Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние и постановка вопроса 10
1.1. Химическое консервирование кормов 10
1.1.1. Значение химического консервирования 10
1.1.2. Теоретические основы химического консервирования зеленых кормов II
1.1.3. Химические препараты для консерзирования зеленых кормов 13
1.1.4. Современная технология ооработки силосуемой массы химическими консервантами IV
1.2. Повышение питательной ценности соломы 25
1.2.1. Значение соломы в кормлении жвачных .животных 25
1.2.2. Современные технологии и средства механизации для обработки соломы едким натрием 26
Заключение к обзору литературы 38
2. Экшеримштальные исследования 41
2.1. Материал и методика исследований 41
2.2. Результаты исследований ... 47
2.2.1. Влияние концентрации и дисперсности распыла органических кислот на интенсивность взаимодействия с обрабатываемой массой, сохранность и качество силоса 47
2.2.1.1. Интенсивность взаимодействия муравьиной кислоты со све.кескошешюй массой зеленых растений в зависимости от концентрации и дисперсности распыла 47
2.2.1.2. Влияние концентрации и степени распыления органических кислот по массе на сохранность и качество силоса 53
2.2.2. Эффективность различных технологических приемов обработки соломы едким натрием при использовании ее в рассыпном виде и в составе многокомпонентных гранул и брикетов 6S
2.2.2.1. Влияние концентрации и степени распыления раство ра едкого натрия на эффективность обработки рассыпной измельченной соломы 66
2.2.2.1.1. Качество обработки поверхности соломы раствором щелочи в зависимости от его концентрации и степени распыления 66
2.2.2.1.2. Интенсивность взаимодействия едкого натрия с соломой в зависимости от концентрации раствора, степени его распыления, температуры и длительности обработки 67
2.2.2.1.3. Переваримость питательных веществ рационов с соломой в зависимости от способа обработки ее едким натрием 77
2.2.2.2. Эффективность различных приемов обработки соломы едким натрием при использовании ее в составе много компонентных гранул и брикетов 84
2.2.2.2.1. Влияние гранулирования на эффективность взаимодействия едкого натрия с соломой и концентратами 84
2.2.2.2.2. Влияние срока выдержки обработанной едким натрием соломы на переваримость и питательность гранул.. 87
2.2.2.2.3. Влияние уровня соломы в смеси и способа обработки ее едким натрием на переваримость и питательность гранул , 89
2.2.2.2.4. Влияние уровня соломы в смеси и способа обработки ее едким натрием на переваримость и питательность брикетов 92
2.2.2.2.5. Эффективность скармливания бычкам брикетов с высоким уровнем обработанной едким натрием соломы 95
3. Обсуждение результатов исследований 96
3.1. Оценка эффективности приемов механизированного внесения дидких консервантов 96
3.2. Оценка эффективности технологических приемов обработки соломы едким натрием ., 104
4. Выводы 118
5. Предложения производству 120
6. Литература 121
- Химическое консервирование кормов
- Химические препараты для консерзирования зеленых кормов
- Влияние концентрации и дисперсности распыла органических кислот на интенсивность взаимодействия с обрабатываемой массой, сохранность и качество силоса
- Интенсивность взаимодействия едкого натрия с соломой в зависимости от концентрации раствора, степени его распыления, температуры и длительности обработки
Введение к работе
Исходя из принятых ХХУТ съездом КПСС "Основных направлений экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы" и одобренной майским /1982 г./ Пленумом Щ КПСС Продовольственной программы СССР, в решении задач по интенсификации кормопроизводства важная роль отводится совершенствованию технологии заготовки кормов на основе комплексной механизации всех технологических операций.
Химическое консервирование кормов
Заготовка кормов в кратчайшие сроки при максимальном выходе питательных веществ с каждого гектара земельной площади и с наименьшими потерями их питательной ценности является одной из основных задач в области кормопроизводства (М.Т.Таранов, 1974, В.В.Щеглов, 1976, Ю.М.Беляевский, Т.Н.Сазонова, 1977, С.Я.Зафрен, 1977).
Вместе с тем не все предложенные способы заготовки кормов полностью отвечают этим требованиям. По обобщенным литературным данным, потери сухого вещества при заготовке составляют {%) -сена полевой сушки 30...40, силоса из высоковлажной массы (80% и более) - 25...30. При заготовке сенажа потери значительно ниже и обычно не превышают 14...16$. Однако практика сенажирования показала, что в зонах с достаточным увлажнением в отдельные годы очень сложно осуществить провяливание трав до влажности ЪЪ% и ниже, а при длительном выпадении осадков оно вообще оказывается невозможным (В.А.Бондарев, 1975, Л.Н.Воробъва, 1976, В.А.Бондарев, Ф.Ф.Учватов, 1977).
