ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
СУПРУН-КРЕСТОВА ОЛЕНА ЮРІЇВНА
УДК 636.085.55
ТЕХНОЛОГІЯ КОРМОВИХ ДОБАВОК З ВИКОРИСТАННЯМ НЕТРАДИЦІЙНОЇ СИРОВИНИ
05.18.02 – технологія зернових, бобових, круп’яних
продуктів та комбікормів
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Київ – 2005
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: | заслужений діяч науки і техніки України,
доктор технічних наук, професор
Шаповаленко Олег Іванович
Національний університет харчових технологій, завідувач кафедри технології зберігання і переробки зерна
Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор
Юрчак Віра Гаврилівна
Національний університет харчових технологій, професор кафедри технології хліба, кондитерських, макаронних виробів та харчоконцентратів |
кандидат технічних наук, доцент
Шерстобітов Валерій Валентинович
СГП “Укрсоя-21”, заступник генерального директора з наукової роботи
Провідна установа: | Харківський державний університет харчування і торгівлі Міністерства освіти і науки України,
кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів і харчоконцентратів, м. Харків |
Захист відбудеться “17” листопада 2005 р. об 1100 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68.
Автореферат розісланий “17” жовтня 2005 р.
Учений секретар спеціалізованої
вченої ради, к.т.н. С.І. Воронцова
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Рівень технології та якість комбікормів взаємообу-мовлені раціональним застосуванням кормової сировини, обсягом технологіч-них процесів їхньої обробки та повнотою використання при відгодівлі тварин, птиці та риби.
Максимальне використання кормових ресурсів різних виробництв та роз-робка раціональної технології їхньої обробки є нагальними вимогами часу та мають практичну актуальність.
Значний внесок у розробку наукових основ технології виробництва й ви-значення якості кормів і кормових добавок зробили вітчизняні та закордонні вчені: Адамень Ф. Ф., Афанасьєв В. А., Бабич А. О., Богданов Г. О., Бойко Л. Я., Братерський Ф. Д., Глебов Л. А., Гуменюк Г. Д., Єгоров Б. В., Кошелев А. М., Кулик М. Ф., Левченко В. І., Мартиненко Я. Ф., Орлов А. І., Пелевин А. Д.,
Січкар В. І., Стрій В. А., Таранов М. Т., Чеботарьов О. Н., Черняєв Н. П., Шерстобітов В. В., Alcock A. W., Anderson J. A., Bergner H., Boots R., Robinson K. та інші.
Як показує аналіз літературних джерел, сьогодні для стимуляції росту і розвитку тварин та птиці, а також для підвищення їхньої продуктивності й покращення стану здоров’я фахівці все частіше звертаються до використання природних кормових добавок у складі корму.
Поряд з цим, у нашій країні постійно накопичуються великі запаси відхо-дів ефіроолійної промисловості, що мало або взагалі не використовуються у комбікормовій промисловості.
Тому, перехід на альтернативні технології виробництва кормів з сировини, що мало використовується, є одним з найбільш ефективних варіантів збільшення обсягів кормової бази та зниження витрат на її виробництво.
Зокрема, сьогодні відсутні технології з промислового використання від-ходів переробки шавлії, кропу, м’яти, ісопу та лофанту, як натуральних кормо-вих добавок у складі раціонів для відгодівлі тварин і птиці.
Таким чином, для підвищення якості комбікормової продукції та вдоско-налення раціону харчування тварин, актуальним є введення до складу корму нових нетрадиційних видів рослинної сировини, що містять у своєму складі збалансований комплекс білків, ліпідів, амінокислот, мінеральних речовин, ві-тамінів, а також мають високі поживні та кормові властивості.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися відповідно до тематики науково-дослідних робіт Національного університету харчових технологій (НУХТ) “Створення нових ресурсозберігаючих, безвідходних і маловідходних технологій харчових про-дуктів підвищеної біологічної цінності, профілактично-лікувального, дієтично-го та дитячого харчування з використанням нетрадиційної сировини на основі використання фізичних методів впливу”, розділу “Розробка технологій по зберіганню та раціональному використанню зерна та продуктів його пере-робки”. Автор особисто брав участь у розробленні технології кормових добавок з використанням нетрадиційної сировини, у проведенні досліджень та розроб-ленні нормативно-технічної документації.
