Введение к работе
Актуальность. Важнейшим условием технического прогресса иа современном этапе является внедрение з практику ресурс'о- и энергосберегающих технологий, обеспепивающих производство продуктов высокого качества при минимальном отрицательном воздействии на окружающую среду. Зто в равной степени относится и к производству комбикормов и их компонентов.
Одним из наиболее прогрессивных технологических приемов в этой-области является гранулирование. Этот процесс улучшает физические езойства, условия хранения, транспортирования и раздачи комбикормов, повышает их усвояемость и увеличивает продуктивность животных,птицы, рыбы при сокращении расхода кормов. Практикой доказано, что 100 т гранулированных комбикормов (ГК) по эффективности эквизалентны 109 т рассыпных. Сегодня признано экономически и биологически целесообразным все корма вырабатывать только в гранулированном виде.
Однако, несмотря на развитие этого направления, общее состояние технологии гранулирования комбикормов остается неудовлетворительным. Доля ГК в'нашей стране составляет ликь 23 % он общего объема производства комбикормов. Узок ассортимент вырабатываемых гранул, а качество их зачастую уступзот необходимым требованиям, в особен- " кости по показателя прочности. Требуют своего решения и вопросы повышения биологической ценности и сохранности продукта.
Это вызывает необходимость глубокого изучения теории и практики гранулироьания комбикормов и их компонентов. Однако совремешшй уровень знаний о механизме процесса гранулообразования и возможностях управления им недостаточен 'для решения задач, поставленных практикой. Наибольший пробел существует в области фкзико-химки . и химии этого процесса. Недостаток сведений с закономерностях превращений компонентов комбикормов при гранулировании ограничивает круг возможных направлении совершенствования существующих и разработки новых рациональных технологий производства ГК высокого качества.
К числу таких перспективных направлений относится применение Физико-химических методов обработки комбикормов пра гранулировании, позволяющих изменять физические параметры гранулируемых объектов в результати химических превращений их- компонентов, Большие возмоанс-сти зтоіч? направления обусловлены тем, что практически все слагге--кие качества ГК определяются характером и степенью физ-ческі'х, химических и биохимических процессов, протекающих в них при прессовании. В связи с этим, разработка $изико-хи;,тачесі_.х основ технологии гранулирования комбшеормез и их компонентов яеляєтся актуальной за--
' дачей кормопроизводства. Её решение позволит открыть новые пути совершенствования технологии прессования и повшиения качества ГК и расширять возможности процесса гранулирования как средства управления качеством комбикормов и создания гранул специального газначения.
Данная проблема решалась в соответствии с Координационшши планами НИР АН СССР и АК УССР, по Вост.СМ УССР й 178 от 04.04.77,
в рамках Всесоюзной комплексной целевой-программы "Криль". Отдельное разделы диссертации связаш с выполнением Ш1Р по заказам промышленности.
Цель и задачи исследований. Цель работы - разработка физико-химических основ технологии и методов повышения качества комбикормов и их компонентов гри гранулировании. В соответствии с поставленной целью определилась необходимость решеіікя следующих задач:
- дать физико->ишипескую характеристик комбикорма как объекта
для гранулирования;
- установить равномерности превращений компонентов комбикорма на отдельных стадиях гранулирования и их влияния на процесс образования гранул и качество продукта;
' - разработать физико-химическую мочель процесса гран>лообразо-вания комбикормов и обосновать принципы подбора методов повышения качества гранул и эффективности прессования;
изучить молекулярный механизм действия комплексных вспомогательных добавок (КВД), комбинированных химических реагентов (КХР) и стабилизирующих агентов - гємицеллюлоз (ШЛ) на процесс гранулирования и качественные характеристики гранул;
установить закономерности изменения физических и химических свойств комбикормов и их компонентов при гранулировании с использованием предложенных добавок;
разработать научно обоснованные критерии к принципы приготовления КВД, КХР и ГМЦ и их применения при гранулировании кормов;
- использовать полученные теоретические представления для раз-
' работки способов и технологий приготовления комплексных добавок и
дать характеристику их химико-технологических свойств;
установить режимы гранулирования кормов и комбикормов с вводом' новых добавок и разработать схемы технологических процессов;
дать оценку влияния предложенных добавок на эффективность прассевйния комбикормов и качественные характеристики гранул;
провести зоотехнические испытания новых видов ГК, промышленную апробации технико-экономическоо обоснование и внедрение раз-работанша технологий.
Научная новизна. Выдвинута концепция о молекулярном механизме. формирования гранул. Рассмотрона модель комбикорма как объекта для прессования с позищш структуры и свойств составлявдге его биополимеров. Получены аоные дашше о превращениях компонентов комбикорма при гранулировании и установлена их роль в общем механизме формирования гранул. Разработана физико-химическая модель процессе, грану-лообразования комбикормов, послужившая научной базой для выбора новых эффективных направлений совершенствования технологии и повышения качества ГК.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность целенаправленного регулирования качества ГК путем применения КВД, КХР и ГМЦ. Разработаны научные основы при"отовления и использования указанных де банок при гранулировании различных видов комбикормов и их комгонвнтов. Изучен молекулярный механизм дойст-вия вводимых добавок и установлены закономерности, характеризующею их влияние на процесс прессования и качественные характеристики гранулируемых объектов. Разработаны принципы подбора и использования КВД, КХР и ГМЦ при гранулировании комбикормов с псзиции их химической природы, функциональных свойств, питательной ценности и других факторов как основы' для создания новых добавок и прогнозирования их технологических свойств.
