Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор
1.1 Премиксы
1.2 Виды обогатителей, их биологическая роль и фнзико-химичсские свойства
1.3 Наполнители 28
1.4 Природные источники сырья
1.4 ! Бентонитовая глина
1.4.2 Физико-химические свойства бентонитов .34
1.4.3 Активация бентонитов 41
1.4.4 Использование бентонитов в сельском хозяйстве 43
1.5 Экологическая чистота наполнителей премикса... 49
1.5.1 Микроэлементы и тяжелые металлы -.49
1.5.2 Микрофлора наполнителей премикса 53
1.6 Смешивание компонентов премикса 58
1.6.1 Основные положения теории смешивания... ...58
1.6.2 Оценка качества смешивания 63
1.6.3 Факторы, влияющие на качество смешивания. 67
1.6.4 Классификация смесителей и анализ их работы 72
1.7 Стабильность и качество премиксов .76
1.8 Цели и задачи 79
2 Методическая часть 80
2-1 Объекты исследований
2.2 Методика лабораторных исследований 81
3 Экспериментальная часть 93
3.1 Современное производство премиксов 93
3.2 Выбор наполнителя премиксов 93
3.3 Исходное качество используемых наполнителей премикса 96
3.4 Исследование экологической чистоты наполнителей премикса 101
3.4.1 Исследование содержания содей тяжелых металлов в наполнителе 101
3.4.2 Санитарная оценка отрубей и бентонитов 104
3.5 Бентонитовая глина как источник минерального сырья 107
3.6 Сравнительная оценка физико-механических свойств наполнителей и компонентов премикса, и их влияние на качество готовой продукции 114
3.7 У совершенствование технологической схемы производства премиксов с вводом бентонитового глинопорошка .129
3.7.1 Обоснование количества ввода бентонитового глинопорошка 121
3.7.2 Разработка технологии линии подготовки наполнителя 124
3.7.3 Линия подготовки предварительных смесей минеральных солей 125
3.7.4 Линия подачи макро- и средних компонентов 130
3.7.5 Линия предварительной подготовки микрокомпонентов 130
3.7.6 Линия основного дозирования и смешивания 134
3.7.7 Линия выбоя и отпуска готовой продукции 142
3.4 Физико-механические показатели качества исследуемых премиксов и их Предсмесей 143
3.5 Исследование влияния ввода бентонитовых глин на качество продукции при хранении 148
4 Производственная апробация результатов исследования 151
5 Расчет экономической эффективности 153
Выводы и рекомендации 160
Список используемой литературы..
- Виды обогатителей, их биологическая роль и фнзико-химичсские свойства
- Смешивание компонентов премикса
- Исходное качество используемых наполнителей премикса
- У совершенствование технологической схемы производства премиксов с вводом бентонитового глинопорошка
Введение к работе
В системе кормления сельскохозяйственных животных в условиях промышленной технологии центральной проблемой является биологическая
полноценность используемых комбикормов. В достижении высокого уровня кормления решающее значение имеет обогащение комбикормов комплексом биологически активных добавок - премиксами, В последние годы на Российском рынке широкое распространение получили импортные премиксы, что заметно снизило долю использовании отечественных биологически активных добавок в комбикормовом производстве. В связи с этим, организация производства высококачественных премиксов является важным направлением в развитии отечественной комбикормовой промышленности.
Современное производство премиксов базируется на широком использовании биологически активных веществ (ВДВ), которые составляют в Среднем 10% От маССЫ hрем икса, остальное — наполнитель. Поэтому одной из основных проблем в производстве премиксов является равномерное распределение БАВ в объеме наполнителя, т.е. процесс смешивания. Наполнитель, исходя из его физико-химических и технологических свойств, подразделяется на носитель и разбавитель. Как носитель, наполнитель должен хорошо удерживать на своей поверхности БАВ и одновременно сохранять гомогенность смеси в процессе смешивания и транспортировки, не допуская расслоения. Наполнитель-разбавитель способствует более однородному премиксов имеет подбор разбавителя, который может решить целый ряд задач.
Смешиванию БАВ с основным наполнителем-носителем, стабилизирует смесь, разъединяя химически несовместимые частицы, а также оптимизирует плотность прем икса. В качестве наполнителя-носителя чаше всего применяют пшеничные отруби, а в качестве разбавителя, как правило, используют минеральное сырье. Поэтому большое значение в современном производстве касающихся качества готовой продукции.