Мета і задачі досліджень. Метою роботи є наукове обґрунтування до-цільності застосування нетрадиційної сировини (відходів переробки шавлії, кропу, м’яти, ісопу, лофанту) та розроблення технології виробництва кормових добавок з її використанням.
Відповідно до поставленої мети досліджень були сформульовані такі задачі:
дослідити хімічний склад нетрадиційної сировини (відходів переробки шавлії, кропу, м’яти, ісопу, лофанту) як компонентів для виробництва кормо-вих добавок і комбікормів;
дослідити фізико-технологічні властивості нетрадиційної сировини;
розробити технологію виробництва кормосуміші екструдованої;
розробити технологію виробництва кормових добавок з використанням нетрадиційної сировини;
визначити хімічний склад, поживну і кормову цінність розроблених кор-мових добавок;
дослідити зміни якості, що відбуваються в процесі зберігання кормових добавок, та визначити термін їх зберігання;
розрахувати рецепти комбікормів з використанням розроблених кормових добавок;
розробити нормативну документацію на кормові добавки;
розрахувати економічну ефективність від використання розроблених ре-цептів комбікормів з введенням до їхнього складу кормових добавок.
Об’єкт дослідження – технологія кормових добавок з використанням не-традиційної сировини – відходів переробки ефіроолійних культур: м’яти, кропу, шавлії, лофанту, ісопу.
Предмет дослідження – нетрадиційна сировина для виробництва кормо-вих добавок і комбікормів.
Методи дослідження – загальноприйняті та спеціальні методи дос-лідження фізико-хімічних, технологічних, біохімічних, мікробіологічних влас-тивостей з використанням сучасних пристроїв і комп’ютерних технологій.
Наукова новизна одержаних результатів. Науково обґрунтована до-цільність застосування нетрадиційної сировини (відходів переробки шавлії, кропу, м’яти, ісопу, лофанту) та розроблена технологія виробництва кормових добавок з її використанням.
Досліджено вміст антипоживних речовин в насінні сої та встановлені їх зміни, що відбуваються в процесі екструзійної обробки.
Досліджені технологічні властивості та хімічний склад відходів пере-робки ефіроолійних культур.
Вперше експериментально визначена можливість виробництва екструдо-ваних кормових продуктів на основі зернової сировини (ячменю, кукурудзи, пшениці) та насіння сої. За допомогою методів математичного моделювання отримані рівняння регресії значень технологічного показника – об’ємної маси екструдату при екструдуванні кормових сумішей, та встановлено граничні межі складових суміші під час їхнього виготовлення.
Експериментально визначені та теоретично обґрунтовані біохімічні зміни, що відбуваються під час екструзійної обробки попередніх сумішей рослинних кормових засобів (ячменю, кукурудзи, пшениці та сої).
Експериментально визначено зміну якості одержаних кормових добавок в процесі зберігання.
Розроблені технологічні схеми виробництва кормосуміші екструдованої та кормових добавок з використанням нетрадиційної сировини.
Розраховано рецепти повнораціонних комбікормів для відгодівлі молод-няка сільськогосподарських тварин і птиці з введенням до їхнього складу кор-мових добавок.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблено технологію виробництва кормосуміші екструдованої та технологію виробництва кормових добавок з використанням відходів переробки ефіроолійних культур. На основі проведених досліджень розроблена і затверджена нормативно-технічна доку-ментація на кормосуміш екструдовану – ТУ У 15.7-12070938-001-2005 “Кор-мова добавка – кормосуміш екструдована”, яка прийнята промисловістю до впро-вадження.