Химическое консервирование позволяет вести заготовку в неблагоприятную погоду и получать доброкачественный корм из всех кормовых растений. Этот способ консервирования является пока и одним из самых совершенных в смысле обеспечения высокой сохранности питательных веществ в готовом корме. При использовании химических консервантов в производственных условиях силосования потери сухого вещества сокращаются до 10...12, а протеина до 6...К$ (М.Т.Таранов, 1964, 1974, Л.Н.Воробьева, Е.С.Воробьев, 1973, 1976, М.Т.Таранов, А.В. Постников, 1974, В.А.Бондарев, 1975, В.А.Бондарев,1976, М.Б.Вайс и др.,1975, Н.А.Шманенков и др.,1976, В.А.Петросян,1976).
Расчеты показывают, что при использовании препаратов стоимостью не более НО рублей за тонну каждый рубль, затраченный на химическое консервирование, окупается сохранением питательных веществ в силосе на сумму 4...8 рублей (Л.Н.Воробьева, 1976, М.А.Смурыгин, 1977).
Силосование является биологическим методом консервирования кормов в основе которого лежит молочнокислое брожение. Как показал проффесор А.А.ЗуОрилин, для успешного силосования в растениях должен содержаться такой минимальный процент сахара, который необходим для образования молочной кислоты в количестве, обеспечивающем подкисление массы до рН 4,2 при данной буферной емкости сырья. Когда отношение фактического содержания сахара в растении к его сахарному минимуму больше единицы, то А.А.Зубрилин отнес такие растения к легкосилосующимся. При отношении, равном единице - к трудносилосующимся и меньше единицы - несилосующимся (А.А.Зубрилин, А.М.Михин, 1935, А.А.Зубрилин, 1947). Следовательно, нормальный процесс силосования обеспечивается в том случае, когда фактическое содержание сахара в данном сырье не ниже его сахарного минимума.
После изоляции массы от воздуха в результате накопления органических кислот и подкисления ее до рН 4...4,2 полностью прекращается развитие гнилостных и маслянокислих бактерий, в значительной степени затухает и жизнедеятельность молочнокислых бактерий. Однако в связи с длительностью процесса ферментации теряется I2...I9/S протеина, 60...70 и более редуцирующих углеводов, 30... 40$ каротина (М.Т.Таранов, 1966). При повышенной влажности и избытке сахара в силосуемой массе процессы ферментации протекают особенно бурно: силос перекисляется и плохо поедается животными, а значительная часть сахара сбраживается дрожжами до углекислого газа и этилового спирта (Е.Н.Мишустин, 1947, М.Т.Таранов, 1966, И.А.Даииленко и др., 1972, С.Я.Зафрен, 1970, 1976, 1977).
Таким образом, если при избытке сахара силос сильно перекисляется, то при его недостатке получить качественный корм из свеже-скошенных растений без дополнительных мер вообще невозможно.
В ходе проведения дальнейших экспериментов по силосованию было выявлено, что для успешного сохранения силосуемой массы исключительно большое значение имеет ее влажность. Как показали результаты ряда отечественных и зарубежных исследований (С.Я.Зафрен, 1969, Е.Н.Мишустин, Г.И.Переверзева, 1976, Н.К.Чуканов, 1976, Г.Шмидт, В.Веттерау, 1975), с понижением влажности силосуемых растений жизнедеятельность бактерий и прежде всего гнилостных и маслянокислых в значительной степени ослабевает. Уже при влажности 70...60$ деятельность этих бактерий сдерживается настолько сильно, что содержание сахара в большинстве культур, возделываемых на силос, не оказывает влияния на успешное их сохранение.
Химические препараты для консерзирования зеленых кормов
В качестве химических консервантов испытано более 200 различных соединений. На первом этапе развития химического консервирования использовались препараты, состоящие из крепких минеральных кислот: соляной, серной, фосфорной. Кроме ААЗ, в нашей стране были разработаны кислотные препараты ВЙК, Kg, КБ—2, которые рекомендовались к применению для консервирования несило-сущихся и трудноеилосущихся растений. Однако использование минеральных кислот было связано со значительными трудностями при их транспортировке, хранении и внесении. Это побудило вести поиск перспективных сухих консервантов, применение которых устраняло бы недостатки, связанные с использованием минеральных кислот (В.А.Вернигор, М.Т.Таранов, 1974, Н.В.Колесников, 1974, С.Я.Заф-рен, 1977, В.Шмидт, Г.Веттерау, 1975).