Из всего многообразия природных минеральных веществ, используемых
Виды обогатителей, их биологическая роль и фнзико-химичсские свойства
Технологические исследования показали, что прямой ввод витаминов и микроэлементов в комбикорм менее эффективен, чем использование их в виде предварительно подготовленной смеси (премикса). которая является наиболее эффективным прогрессивным технологическим приемом, обеспечивающим нормирование, дозирование и равномерное распределение микродобавок. ! го достигается та счет использования наполнителя. Наполнитель в составе смеси составляет 80-90% /120/.
Особенностью наполнителя, как носителя, является способность максимально удерживать БАВ на своей поверхности н одновременно сохранить гомогенность смеси в процессе смешивания и транспортировки, не допуская сепарирования и самосорт и ронання. Особенность наполнителя, как разбавителя - низкая влажность, высокая дисперсность и плотность, что обеспечивает сыпучесть смеси и лучшую сохранность БАВ /1,100,106 .
Качество изготавливаемых премиксов в значительной степени зависит от физико-химнчСских и Технологических свойств наполнителей; степени дисперсности, сыпучести, слеживае мости, гигроскопичности, устойчнвости к внешним воздействиям и окислению, способности образовывать электростатический заряд, совместимости с включаемыми компонентами, устойчивости к заражению амбарными вредителями. Кроме того, наполнитель должен иметь определенное кормовое достоинство и невысокую стоимость /89,97,107,114/. тепень измельчения наполнителя должна соответствовать или стремиться к размеру частиц активного вещества /94,141,131/. Измельчать его т необходимо только тонко, слишком крупный наполнитель (также как и слишком мелкий) не обеспечивает хорошего смешивания с добавками: порошкообразный наполнитель обладает плохой сыпучестью и комкуется /97.134,136/.
Объемная масса наполнителя по возможности должна соответствова объемной массе активных веществ /94,141,131/.
Содержание влаги в наполнителе должно быть минимальным 5 - 8% (но не выше 10 —12%), что обеспечивает сыпучесть смеси и лучшую сохранность ЬАВ /131,138,154/. Лишняя влага готового ирсмикса влияет на стабильность витаминов, микроэлементов» особенно сернокислых солей. При повышенной влажности они становятся агрессивными.
Наполнитель должен хорошо совмещаться с БАВ и их формами. Недопустимо, чтобы он ухудшал устойчивость микроэлементов и их физические свойства /65,107,120/. _ Состояние кислотности (рН) также является одним из основных условий для сохранения в прем иксе БАВ, которые являются мало устойчивыми по отношению к щелочному или кислотному рН. Большинство активных веществ обнаруживает оптимальную устойчивость при концентрации водородных конов в пределах 5,5 - 7,5%. Влияние рН тем больше, чем выше влажность премикса/121,166,184,208/. Для оптимальной несушей способности наполнителя содержание жира в нем должно составлять 2,5% (но не более 6 - 8%). Обезжиривание резко ухудшает его качество. Жир препятствует образованию пыли в процессе производства премиксов- и при использовании его на комбикормовых заводах, а также уменьшает электростатический заряд компонентов. Наполнитель должен сохранять стабильность в течение не менее 1 года, не подвергаться плес невению -19,106.100/. Важной особенностью наполнителя должна быть способность захватывать своей массой значительное количество активных компонентов
ПреМНкса, удерживать их и сохранять в условиях смешивания До известного предела. Этот предел, или несущая способность наполнителя, зависит от его физико-механических свойств (влажности, величины и формы частиц, характера их поверхности) и различна для разных веществ /100.106,141/. Реже в качеств наполнителя применяют корма животного происхождения (муку рыбную, мясную и мясокостную), что объясняется нестабильностью находящихся в нем жиров. При контакте с кислородом воздуха жир окисляется, при этом ускоряются реакции разложения витаминов, повышается температура смеси и может произойти самовозгорание премикса. Редко используются минеральные вещества (мел, фосфат калия и кальция, ракушечная мука, соль, цеолиты). Как правило, эти компоненты имеют высокую плотность, что приводит к расслоению премикса при транспортировке, или низкую удельную поверхность и адгезию частиц, что также снижает устойчивость смеси /62,123/.