Розроблені кормові добавки рекомендується використовувати при відго-дівлі молодняка сільськогосподарських тварин і птиці, а також вводити до складу комбікормів для відгодівлі великої рогатої худоби, свиней та кур-несу-чок, частково замінюючи зернові культури відповідно до рецептури.
Особистий внесок здобувача. Автор особисто брав участь у розробці ме-тодики дослідження, у виконанні аналітичної та експериментальної роботи, у формулюванні висновків і рекомендацій, у підготовці матеріалів досліджень до публікацій, у розробленні технології кормових добавок і створенні нових видів кормових добавок з використанням нетрадиційної сировини, у розробленні науково-технічної документації. Планування проведення досліджень, аналіз та узагальнення результатів проведено спільно з науковим керівником д.т.н., проф. Шаповаленко О. І. Ряд досліджень виконано у співавторстві зі співробітниками кафедри технології зберігання і переробки зерна та кафедри мікробіології та мікробного синтезу НУХТ; амінокислотний та жирокислотний склад продуктів – зі співробітниками інституту біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, а також на базі державної випробувальної лабораторії сільськогосподарської сировини та харчової продукції Міністерства аграрної політики України.
Особистий внесок здобувача підтверджується поданими документами і науковими публікаціями.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповіда-лися на 68-й, 69-й, 70-й та 71-й наукових конференціях студентів, аспірантів і молодих вчених НУХТ (Київ, 2002-2005 р.), на міжнародній науково-технічній конференції „Розроблення та виробництво продуктів функціонального харчу-вання, інноваційні технології та конструювання обладнання сільгоспсировини, культура харчування населення України” (НУХТ, Київ, 2003 р.), на 12-й і 13-й міжнародних науково-практичних конференціях “Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини” (Київ, 2002 р., 2003 р.), на міжнародній науково-практичній конференції “Стан і перспективи розвитку переробної галузі АПК” (Мелітополь – Кирилівка, 2005 р.), на ІІ міжнародній науково-практичній конференції “EXTRUtec’2005” (Черкаси, 2005 р.), а також на V міжнародній науково-практичній конференції “Хлібопродукти-2005” (ОНАХТ, Одеса, 2005 р.).
Публікації. За результатами дисертації опубліковано 11 робіт, в т. ч. у фахових виданнях – 5, 2 – у збірниках наукових праць, 4 – тези доповідей нау-кових конференцій.
Структура дисертації. Робота складається зі вступу, 5 розділів, виснов-ків, списку використаних джерел зі 166 найменувань та 3 додатків. Робота викладена на 129 сторінках машинописного тексту, має 13 рисунків та 31 таб-лицю.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульована мета та зав-дання досліджень. Визначена наукова новизна і практична цінність роботи, ві-дображено результати апробації, окреслено особистий внесок здобувача, струк-туру та обсяг роботи.
У першому розділі “Аналітичний огляд літератури” проведено аналіз наукових публікацій, на підставі яких визначено конкретні задачі роботи.
Показано, що використання природних кормових добавок, смакових і ароматичних добавок, кормових рослин при відгодівлі сільськогосподарських тварин і птиці сприяють підвищенню їхньої продуктивності та покращенню стану здоров’я.
Обґрунтовані основні напрямки виконання досліджень.
У другому розділі “Об’єкти та методи досліджень” відображено мето-дологічні аспекти роботи, описано програму проведення досліджень (рис. 1), що ілюструє зв’язок основних етапів роботи.
Наведено характеристику сировини, лабораторне обладнання для одер-жання екструдуванних кормових сумішей, методики експериментальних дослі-джень, які дозволили визначити якість сировини та готової продукції, встано-вити зміни, що відбуваються в процесі екструзійного оброблення, а також визна-чити кормову цінність готової продукції. Наведено технологічні, біохіміч-ні, мікробіологічні методи досліджень, математичні методи обробки експери-ментальних даних та визначення похибок результатів.