Разработаны способи п технологии приготовления новых комплексных добавок и стабилизирующих агептоз направленного действия. Получены данные по характеристике их химико-технологических свойств. Установлены режимы гранулирования комбикормов и их компонентов о эподом нредлокекных добавок, погволяюютв получать ГК с заданными . свойствами. Доказано .юложительное влияние вводимых КВД и КХР на эффективность прессования, физические сзойства, кормовую ценность и сохранность гранул. Разработаны способы приготовления стабилизированных форм карбамида, кормового бе.пка, аминокислот и микроэлементов в кормах при гранулировании с применением ГМЦ. Показаны их преимущества при выработке комбикормов и премиксов. Новизна предложенных техіїических решений подтверждена 10 авторскрмк свидетельствами на изобретения.
Практическая ценность. Основные-результаты работы нашли практическое применение з промышленности, научно-исслєдозательсісих op- ганизациях, учебном процессе. По материалам диссертации псдготов-леїш монографии, методические пособия по выполнению учзбно-исслэ-довательокой работа студентов, защищено 4 дипломных проекта с использованием разработок автора.
Даны научно обоснованные рекомевдации промышленности по применению физико-химических методов совершенствования технологии и повышения качества комбикормов при гранулировании. Созвали новые КЕД, и КХР, способные изменять качественные характеристики ГК в заданном направлении. Разработаны схемы технологичоских процессов приготовления и ввода в комбикорма при гранулировании новых комплексных добаьо::, позволяющих вырабатывать ГК высокого качества.
Разработаїш и утвераденн технические условия (ТУ-663/Ю.16--1-87) к технологическая инструкция на производство гранулированных азот-кофосфорных кормовых концентратов (AM) на осново виноградных выжимок с вводом КХР. Технология и оборудование по производству АФК внедрены на предприятиях агропрома Одесской области, ка которых произведено около I тыс ? концентрата. Ка Тарутинском комбикормовом заводе выработано и реализовано 2,5 гыс т комбикормов, содержащих АЕ'.. Разработаны и утверждены технические условия (ТУ-15-958-68) на гранулированчую крилевую муку, полученную с вводом КВД. Технология и оборудование ло производству гранул Ш внедрены на судах флота Севастопольского ІІ0РП "Атлантика". По новой технологии ьыраСоха-. но и реализовано 1,2 тыс т гранулированной КМ.
Проведены зоотехнические испытания кормовой ценности концентрата АФК, гранулированной КМ и комбикормов, содеркадах эти компоненты, ъ промышленном животноводства и птицеводстве. Показана высокая экономическая эффективность использования новых ввдоз ГК.гоззо-лившая окупить капитальные затраты на их производство в течение года.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на Все-.оюзных научно-технических конференциях: "Использование отходов промышленности в кормлении с/х животных" (Киев,1975); "Совершенствование технологии производства комбикормов" (Воронея,1978); "Химия и использование ГМЦ" (Одесса,1978); "Проблемы комплексной механизации и автоматизации кормопроизводства, хранения, приготовления и раздачи кормов животным" (Києе,і98і); XII' Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Баку,1981); "Проблемы индустриализации общественного питания страны" (Харьков,1984); "Химия,биохимия и использование ГЩ" (Рига,1985); Республиканских совещаниях по цовым кормовым добавкам (Винница, 1933) к безотходным технологиям и охране природы (Одесса,1984); научных конференциях профессорско-преподавательского состава ШИПП (1991) и О'ГКПП им.М.Б .Ломоносова (1983-92). Экспонаты по основном разработкам демонстрирова-.лись на международной выставке (Ангола, ЛуаадаД988), 6ДІ1Х СССР
(1979,1960,1965) и ВДІІХ УССР (1Э82-Й7) к отмочены наградами.
Публикации. По результата?,! исследований опубликовано 90 работ, в т.ч. 4 монографии, 8 обзоров, получено 10 авторских свидетельств на изобретения.
Ооъау и структура диссертации. Диссертация состоит кзоглав'ло-кия, введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы і* приложений. Работа изложена 300 с. машинописного текста, содержит 80 рис., 74 табл., 24 прил. Список литературы вїишчает 457 " лат/чкований, из них 112 зарубежных источников.
На защиту выкосятся. Физико-химическая і.одель комбикорма как ооьекта для гранулирования; закономерности химических превращений компонентов комбнкорча гри прессованна; молекулярний механизм формирования гранул; физико-хим-ческля модель процесса гранулирования комбикормов; научные осноеы применения добавск комплексного действия для повышения качества ГК и эффективности прессования; рациональные ре:ж,?ь гранулирования кормов и г.с.убякоруоз с применением предложенных добавок; результаты экспериментальных исследовании и проущьлекных исшг-аний технологии производства нсвих видов ГК.