Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 12
1.1. Значение кормовых культур сои и рапса в решении протеинового и энергетического питания животных. Питательные и антипитательные свойства семян сои и рапса 12
1.2. Питательность кормов сои и рапса и их применение в комбикормовой промышленности 21
1.3. Способы переработки семян сои и рапса 23
1.4. Использование продуктов переработки сои
и рапса 30
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 41
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 4 9
3.1. Технологические и питательные свойства семян сои и рапса 4 9
3.2. Режимы переработки семян сои и рапса на прессе ПШМ-250 и качество полученных продуктов 50
3.3. Маслоотделяющая приставка ПМ-2Б к экстру-деру КМЗ-2У и качество продуктов переработки | семян сои и рапса 54
3.3.1.Переработка сои на экструдере
КМЗ-2У с маслоотделяющей приставкой ПМ-2Б 56
3.3.2. Переработка семян рапса на экструдере
КМЗ-2У с маслоотделяющей приставкой ПМ-2Б в
режиме пресса и качество продуктов 62
3.4. Насадка к экструдеру КМЗ-2У, режимы пере работки и качество полножирных продуктов семян сои и рапса 63
3.4.1. Режимы переработки и качество полно жирного продукта при переработке измельченных mи неизмельченных семян сои 65
3.4.2. Качество полножирного продукта переработки семян рапса 71
3.5. Двухэтапная технология переработки семян сои на экструдерах КМЗ-2У в полужирный продукт и качество масла из семян сои и рапса 7 3
3.6. Производственная апробация технологических свойств продуктов переработки семян сои nи рапса,при производстве комбикормов и их продуктивное действие при выращивании цыплят- mбройлеров 7 9
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 8 4
5. ВЫВ ОДЫ 90
6 . ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА 94
7 . СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 95
8. ПРИЛОЖЕНИЯ 106
- Значение кормовых культур сои и рапса в решении протеинового и энергетического питания животных. Питательные и антипитательные свойства семян сои и рапса
- МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
- Технологические и питательные свойства семян сои и рапса
Введение к работе
1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
1.1.Актуальность проблемы. В решении проблемы протеиновой и энергетической полноценности рационов, которая представляется ключевой задачей работников животноводства и сельскохозяйственной науки, важное место отводится бобовым и масличным кормовым культурам. Они находят широкое применение при кормлении животных в виде зеленых кормов, натуральных и консервированных (сенаж, силос), измельченных семян и продуктов их переработки {жмыхи, шроты, масло и др.) и ограниченно - в составе комбикормов. Комбикорма, особенно полнорационные, как многокомпонентные сбалансированные кормосмеси, приготовленные по научно обоснованным рецептам, являются в настоящее время наиболее рациональной формой использования кормов в промышленном животноводстве. Применение комбикормов обеспечивает максимально генетически предопределенную продуктивность при низких затратах корма на 1 ед. продукта.
Проблемой производства высококачественных комбикормов для всех видов животных является обеспечение энергетической и протеиновой их полноценности, разработка совершенных технологий, подготовка в этой связи семян бобовых и масличных культур в комбикормовой промышленности. Среди бобовых и масличных культур важная роль как источника белка и энергии отводится сое и рапсу.
Нативные бобы сои содержат 34-45% белка и 20-30% растительного жира. Белки бобов сои отличаются высокой биологической ценностью, что обусловлено их высоким уровнем и оптимальным соотношением незаменимых аминокислот. Так, если ценность белков молока или яиц принять за 100, то биологическая ценность белков большинства бобовых составит 75-85, а сои - даже близко к 100. Биологическая же ценность белков пшеницы будет равна 62-68, кукурузы - 52-58, овса - 70-78 (А. Пономарев, В. Колотко, 1995).
В белках зерна злаковых содержание лизина и триптофана низкое. Белки бобовых являются хорошим источником этих аминокислот. Например, лизина в сыром протеине сои - 14.8-21.9%, а в протеине злаковых -2.8-4.4% (Ю.И. Зуднев, 1988).
В одном килограмме нативных семян рапса содержится 2,18 кормовые единицы, 213 г. переваримого протеина, 400г. - 490г. жира.
Белки семян рапса по аминокислотному составу приближаются к белкам сои. Однако семена сои и рапса содержат антипитательные биологически активные вещества, которые снижают действие пищеварительных ферментов в организме животных и птицы и эффективность использования корма или оказывают токсическое действие (Р.Я. Кузнецов, 1977; Г.С. Посыпанов, 1979).
В соевых бобах антипитательные вещества представлены ингибиторами трипсина и химотрипсина, пектинами, сапонинами, фитиновой кислотой и другими.