Рис. 1. Програма досліджень
Під час проведення роботи було використано таке лабораторне облад-нання: прилад для визначення сирого протеїну Bьchi K-314 (Німеччина); при-лад для визначення сирого жиру фірми “Behr” (Німеччина); автоматичний амі-нокислотний аналізатор Т-339 (Чехія); газовий хроматограф HRGC 5300 (Італія).
Об’єктом досліджень були зразки зерна ячменю, кукурудзи, пшениці та насіння сої врожаю 2001...2004 років, які відповідали вимогам ДСТУ 3769-98 “Ячмінь. Технічні умови”, ГОСТ 13634-90 “Кукуруза. Требования при заготов-ках и поставках”, ДСТУ 3768-2004 “Пшениця. Технічні умови” та ГОСТ 17109-88 “Соя. Требования при заготовках и поставках”. В якості об’єктів досліджень також були використані: насіння сої, сорт “Изумрудная”, виведений на Кіро-воградській дослідній станції і занесений в державний Реєстр сортів України з 1995 року та рекомендований для вирощування в зонах Степу і Лісостепу України, відходи переробки ефіроолійних культур (кропу, м’яти, шавлії, ісопу, лофанту) та екструдовані продукти з сумішей зернових культур (ячменю, куку-рудзи, пшениці та насіння сої).
У третьому розділі “Дослідження якості сировини” наведені резуль-тати експериментальних досліджень якості зернової сировини, змін хімічного складу насіння сої під час екструзійного оброблення та фізико-хімічного складу відходів переробки ефіроолійних культур: шавлії, кропу, м’яти, ісопу та лофанту.
Для встановлення глибини біохімічних змін, що відбувається в процесі екструзії насіння сої, нами було визначено хімічний, амінокислотний склад та розраховано біологічну цінність білка нативної та екструдованої сої.
Встановлено, що екструзійне оброблення сої викликає незначне змен-шення загального білка, але суттєво змінюється його фракційний склад. Фрак-ційний склад білка в нативній та екструдованій сої представлений переважно солерозчинною фракцією, незначну кількість становить лугорозчинна фракція. Виявлено, що екструзія сприяє зменшенню кількості водорозчинних білків (альбумінів і псевдоглобулінів) на 6,97 %, істинних глобулінів на 20,2 % і збіль-шує вміст глютелінів і нерозчинного залишку на 9,02 % і 16,66 % відповідно. Збільшення в екструдованій сої лугорозчинної фракції та нерозчинного залиш-ку корелює з інактивацією інгібітору трипсину.
При оцінці біологічної цінності білка нативної та екструдованої сої вста-новлено, що біологічну цінність білків екструдованої сої, як і білків нативного зерна, обмежують сірковмістні амінокислоти, скор яких становить відповідно 68,0і 42,0відносно шкали ФАО/ВООЗ; знижується кількість амінокислот, але загальна біологічна цінність білків підвищується на 4Останнє свідчить про те, що під час екструзійного оброблення насіння сої утворюється продукт більш високої біологічної цінності.
Визначення зміни вмісту антипоживних речовин показало, що екстру-зійне оброблення призводить до інактивації антипоживних речовин: вміст інгі-бітору трипсину знизився на 31а активність уреази – з 2,45 од. рН для на-тивної сої до 0,18 од. рН для екструдованої сої, що знаходиться в межах норм чинних нормативних документів, згідно яких активність уреази не повинна пе-ревищувати 0,2 од. рН.
Дослідження вуглеводно-лігнінового комплексу екструдату сої показало зниження вмісту крохмалю на 2,3за рахунок утворення цукрів і декстринів, а також зменшення кількості сирої клітковини та лігніну на 0,3і 0,6відпо-відно.
Для обґрунтування можливості використання відходів ефіроолійних куль-тур (м’яти, кропу, шавлії, ісопу та лофанту) нами визначені їхні фізико-техно-логічні властивості (табл. 1) та хімічний склад (табл. 2).