В последнее время стали использовать отходы и побочные продукты некоторых микробиологических процессов /175/; сухие кубовые остатки, высушенный мицелий продуцентов антибиотиков, отходы лесопромышленного комплекса /55,109 185/ и прочес. Однако применение таких продуктов требует всесторонней ветеринарной проверки.
Так, Шишова И.Н. предлагает в качестве наполнителя премиксов использовать верховой сфагновый торф влажностью не более 15%. Запасы его составляют около 8-9 млрд. тонн. Премикс состоит из 96% торфа и 4% БАВ.
Известны положительные результаты с использованием в качестве нанолниіелм нридукіив -.шк иоио.кч ичискую синіеза. Один из них — нанрин. го вещество утверждено официально и применяется согласно ГОСТ 26573.0 85/175/.
Смешивание компонентов премикса
Микотоксины не разрушаются при термической обработке корчоп и, попадая е кормами в организм животных, откладываются в мясе, яйцах, молоке. Поэтому их наличие в кормах представляет большую опасность не только для животных, но и для здоровья человека, так как некоторые ні них, в частности афлатоксины, являются канцерогенами, и их попадание в пишу должно быть абсолютно исключено.
Система профилактики микотоксикозов сводится к организации контроля поступающих кормов и кормовых добавок на токсины грибов и недопущению возникновения условий, способствующих росту грибов в процессе хранения кормов
Одним из способов уменьшения количества микрофлоры является аэромеханнческое воздействие на зерновую массу, что обеспечивает эффективное удаление части микрофлоры, при этом, чем меньше сорной и зерновой примесей в исходной зерновой массе, тем меньше обсемененность. При хранении зерна необходимо контролировать условия: хорошее его проветривание (очистка перед закладкой), низкая влажность (12-14%). температура в пределах 20-30 С. Поступающее зерно должно быть в чистой таре, поэтому ее необходимо подвергать санитарной обработке. Санитарной обработке подлежат также транспорт и производственные помещения, предназначенные для хранения сырья и готовой продукции /8,42,86/.
Наиболее перспективными и практичными направлениями борьбы с микотоксинами считают использование сорбентов.
Сорбент - поглощающее вещество, адсорбция сорбция, происходящая поверхности тела. Адсорбция зависит от величины поверхности сорбента, а величина поверхности от степени его дисперсности (раздробленности) 8,126,191,213/.
Смешивание - это механический процесс, при котором подвергающиеся обработке исходные материалы не изменяют своих химических свойств или агрегатного состояния, изменяется только положение в пространстве относительно друг друга. В результате образуется однородная смесь. Чем равномернее распределены все компонент в объеме, тем более высокая степень однородности /44,93,173/.
В идеальном случае при смешивании должна быть получена смесь, в которой в любой ее точке к каждой частице одного компонента примыкают частицы других компонентов в количествах, которые определены заданным их соотношением. В действительности такого идеального расположения частиц практически не бывает, так как на их перемешивание влияет огромное число различных факторов. Возможно бесконечное разнообразие взаимноі-о расположения частиц, поэтому соотношение компонентов в любых точках смеси будет величиной случайной. Процесс смешивания многокомпонентных сыпучих смесей - это вероятностный процесс, к исследованию которого могут быть привлечены статистические методы и теория вероятностей.
Характер течения процесса и его результаты зависят От Типа смесителя. технологического режима и состава смесей, компоненты которых полидисперсны, резко отличаются по физико-механическим свойствам, находятся в различных соотношениях по массе и объему. Твердые частицы. составляющие смесь, могут отличаться по геометрическим размерам, форме, твердости, плотности, состоянию поверхности., влажности /78,173,182.214/. Различают три механизма смешивания /93.132.173,199/: —w диффузионное, характеризующееся беспорядочным движением отдельных частиц в ограниченном пространстве, при этом каждая частица имеет равные возможности отклониться в любую сторону при столкновении с другой частицей но аналогии С броуновским движением; тип Лі - конвективное, при котором смежные частицы группами перемешаются из одного положения в другое; - смешивание сдвигом, при котором смежные слои частиц движутся относительно друг друга.
Поведение частиц в некоторых типах смесителей можно сравнить с молекулярной или тепловой диффузией. К таким типам смесителей относятся барабанные, в которых частица, попавшая на наклонную поверхность смеси, подобно молекуле газа, может свободно перемещаться в любом направлении, при столкновении с другой: вибрационные, в которых сыпучая масса приобретает свойства структурной жидкости и. таким образом, создаются условия свободного перемещения частиц.