Из испытанных порошкообразных препаратов наибольшее практическое применение в нашей стране и за рубежом получил пиросулъ-фит натрия. Он не потерял своего практического значения и з настоящее время.
В последние годы отечественной и зарубежной наукой для химического консервирования были предложены органические кислоты -муравьиная, уксусная, пропионовая, сорбиновая, бензойная, испытаны салициловая, антраниловая к др. С появлением более эффективных консервантов для зеленых растений интерес к порошкообразным препаратам снизился.
Органические кислоты для консервирования кормов испытыва-лись еще в конце XIX начале XX веков С J teoS. // C t 1884 и др.). Однако они не нашли применения из-за высокой стоимости. Лишь после разработки способа получения муравьиной кислоты из природного газа, ее, как наиболее дешевую, стали шире применять для консервирования кормов как в чистом виде ( Л:. ле&ЗЙ 1941, , 1956, А.Мугга, 1957, Н.А.Шманенков, М.Т.Таранов, 1959), так и в смеси с другими минеральными и органическими кислотами в виде препаратов - Формазил ( / Wstta f 1948), Амазил { M&&ffi 1949), АИВ-І, АИВ-2 (нозые), состоящие кз муравьиной и соляной, муравьиной и ортофосфорной кислот (по С.Я.Зафрену, 1977).
Интерес к органическим кислотам обусловлен тем, что их в отличие от минеральных требуется в 2-4 раза меньше для получения одинаковых результатов консервирования (М.И.Бочарова, В.И.Щига-рева, 1976, С.Я.Зафрен, 1976, К.Костов, А.Христов, 1977). Кроме того, они менее агрессивны к металлам (Н.В.Снежик и др., 1978). Важным является и то, что такие органические кислоты, как уксусная и пропионовая представляют собой естественные продукты обмена, образующиеся в процессе рубцового пищеварения и служат для жвачных источником энергии. Муравьиная кислота, хотя и не используется жвачными в качестве источника энергии, не представляет для них опасности, поскольку в рубце животных полностью расщепляется до С02 и СН4 (А.П.Дмитроченко, П.Д.Пшеничный, 1975).
Из всех испытанных органических кислот в мировой практике силосования наиболее широкое применение напша муравьиная кислота. Она обладает не только бактерицидным, но и фунгицидным действием (А.Исмаилов и др., 1972, В.А.Пучков, 1973, Н.В.Колесни-ков, 1974, С.Я.Зафрен, 1975, 1976, В.Шмидт, Г.Веттерау, 1975, Л.И.Каарли и др., 1976, # Cieesewcta , 1979, Г.И.Фесган, П.Е.Кияшко, 1980 и другие).
Опыты по скармливанию травяного силоса, приготовленного с муравьиной кислотой, проведенные как у нас в стране, так и за рубежом, показали хорошую поедаемостъ корма и положительное влияние на продуктивность (А.Исмаилов и др., 1972, . Весгелгу ( 1973, & %а& 1973, -. ancaste ei.a/ 3373, Н.В.Колес-ников, 1974, М.И.Бочарова, В.И.Щигарева, 1976, С.Я.Зафрен,1976).
Влияние концентрации и дисперсности распыла органических кислот на интенсивность взаимодействия с обрабатываемой массой, сохранность и качество силоса
В первом опыте изучали степень связывания муравьиной кислоты дри обработке ею измельченной зеленой массы злаковых пастбищных трав и клевера лугового. Результаты опыта показали (табл. I), что муравьиная кислота довольно быстро связывается с растительной массой. Уже через 6 минут после обработки одна треть и более внесенной кислоты переходила в связанное состояние. За пять часов взаимодействия независимо от вида растений кислоты связывалось от 70,62 до 76,70 %.
Повышение дисперсности распыла неразведенной кислоты не ока-зало влияния на ход связывания как на злаковых травах, так и на клевере луговом. Степень связывания не изменялась и при обработке злаковых трав 10 %-пшл раствором муравьиной кислоты. Приведенные на рис.,рис. I и 2 графики связывания, построенные по полученным в опыте данным! показывают, что процесс взаимодействия протекает неравномерно во времени и имеет быстрозатухающий харак тер. Наиболее интенсивно кислота взаимодействует сразу после внесения- За промежуток времени от одного до двух; часов растительной массой поглощается основное ее количество и в дальнейшем процесс приобретает более стабильный характер. Как видно из данных таблицы I, из всей кислоты, вступившей во взаимодействие, 60, #70 % ее связывается в первый час после обработки, в то время как на последующие 4 часа приходится только 30,,.40 % общего количества прореагировавшего препарата.