Вивчення фізико-технологічних властивостей (табл. 1) показало, що про-дукти у статичному стані мають добру сипкість, а в динамічному стані вільно переміщуються під час транспортування самопливами, транспортними меха-нізмами, а також при розвантажуванні з місткостей.
Експериментальні дані (табл. 2) свідчать, що відходи переробки шавлії, кропу, м’яти, ісопу та лофанту містять значну кількість поживних речовин (вміст сирого протеїну – 9,5...13,3вміст кальцію – 4,0...10,1та фосфору – 1,6...2,5але через високий вміст клітковини (22,0...32,0залежно від ефі-роолійної культури) введення їх у раціон корму для тварин і птиці обмежу-ється.
Таблиця 1
Фізико-технологічні властивості відходів переробки ефіроолійних культур
Показник | Шавлія | Кріп | М’ята | Ісоп | Лофант | Колір | сірувато-зелений | сірувато-зелений | темно-зелений | темно-зелений | сірувато-зелений | Запах | специфічний, притаманний даній рослині, без сторонніх запахів | Крупність, мм | 1,5...2,0 | 1,5...2,0 | 1,5...2,0 | 1,5...2,0 | 1,5...2,0 | Об’ємна густина, г/л | 171 | 156 | 303 | 306 | 310 | Дійсна густина, г/л | 206 | 189 | 369 | 371 | 375 | Стискаємість, % | 16,99 | 17,46 | 17,89 | 17,52 | 17,33 | Кут насипного схилу, град.52 | 45 | 55 | 47 | 48 | Когезивність, % | 1,21 | 1,21 | 1,22 | 1,22 | 1,21 |
Таблиця 2
Хімічний склад та енергетична цінність
відходів переробки ефіроолійних культур
Показник | М’ята | Лофант | Шавлія | Ісоп | Кріп | Вологість, % | 11,50 | 11,40 | 8,20 | 9,30 | 10,20 | Сирий протеїн, % | 13,26 | 12,40 | 11,25 | 9,50 | 10,45 | Сирий жир, % | 4,20 | 3,10 | 1,80 | 2,25 | 2,10 | Сира клітковина, %22,45 | 25,80 | 30,92 | 31,28 | 28,70 | Сира зола, % | 10,80 | 11,10 | 8,9 | 10,10 | 8,10 | Безазотисті екстрактивні речовини, % | 37,79 | 36,20 | 38,93 | 37,57 | 40,45 | Кальцій, % | 10,10 | 5,9 | 4,00 | 8,20 | 7,80 | Фосфор, % | 2,26 | 2,20 | 1,90 | 2,50 | 1,60 | Енергетична цінність, ккал/100 г | 380,87 | 374,91 | 391,90 | 382,22 | 385,87 | Обмінна енергія, МДж/кг | 15,93 | 15,68 | 16,39 | 15,99 | 16,14 |
У четвертому розділі “Розроблення кормових сумішей та дослідження їх біохімічних змін в процесі екструзії” для обґрунтування оптимальної кількості сировини, що необхідна для створення екструдованих зернових сумішей, які в подальшому можна використовувати при відгодівлі молодняку тварин і птиці, нами були проведені досліди згідно плану повного факторного експерименту ПФЕ – 23.
За основні фактори, які впливають на якість екструдованих зернових сумішей, були обрані: Х1 – вміст сої, %; Х2 – вміст пшениці (кукурудзи), %; Х3 – вологість суміші, % (на загальну масу). Під час створення пшенично-ячмінно-соєвої та кукурудзяно-ячмінно-соєвої сумішей в якості наповнювача вико-ристовували ячмінь. За критерій оптимізації обрано технологічний показник – об’ємну масу екструдату (Y), г/л.