Необходимым условием, при котором происходит диффузия /180/, является наличие поверхности раздела между смешиваемыми компонентами. І Іроцесс диффузии тем интенсивней, чем больше поверхность раздела. Частица сталкивается с другими частицами и меняет при этом скорость и положение. Состояние частицы, таким образом, подвержено случайным изменениям в каждый момент времени. Для случайного процесса можно определить в некоторый момент вероятность нахождения частицы в заданной области реализаций случайного процесса. Следовательно, плотность распределения вероятностей W(z,i) имеет смысл концентрации частиц и может быть физически истолкована концентрацией смешиваемого компонента. Уравнение диффузии Фика имеет вид /173.182/:
Исходное качество используемых наполнителей премикса
От исходного качества сырья наполнителей, используемых производстве премиксов, в значительной степени будет определяться построение технологического процесса, а, следовательно, н качество готовой продукции.
Так как основным наполнителем являются отруби, то их основные физико-химические показатели во многом будет влиять на качество н стабильность готового премикса. Влияние исходных физико-механических свойств бентонитового глинопорошка как наполнителя-разбавителя имеет также огромное значение.
В связи с этим, методом случайной выборки, было отобрано четыре пробы отрубей, поступивших с различных предприятий Краснодарского края и два образца бентонитового глинопорошка разных месторождений РОСТОВСКОЙ области. Основные физнко-механические (влажность, крупность, содержание мучнистых і іроду к кш и І-.1-! н химические (ju-iMiocib, кчСЛОіносіь, клеічаїка) характеристики отрубей и бентонитов приведены в таблицах 3.1 и 3.2.
Анализируя данные таблиц 3.1 и 3.2 видно, что основные физико-механические и химические характеристики отрубей отличаются друг от друга, так как пшеница, из которой они получены, различных типов, подтипов и сортов, произрастала в разных климатических районах Краснодарского края, на мукомольных предприятиях применялись разные технологические схемы, различные условия подготовки зерна и режимы помола, методы хранения и транспортировки. Из физических свойств бентонитовых глннопопошков следует отметить высокую дисперсность и плотность, а так же низкую влажность. Значительные различия во влажности бентонита говорят о том, пробы для исследований отбирались в разное время, при различных показаниях температуры и относительной влажности воздуха. Этим же и объясняются различные показания влажности отрубей.
Так как на разных мукомольных предприятиях по технологическим схемам используется разное число драных и размольных систем, поэтому модуль крупности у всех образцов отрубей различен. Исследуемый ГЛИнбПорОШОК - ЭТО результат Специальной переработки бентонитовой глины производимой на перерабатывающем предприятии, поэтому модуль крупности его соответствует требованиям установленным нормативной документацией (НД) этого предприятия.
Содержание мучнистых частиц (проход сита № 27) в отрубях является нежелательным, так как ухудшается процесс смешипания, потому что такие частицы являются трудносыпучнми, имеют большую площадь поверхности и быстро прогоркают, могут изменять химический состав премикса. а также способствовать плохому распределению БАВ. Мучнистые частицы являются питательной средой для; быстрого развития микроорганизмов. Желательно отсеивать зги мелкие частицы или закупать отруби с наименьшим их содержанием.
Как видно из таблицы, что 80% состава бентонитовых глин - это минеральная часть, которая в отличие от случайно попавшей минеральной примеси в отрубях, представляет собой мелкодисперсную минеральную составляющую глннопорошка. Наличие песка в отрубях, говорит о недостаточной очистке зерна на мукомольных предприятиях, а также о не соблюдениях правил хранения и транспортировки. Песок, содержащийся в отрубях, это обычные кусочки гальки, земли, находившийся в машине мусор, цемент, известняк и другие минеральные частицы. Возможно засорение отрубей из-за плохого санитарно-гигиенического состояния хранилищ. Содержание этого песка может отрицательно сказаться на качестве премиксов.
Следует отмстить, что химические показатели качества отрубей, таблица 3-2, очень схожи независимо от района произрастания пшеницы. Кислотность бентонита намного ниже, чем у отрубей и составляет от 2,3 до 5,4 град.