Связывание муравьиной кислоты со злаковими травами ( % к внесенному количеству) 1, Крупнокапельный распыл {Д капель - 500 мкм) концентрированной кислоты; 2, График среднего значения связывания концентрированной кислоты; 3. Мелкокапельный распыл ( Д капель - 80 мкм) концентрированной кислоты; 4. Мелкокапельный распыл ( Д капель - 80 мкм) 10 $-ного раствора кислоты.
При этом общее количество связанной кислоти за весь период наблюдений оказалось в 1,4 раза меньше, чем в случае использования ее в нераэведенном виде. Диспергирование препарата на капли размером 80 мкм несущественно снижало ( на 4,65 % ) степень связывания Южного раствора и практически не влияло на взаимодействие с массой концентрированной кислоты.
При силосовании злаковых пастбищных трав внесение смеси органических кислот способствовало значительному снижению интенсивности процессов брожения и гидролиза белка о чем свидетельствуют уменьшение газообразования и накопления аммиака в опытных силосах (табл. 3, рис. 4). Наиболее сильное консервирующее действие смеси проявилось при дозе внесения ее 4 л/т в крупнодисперсной форме в виде ЩЙ-ного раствора. Диспергирование же Южного раствора на капли со средним размером 80 мкм снизило его эффективность в 1,76 раза. Крупискалельная обработка неразведенной смесью кислот при дозе 4 л/т по отношению к контролю также достоверно снижала интенсивность брожения и накопления аммиака в силосах, однако общий уровень газообразования на 65,6$ был выше, чем в силосах, обработанных 10 -ным раствором при той же дозе консерванта. Мелкое распыление неразведенной смеси кислот еще больше снизило ее консервирующую эйфективность, при этом уровень газообразования по сравнению с крупнокапелъной обработкой повышался на 20,47$, а содержание аммиака в силосе возросло на 64,28$.
При силосовании кукурузы (табл. 3, рис. 5) добавка консерванта также способствовала значительному подавлению газообразования и сокращению накопления аммиака. Так, при внесении смеси кислот Б расчете 4 л/т массы объем газов в процессе брожения уменьшался по вариантам в 2,7...5 раз и на 22 % снижалось содержание в силосе аммиака. Наиболее сильно газообразование было подавлено при опрыскивании силосуемой массы консервантом (4 л/т) в виде ЇЇЙ-ного раствора. Однако в опыте не выявлено существенных: различий в эффективности 10^-ного раствора в зависимости от степени его распыления. Как при крупнокапельной, так и при мелкока-пелъной обработке газообразование и гидролитический распад белка подавлялись в одинаковой мере.
Обработка кукурузы неразведенной смесью кислот также достаточно сильно ограничивала интенсивность брожения. Но как и при консервировании злаковых трав абсолютный уровень газообразования в случае использования неразведенной смеси был выше, чем при использовании ее в виде Ю^-ного раствора. Повышение степени рас-пыления неразведенного препарата также сопровождалось некоторым ухудшением его консервирующего действия. Однако эти различия в I Эффективности кислот при консервировании кукурузы оказались ме- І нее выраженными, чем при консервировании злаковых трав и не пре-"1 вышали ошибки опыта v F =4,67, при Г 0,05=10,13)
Интенсивность взаимодействия едкого натрия с соломой в зависимости от концентрации раствора, степени его распыления, температуры и длительности обработки
При решении вопроса о выборе оптимальных параметров технологического процесса химической обработки соломы с использованием щелочных растворов высокой концентрации (24...40 %) необходимо было определить качество распределения и интенсивность взаимодействия едкого натрия с соломой в зависимости от концентрации, степени распыления раствора, температуры окружающего воздуха и длительности обработки. Исходя из этого, и были проведены два модельных опыта и два опыта по переваримости на бычках.