У результаті реалізації експерименту та математичної обробки експери-ментальних даних відповідно до матриці планування були отримані рівняння регресії для об’ємної маси екструдату (в кодованих значеннях факторів):
для пшенично-ячмінно-соєвої суміші:
Y=484,68 - 39,22·Х1 + 17,46·Х3 + 11,39·Х1·Х2 + 12,93·Х2·Х3, (1)
для кукурудзяно-ячмінно-соєвої суміші:
Y=463,97 - 27,00·Х1 + 7,07·Х3 + 13,03·Х2·Х3 - 12,93·Х1·Х3 - 6,64·Х1·Х2·Х3. (2)
Оцінку адекватності рівнянь регресії (1) та (2) визначали за критерієм Фі-шера, який становив для пшенично-ячмінно-соєвої суміші 1,14, для куку-рудзяно-ячмінно-соєвої суміші 1,95 (при критичних значеннях 2,85 і 2,74 відповідно). Виявлено, що рівняння адекватно описують процес створення суміші компонентів. У результаті реалізації плану експерименту встановлено граничні межі введення сої, пшениці, кукурудзи та визначено початкову вологість суміші. Ці значення становлять для пшенично-ячмінно-соєвої суміші: кількість сої 19...22пшениці – 25ячменю – 53...56вологість суміші (на загальну масу) – 18,2...18,4; для кукурудзяно-ячмінно-соєвої суміші: кількість сої 9...13кукурудзи – 25ячменю – 62...66 %, вологість суміші (на загальну масу) – 18,6...18,8
Для обґрунтування доцільності використання екструзійного оброблення при виготовленні кормових продуктів були проведені дослідження фізико-технологічних показників (табл. 3) та змін білкового й вуглеводного комплексу отриманих екструдованих кормових сумішей (табл. 4).
Таблиця 3
Фізико-технологічні показники якості екструдованих продуктів
Показники | Екструдовані продукти з | пшенично-ячмінно-соєвої суміші | кукурудзяно-ячмінно-соєвої суміші | Склад суміші, % | 25:53:22 | 25:56:19 | 25:62:13 | 25:66:9 | Вологість, % | 7,8 | 7,8 | 7,6 | 7,6 | Кут природного cхилу, град. | 41...43 | 41...43 | 41...43 | 41...43 | Кут ковзання по сталевому самопливу, град. | 34...35 | 34...35 | 34...35 | 34...35 | Сипкість, см/с | 7,62 | 7,33 | 7,09 | 7,46 | Об’ємна маса, г/л | 499,0 | 507,4 | 491,8 | 495,2 | Дійсна густина, г/л | 560,7 | 570,2 | 546,7 | 553,7 | Стискаємість, % | 11 | 11 | 10 | 11 | Когезивність, % | 1,12 | 1,12 | 1,11 | 1,12 |
При дослідженні фізико-технологічних показників (табл. 3) встановлено, що отримані екструдовані продукти сумішей зернових культур характеризу-ються низькими показниками стискаємості й когезивності, а це сприятиме вільному переміщенню при транспортуванні, а також добрій сипкості під час розвантажування з місткостей.
Таблиця 4
Зміна білкового та вуглеводного комплексу
кормових сумішей у процесі екструзії
Показник | Екструдовані продукти з | пшенично-ячмінно-соєвої суміші | кукурудзяно-ячмінно-соєвої суміші | Склад суміші, % | 25:53:22 | 25:56:19 | 25:62:13 | 25:66:9 | Вологість, % | 10,2±0,03
7,8±0,02 | 10,2±0,02
7,8±0,02 | 10,4±0,04
7,6±0,03 | 10,4±0,03
7,6±0,03 | Сирий протеїн, %
на суху речовину | 19,45±0,22
19,22±0,20 | 19,00±0,24
18,91±0,28 | 15,96±0,23
15,84±0,25 | 15,45±0,30
15,29±0,36 | Сира клітковина, % | 3,77±0,23
2,90±0,20 | 3,74±0,26
2,84±0,18 | 3,81,18
2,76±0,15 | 3,76,28
2,69±0,24 | Крохмаль, % | 48,67±0,48
39,13±0,45 | 51,12±0,56
40,64±0,43 | 54,82±0,38
44,99±0,29 | 56,76±0,43
48,68±0,27 | Декстрини, % | 1,30±0,05
19,13±0,16 | 1,14±0,09
20,70±0,20 | 0,86±0,06
20,01±0,19 | 0,67±0,06
20,25±0,20 | Примітка. В чисельнику подані значення до екструзійного оброблення, в знаменнику – після оброблення.