Ингибиторы трипсина и химотрипсина, связываясь с пищеварительными ферментами протеолитического действия, образуют неактивные комплексы, тем самым уменьшая переваримость белков. Ингибиторов трипсина и химотрипсина в сырых соевых бобах содержится выше, чем в горохе: 14-28 мг\г и 4.5-9 мг\г соответственно (З.М.Морозов, Я.Л.Гудкович, 1980).
Пектины агглютинируют красные кровяные тельца, а также снижают активность клеток слизистой кишечника, в результате чего нарушается переход питательных веществ из кишечника в кровь. Следует отметить, что их количество в бобах сои невелико (1-3%, а поэтому отрицательное влияние на питательную ценность сравнительно меньше, чем у ингибиторов трипсина и химотрипсина.
Сапонины - это гликозиды, придающие сырым бобам горький вкус и оказывающие гемолитическое воздействие на эритроциты. В сое их роль в качестве антипитательного фактора невелика ввиду низкой концентрации (около 0.5%).
В сое обнаружены генистин (около 0.1%) и фитиновая кислота, влияющие на обмен кальция в костях, способствующие развитию рахита и затрудняющие усвоение животными минеральных веществ: цинка, меди, железа (А.А. Бабич, 1974) .
Рапс, как и соя, содержит целую группу таких антипитательных веществ, как глюкозинолаты, эруковая кислота, танины, полифенолы, фитиновая кислота, кротониловое масло. Глюкозинолаты и эруковая кислота в рапсе лимитируют использование белка. Летучие
7 соединения - изотиоционаты и тиоционаты, которые в составе горчичного или кротонилового масла придают семенам рапса специфически горький привкус. Они раздражают слизистую оболочку пищеварительного тракта животного, тормозят поступление йода из крови в щитовидную железу (А.А. Гортлевский, В,А. Макеев, 1984), а также увеличивают содержание в сое и рапсе антипитательных веществ, которые снижают усвоение кормов и оказывают токсическое действие на организм животных. Низкие технологические свойства измельченных семян сои и рапса {плохая сыпучесть и слеживаемость в связи с большим содержанием жира) ограничивают возможность их использования для кормления животных и производства комбикормов.
Необходимо найти оптимальные способы технологической переработки семян сои и рапса, так как до настоящего времени в комбикормовой промышленности и животноводстве их нет.
Переработку масличных культур с использованием прессов ПШ-68, ПШ-70, ПШМ-250 проводят только для получения растительных масел и жмыха. При этом прессование на данных машинах не обеспечивает инактивации антипитательных веществ. Влаготепловая обработка бобовых в пресс-камере ПК-200 не нашла широкого применения (А.Шевченко, П.Никулин, 1997).
В связи с этим разработка способов подготовки бобов семян сои и рапса и применение продуктов их переработки для производства комбикормов являются актуальными проблемами и требует неотложного решения.
1.2.Цель и задачи исследований. Целью настоящих иследований является совершенствование экструдера КМЗ-2У и технологии переработки семян масляничных культур - семян сои и рапса, обеспечивающих получение качественных белковых и энергетических продуктов для производства комбикормов.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить эффективность переработки семян сои и рапса при различных режимах работы пресса ПШМ-250;
Разработать для экструдеров КМЗ-2У и КМЗ-2М маслоотделяющие приставки и насадки. Установить оптимальные режимы переработки семян сои и рапса на экструдерах с насадкой и маслоотделяющей приставкой в полно- и полужирные продукты.
Изучить качество и технологические свойства полно- и полужирных продуктов сои и рапса и апробировать их при производстве полнорационных комбикормов для цыплят-бройлеров.
4. Дать биологическую оценку и определить экономическую эффективность полно- и полужирных продуктов сои и рапса в составе полнорационных комбикормов для цыплят-бройлеров.
Объект исследования - насадка и маслоотделяющая приставка ПМ-2Б к экструдеру КМЗ-2У, семена сои и рапса и режимы их переработки на прессе ПШМ-250 и экструдере КМЗ-2У с маслоотделяющей насадкой и приставкой.
Предмет исследований - режимы работы пресса ПШМ-250, экструдера КМЗ-2У с дополнительной насадкой и маслоотделяющей приставкой ПМ-2Б, полно- и полужирные продукты семян сои и рапса для производства комбикормов.
1.3.Научная новизна. Впервые детально изучены производительность пресса ПШМ-250 и экструдера КМЗ-2У и качество продуктов переработки семян сои и рапса для комбикормов при разных режимах работы оборудования.
