального освоения и отработку технологии в свиноводческих хозяйствах Алтайского края. Требуется отработка технологии по выращиванию молодняка КРС, мясных животных и кормлению дойного стада.
Трудности в освоении технологии отсутствуют. Модернизация существующих кормоцехов при переводе на новую технологию малозатратна и реальна.

Предлагаемые инвестиции

10,5 млн. руб.

Рынки сбыта

Технология и оборудование имеет высокую степень обработки и может быть применено на животноводческих предприятиях как Российской Федерации так и за рубежом.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология и оборудование для ее реализации не имеют аналогов в мире.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

04.10.2006