Наведені дані (табл. 4) свідчать про те, що в отриманих продуктах спосте-рігається підвищений вміст білка до 16...19(за рахунок введення насіння сої до 22залежно від рецептури), а також відбувається гідроліз крохмалю з утворенням продуктів меншої молекулярної маси (за рахунок комплексної дії високої температури, тиску та механічного тертя). Загальний вміст крохмалю зменшується для пшенично-ячмінно-соєвих сумішей на 9,54...10,48а для ку-курудзяно-ячмінно-соєвих сумішей – на 8,1...9,83у той час, як загальна кіль-кість декстринів збільшується в середньому на 20для всіх зразків. Встанов-лено, що вміст сирої клітковини знаходиться на оп-тимальному рівні в межах 3...4при нормі 5для молодняка свиней і 7,0для птиці.
Для визначення біологічної цінності розроблених продуктів розрахову-вали коефіцієнт різниці амінокислотного скору (КРАС) та біологічну цінність (БЦ) білка. Внаслідок екструзійного оброблення попередніх сумішей спостері-гається підвищення загальної біологічної цінності білків для пшенично-яч-мінно-соєвих сумішей на 2,0(рис. 2), для кукурудзяно-ячмінно-соєвих сумі-шей – на 5,0...6,0(рис. 3).
Під час визначення перетравності одержаних кормових сумішей в системі in vitro нами встановлено, що кращу перетравність органічної складової, тобто більш доступними для дії ферментів пепсину, панкреатину і ціловіридину є кормові суміші на основі кукурудзи – 67,22...69,26 %, за рахунок більших струк-турних перетворень вуглеводної складової, а у сумішей на основі пшениці цей показник становить 64,12...66,56 %.
На основі отриманих даних хімічного складу було розраховано енергетичну цінність та обмінну енергію екструдова-них продуктів. Встановлено, що вони ма-ють підвищену кормову цінність (об-мінна енергія – 17,5...17,9 МДж/кг). |
а) – необроблена суміш зі складом 25:53:22, вологість 10,2;
б) – екструдована суміш зі складом 25:53:22, воло-гість 7,8;
в) – необроблена суміш зі складом 25:56:19, вологість 10,2;
г) – екструдована суміш зі складом 25:56:19, воло-гість 7,8 | Рис. 2. Порівняльна характеристика біологічної цінності (БЦ) та коефіцієнту різниці амінокислотного скору (КРАС) білка пшенично-ячмінно-соєвих сумішей |
а) – необроблена су-міш зі складом 25:62:13, вологість 10,4;
б) – екструдована су-міш зі складом 25:62:13, вологість 7,6;
в) – необроблена су-міш зі складом 25:66:9, вологість 10,4;
г) – екструдована су-міш зі складом 25:66:9, вологість 7,6 %. | Рис. 3. Порівняльна характеристика біологічної цінності (БЦ) та коефіцієнту різниці амінокислотного скору (КРАС) білка кукурудзяно-ячмінно-соєвих сумішей
При дослідженні жирокислотного складу виявлено, що екструдовані зер-нові суміші містять підвищений вміст ненасичених жирних кислот (до 69більшу частину яких (до 61становлять поліненасичені жирні кислоти – лі-нолева і ліноленова. В процесі зберігання на початкових стадіях спостерігається швидке окислення ненасичених жирних кислот (рис.4, 5) – кислотне число жиру для пшенично-ячмінно-соєвих сумішей зростає до 11,5...11,8 мг КОН/г жиру, для кукурудзяно-ячмінно-соєвих сумішей – до 14,0...15,6 мг КОН/г жиру при тем-пературі зберігання +20 °С. На кінцевих стадіях відбувається сповільнення у зростанні кислотного числа і подальше утворення перекисів.