Дано теоретическое обоснование технологических параметров дополнительного оснащения (насадки, маслоотделяющие приставки) к экструдерам типа КМЗ-2У, обеспечивающих качественную переработку семян сои и рапса. Научно обоснованы режимы производства полно-и полужирных продуктов сои и рапса на экструдерах с дополнительными насадкой и маслоотделяющей приставкой. Изучены качественные (содержание питательных и антипитательных веществ) и технологические (сыпучесть, слеживаемость) свойства новых продуктов сои и рапса для производства комбикормов, их продуктивное действие и экономическая эффективность комбикормов с новыми продуктами сои и рапса при выращивании цыплят-бройлеров,,
1.4.Практическая значимость работы. Разработана техническая документация, изготовлены и апробированы в производственных условиях насадка и маслоотделяющая приставка к экструдеру КМЗ-2У для производства полно-и полужирных продуктов сои и рапса для комбикормов.
Установлены оптимальные режимы производства полно- и полужирных продуктов масла сои и рапса на экструдерах КМЗ-2У со специально сконструированными насадкой и маслоотделяющей приставкой. Апробирована новая технология производства продуктов сои и рапса, их применение в производственных условиях для приготовления полнорационных комбикормов. При выращивании цыплят-бройлеров установлены высокое продуктивное действие и экономическая эффективность полно-, полужирных продуктов сои и рапса в составе комбикормов.
1.5.Реализация результатов исследований.
Материалы диссертационной работы включены в утвержденную нормативно-техническую документацию:
Технологический регламент линии переработки семян сои и рапса при производстве комбикормов;
Технические условия «Соя экструдированная кормовая {ТУ 9296-024-00932117-99);
Технические условия «Рапс экструдированный кормовой» (ТУ 9296-025-00932117-99).
1.6.Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского и аспирантского состава Воронежского Госагроуниверситета им. К.Д.Глинки (1998-2001 гг.); на научно-практической конференции по птицеводству Всероссийского научно-исследовательского института комбикормовой промышленности (1999 г.), на итоговых научных конференциях ВНИИКП (1999-2000г.г.} . Разработки включены в технологию производства комбикормов для бройлеров на Воронежском экспериментальном комбикормовом заводе.
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 4 работы. 1.8.Положения, выносимые на защиту: Технология переработки семян сои и рапса с применением экструдеров и качество полу-, полножирных продуктов их переработки. Маслоотделяющая приставка и насадка к экструдеру КМЗ-2У для переработки семян сои и рапса. Технологическая линия для двухэтапной переработки семян сои и рапса и качество продуктов их переработки.
Качество комбикормов с вводом полно- и полужирных продуктов, масла сои и рапса, их продуктивное действие при выращивании цыплят-бройлеров.
1.9.Объем работы.
Диссертационная работа изложена на 105 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, результатов собственных исследований,, заключения, выводов, предложений для производства, списка используемой литературы, который включает 109 источников, в т.ч. 12 иностранных и содержит 18 таблиц, 3 рисунка и 9 приложений.
Значение кормовых культур сои и рапса в решении протеинового и энергетического питания животных. Питательные и антипитательные свойства семян сои и рапса
Проблеме обеспечения животных протеином многие годы уделяется внимание ученых и специалистов животноводства всех стран, что обусловлено не только исключительно важным значением белков для жизнедеятельности организма животных, но и крайне сложным механизмом синтеза этих специфических органических соединений, содержащих азот [12].
Кормовые белки используются животными как источники аминокислот, из которых они синтезируют специфические белки, обеспечивающие специфические функции клеток, тканей, жизнедеятельность органов и организма в целом, а также синтез всех видов животноводческой продукции.
Высокая продуктивность животных возможна лишь при содержании их на рационах с достаточным уровнем протеина и всех необходимых для синтеза белка аминокислот [39].
Из двухсот известных на сегодня аминокислот в состав белка кормов и тела животных входят лишь двадцать две, из которых двенадцать не синтезируются в организме животного и потому должны поступать с кормом.
Животные белки содержат незаменимые аминокислоты и поэтому их биологическая ценность выше, чем у растительных белков [81].
Дефицит полноценного белка в настоящее время испытывают и люди, и животные. Серьезность и последствия этого состояния, по мнению датского исследователя в области белкового питания Б. Эггуша, очень негативны. Он писал: "Отсутствие высококачественного белка в продуктах питания людей и кормах для сельскохозяйственных животных является одной из наиболее серьезных опасностей для нашего поколения" [52, 92].
Особенно остро проблема кормового белка проявляется в связи с развитием и интенсификацией животноводства последние сорок-пятьдесят лет [39].
В 1995 году дефицит белка в рационе населения составил в среднем 25%, а в рационах животных - 30-50% [56] .