Качество обработки поверхности соломы раствором щелочи в зависимости от его концентрации и степени распыления
При крупно- и мелкокапелъном опрыскивании соломенной сечки в смесителе различным количеством раствора качество обработки оценивали по полноте смачивания частиц соломы. Результаты проведенного эксперимента показали (табл. 7), что достаточно полная обработка поверхности соломы происходит при мелкокапельном распылении как 6 -ного, так и 40 -ного раствора щелочи. Однако при рассмотрении обработанных частиц под микроскопом выявлено, что характерной особенностью использования растворов щелочи повышенной концентрации является то, что данеє при их мелкодисперсном J распыле не достигается сплошного покрытия поверхности частиц соломы каплями раствора, Меаду каплями всегда остаются некоторые необработанные промежутки (рис.рис. II, 12, 13, 14),тогда как при распылении 6 -ного раствора происходит практически полное смачивание всей поверхности частиц соломы. При этом нерастекши-мися и нерастертыми видны только отдельные капли (рис. рис.9,10)
Из приведенных в таблице 7 данных видно, что с повышением концентрации раствора и уменьшением дисперсности его распыла происходит снижение качества обработки. При одной и той же дозе 40$-ного раствора с увеличением диаметра капель в 6 раз количество полностью обработанных частиц уменьшилось на одну треть, а количество частично обработанных и необработанных увеличилось в 5,3 и 6,6 раза.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что концентрация раствора и величина капель оказывают существенное влияние на полноту смачивания поверхности соломы.
Интенсивность взаимодействия едкого натрия с соломой в зависимости от концентрации раствора, степени его распыления, температуры и длительности обработки
Для достижения хорошего результата обработки внесенная щелочь должна полностью прореагировать с соломой. Как отмечалось ранее, код реакции зависит от температуры и продолжительности выдержки. Однако в литературе отсутствуют сведения о том, какое влияние на процесс взаимодействия оказывают концентрация и степень распыления раствора, какова их роль в совокупном действии / всех факторов; какой из факторов является в технологическом процессе определяющим. С целью выяснения указанных вопросов был проведен настоящий опыт. Как видно из данных таблицы 8, при одной и той же дозе (4 кг/ц) степень связывания щелочи с соломой повышалась с увеличением концентрации раствора. Так, при температуре наружного воздуха +17С в течение часа после крупнокапелъной обработки связывалось 63,31-71,22$ внесенного количества, при этом в виде 40$-ного раствора в связанное состояние щелочи переходило на 12,49$ больше, чем внесенной в виде 6$-ного раствора, С повышением температуры до 42 ..45С (табл. 9) за такое же время количество прореагировавшей щелочи, внесенной в виде 6$-ного раствора, увеличилось на 23,30$, а внесенной в виде 40$-ного раствора на 10$; причем концентрация практически уже не влияла на этот процесс - все варианты опыта по несвязанному остатку щелочи существенно не различались. Внесение 40$-ного раствора в мелкодисперсном виде снижало его реакционную активность в сравнении с крупнокапельной формой при температуре -ь 17С на 6,06$ и при температуре 42.„45С - на 1,71$. Выдерживание обработанной соломы при температуре +10, +Г7С в течение суток (табл. 8) не повлияло на дальнейший ход реакции - в корме оставалось от 28,28 до 34,93$ непрореагировавшей щелочи. Образование уксусной кислоты в расчете на сухое вещество не превышало 2$, Дальнейшее хранение обработанной соломы в течение 90 дней при температуре окружающего воздуха +10 +30С не привело к полной нейтрализации внесенной щелочи (за исключением варианта с крупнокапелъной обработкой ным раствором). Химический анализ соломы показал, что и в последующем процесс связывания шел в прямом соответствии с концентрацией раствора, при этом сохранялась тенденция к худшему взаимодействию растворов, внесенных: в мелкодисперсном виде» В опыте с уменьшением концентрации раствора с 40 до 6 и 20 % количество несвязанной щелочи возрастало в среднем по вариантам соответственно до 14,34 и 17,54 %т
Если при обработке соломы каустической содой поддерживать более высокий температурный режим, то процесс взаимодействия значительно ускоряется. Так» повышение температуры после обработки до +57 +60С в течение 10 часов при последующей выдержке при температуре +25С (общая продолжительность обработки 24 часа) обеспечило практически полную нейтрализацию внесенной щелочи, степень связывания составляла более 98$ (табл. 9). Причем какого-либо закономерного влияния на этот процесс концентрации растворов или дисперсности их распыла не обнаруживается. При таких условиях взаимодействия в сравнении с вариантом» где солома после обработки выдерживалась при температуре +10 +17С корм имел более низкий рН, приближающийся по своему значению к рН слюны животных, и несколько больше было образовано уксусной кислоты.
Таким образом, на основании полученных данных, можно заключить, что определяющим в процессе взаимодействия щелочи с соло- / мой является температурный фактор, а длительность выдержки в ус- ловиях недостаточного прогрева на ход реакции практически не влияет.