В процессе хранения отрубей и бентонитов в лабораторных условиях велись наблюдения за изменением их влажности, рисунок 3.2. Значительные колебания влажности бентонитов подтверждают их сорбционную способность, как поглощать влагу, так и выделять ее в окружающую среду. Влажность хранящихся отрубей находилась в пределах 13.8 - 10,0 %.
У совершенствование технологической схемы производства премиксов с вводом бентонитового глинопорошка
Определив оптимальное время смешивания компонентов для каждых прсдсмесей, далее мы исследовали возможность улучшения качественных характеристик готовой продукции (премнкса).
Для дозирования каждой группы компонентов используются м ногокомпонентные весовые дозаторы различной грузоподъемности. установленные для наполнителя, макро- И средних компонентов, предсмеси солей микроэлементов и микрокомпонентов.
Дозирование в основной смеситель осуществляется согласно заданному рецепту нарастающим итогом. При этом вначале отвешивают наполнитель-носитель - отруби в количестве, равном разности между колнчествоче наполнителя, требующегося по рецепту» и количеством, напра&зенным на предварительное смешивание с микрокомпонентами и с солями микроэлементов; предварительная смесь солей микроэлементов; макрокомпоненты и средние компоненты, не требующие предварительной подготовки; смесь микрокомпопептов. Для получения однородной смеси готового премнкса применяются лопастные смесители периодического действия. Коэффициент заполнения рабочей камеры смесителя составляет 0,7.
Для определения степени влияния ввода бентонита и времени общего смешивания на качество конечного продукта (премнкса) процесс исследования осуществляли следующим образом: 1) вес предсмеси. полученные при одной минуте предварительного смешивания, перемешивал не ь в основном смесителе пять и шеегь минут; 2) все предсмеси, полученные при шести минутах предварительно смешивания, перемен їй вал ись в основном смесителе пять н шесть минут.
Однородность полученных образцов исследовали по содержанию в них маріанца и витамина А (таблицы 3.15 и 3.16, Приложение 9-16). Эффективность процесса смешивания оценивали по коэффициенту вариации (формула 2.5) и коэффициенту однородности (формула 2.6), представленные а разделе 2.2. Результаты оценок даны в таблицах 3.17 и 3.18.
Увеличение ввода бентонита и сокращение времени смешивания приводят к повышению однородности премнкса, т.е. наилучшим показаниям содержания марганца и витамина А в смеси. При указанных условиях проведения опыта наиболее однородным является премикс, содержащий 20% бентонитовой глины. Оптимальные показатели гомогенности смеси при таком содержании бентонита достигаются при основном смешивании в течение 6 мин, с учетом того, что предсмеси готовились одну минуту. Коэффициент однородности Q этого премнкса по содержанию марганца достигает 95,83 %, по содержанию витамина А - 94,64%; коэффициента вариации V по содержанию марганца равен 4,17%, а по содержанию витамина А - 5,36%. Высокие результаты контрольного образца премикса достигаются при основном смешивании пять минут, а п редпарителыюм минуту.
Для получения достоверных результатов исследования основного смешивания экспериментальные данные обрабатывали методом математической статистики, проводили корреляционно-регрессионный анализ. В ходе анализов установлена корреляция между качеством смешивания, содержанием бентонита н временем смешивания (рисунок 3.9 и 3.10).
На основании проведенных исследований можно заключить, что ввод бентонита в состав премикса способствует улучшению однородности готовой продукции. При этом общее (суммарное) время смешивания возможно сократить до 7 мин (предварительные смеси готовятся параллельно), против 12 мин в соответствии с технологическим регламентом приготовления премиксов/154/.
Премиксы, вырабатываемые для собственного производства, внутризаводским транспортом подают в бункера линии основного дозирования и смешивания комбикормов.
Премиксы, предназначенные для реализации потребителю, направляются на расфасовку и упаковку, Премию расфасовывается по 20-25 кг в 4-олойные мешки из крафт-бумаги. а также возможна расфасовка по 0.5-Ікг в полиэтиленовые пакеты, ГОСТ 17811-78 /35/. Каждый мешок и пакет снабжается этикеткой, согласно с указанием наименования продукта, номера рецепта, массы нетто, даты изготовления, а так же полной инструкцией применения, с целью доведения всей необходимой информации до потребителя.
Похожие диссертации на Совершенствование технологии премиксов с использованием бентонитов