Полноценное питание, обеспечивающее максимальное получение животноводческой продукции при низких затратах корма, дополнительно удовлетворяет потребность животных не только в протеине, но и энергии, витаминных, минеральных и других биологически активных веществах [74].
Перед производителями кормовых ресурсов стоит задача обеспечить снижение себестоимости рационов при соблюдении их сбалансированности, прежде всего по белкам и уровню энергии.
В ресурсах пищевого растительного белка первое место занимает белок зерновых (70%), второе - масличных культур (20,9%), третье - корне - и клубнеплодов (10,2%), четвертое - зернобобовых (9,7%), пятое - овощей, фруктов и бахчевых (5%) [15] .
В решении проблемы белка и энергии важное место занимают бобовые и масличные культуры, в первую очередь, соя и рапс [29].
Среди растительных высокобелковых культур, на долю которых приходится в мире 57,9 млн. тонн белка, ведущее место занимают соевые бобы (42,1 млн. тонн), белок которых отличается сбалансированностью по аминокислотам, дешевизной, высокой усвояемостью [6].
Белок сои по биологической ценности стоит на первом месте среди белков других важнейших сельскохозяйственных культур и по качественным показателям принят за стандарт растительного белка [12].
Выращивание и переработка семян рапса представляется также одним из эффективных направлений в решении проблемы белковой и энергетической питательности рационов.
Рапс хорошо подходит для выращивания в России и вполне может по питательности соперничать с соей [19].
Активно выращивать рапс в нашей стране начали в конце 70-х годов. Он хорошо приспособлен к условиям умеренного климата и дает хороший урожай в северных районах Центрально-Черноземной зоны, в Сибири и во всех областях Нечерноземья [11] .
ВНИИТИП рапса (г. Липецк) вывел три новых сорта ярового рапса: Ратник, Аргумент, Мадригал. Рапс, как и сою, используют как для кормовых, так и для пищевых целей (масло рапсовое).
Материал и методика исследований
Работа выполнена в соответствии с плановой научно-исследовательской работой Всероссийского научно-исследовательского института комбикормовой промышленности в рамках темы 1.01.100 «Разработка безотходной технологии переработки масличных культур (сои, рапса) на комбикормовых предприятиях с применением экструдеров».
Результаты наших научных экспериментов являются частью комплексных исследований, выполненных коллективом сотрудников отдела технологии и экспериментальной базы ВНИИКП, направленных на разработку технологии переработки семян сои и рапса, совершенствование оборудования и технологических режимов производства продуктов сои и рапса.
Научные эксперименты проводились в условиях стендового корпуса экспериментальной базы и вивария ВНИИКП, а также на Воронежском экспериментальном комбикормовом заводе в период с 1997 по 1999 год.
Схема, общий объем и целенаправленность исследований приведены в таблице 1. Всего при выполнении исследований проведено шесть серий опытов, дана оценка 60 продуктам переработки сои и рапса и 12 опытным партиям комбикормов с их вводом, а также продуктивному действию данных комбикормов в двух сериях опытов на цыплятах-бройлерах.
Технологические и питательные свойства семян сои и рапса
Для производства продуктов сои и рапса использовали бобы сои сорта «Соер-1», выращенные Опытной станцией ВГАУ и семена рапса сорта «Ратник» и «Форум» Всероссийского научно-исследовательского института рапса (г. Липецк}.
Рапс «Форум» и «Ратник» относятся к безэруковым и низкоглкжозинолатным сортам. Семена практически не содержали посторонних примесей и поэтому не подвергались очистке.
Для производства продукции на прессах и экструдерах семена сои использовали в натуральном и измельченном виде.
Семена рапса вследствие мелкозернистости перерабатывались только цельными, т.е. без измельчения.
Соя имела объемную массу 800 г/л, рапс 880г/л, размер семян сои 5...7 мм в диаметре, рапса - 3...4мм.
Измельчение семян сои производили на дробилке с ситом с отверстиями 0 Змм и 0 4мм. Измельченная соя имела объемную массу 660-700 г/л, продукт-трудносыпучий из-за повышенного содержания масла, угол естественного откоса составлял 45...50.
Показатели качества исходных продуктов:
соя имела влажность 12.3%, содержание протеина 65.5%, активность уреазы 1.85ДрН, активность ингибитора трипсина - 20,68 мг/г, содержание жира - 21,96%, обменной энергии в 1 кг - 9,17 МДж.
Рапс: влажность - 9,7%, содержание протеина - 26,4%, переваримость протеина - 57,4%, содержание изоционатов -0,14%, содержание жира - 49,8%, обменной энергии в 1 кг -13,88 МДж.