Дослідні зразки зберігали в умовах, прийнятих у практиці комбікормових заводів, а саме, в місці, захищеному від прямих сонячних променів при тем-пературі 0 С і +20 С, що відповідає зимовому та літньому періоду, для яких було визначено також мікробіологічні показники.
Дослідження зміни мікробіологічних показників в процесі зберігання свід-чать про відсутність патогенної мікрофлори та токсичних властивостей, загальна кількість мікробних клітин для всіх зразків знаходиться в межах 1104…2105 колоній утворюючих одиниць на 1 г продукту (КУО/г), що не пере-вищує допустимі норми – 5105 КУО/г.
На основі проведених досліджень встановлено, що термін зберігання роз-роблених екструдованих продуктів у промислових умовах при температурі +20 С не повинен перевищувати 45 діб, а при температурі 0 С – 60 діб з постій-ним контролем кислотного та перекисного чисел жиру.
У п’ятому розділі “Розроблення технології кормових добавок з вико-ристанням нетрадиційної сировини” наведено технологію виробництва кор-мосуміші екструдованої, технологію кормових добавок з використанням нетра-диційної сировини та розраховані рецепти повнораціонних комбікормів для кур-несучок та поросят-сисунів.
На рис. 6 наведена технологічна схема виготовлення кормосуміші екстру-дованої. Технологією передбачено попередню підготовку сировини – очищення її від смітної, мінеральної та металомагнітної домішок, подрібнення, дозування та змішування.
Рис. 6. Технологічна схема виготовлення кормосуміші екструдованої
Для очищення зерна від смітної та мінеральної домішок у технологічній схемі передбачено встановлення просіювальних машин (2) після бункерів для неочищеного зерна (1), а для очищення від металомагнітних домішок – елект-ромагнітний сепаратор або магнітна колонка (3).
В разі потреби та для забезпечення більш ефективного проходження по-дальшого процесу екструдування, очищену сировину (насіння сої), яка знахо-диться в оперативному бункері (4) подрібнюють на молоткових дробарках (5) із застосуванням пробивних сит з отворами діаметром 6,0...8,0 мм.
Підготовлена таким чином сировина подається до бункерів (6), з подаль-шим дозуванням на дозаторах (7) та змішуванням у змішувачах (8). Далі суміш направляється в бункери над екструдерами (9), звідки надходить в екструдери КМЗ-2, КМЗ-2У, BrontoTM Е-250, Е-500, Е-1000 (універсальних) (11).
Для забезпечення стабільності процесу екструдування зернові суміші до-цільно попередньо зволожувати до вологості 18...19 % у зволожувачах (10). Для отримання якісного продукту екструдати охолоджують на охолоджувачах гори-зонтального Б6-ДОБ або вертикального типу ДГ-ІІ, Б6-ДГВ/2, ГТО-10 україн-сько-німецького СП “Грантех” (12). Температура продукту після охолодження не повинна перевищувати температуру навколишнього повітря більше, ніж на 18 С. Подрібнюють охолоджений продукт на молоткових дробарках (5) з ви-користанням сит, що забезпечують необхідну крупність продукту, передбачену стандартом для певного виду та віку тварини чи птиці. Контроль проводять, застосовуючи просіювальні машини (13). Готовий продукт подається у надва-гові бункери (14) звідки і надходить на зважування, яке проводять на автоматич-них вагах (15).
Технологічна схема виробництва кормових добавок з використанням не-традиційної сировини (рис. 7) передбачає очищення та подрібнення відходів ефіроолійних культур (м’яти, кропу, шавлії, ісопу та лофанту), а також дода-вання кормосуміші екструдованої.
Рис. 7. Технологічна схема виробництва кормових добавок з використан-ням нетрадиційної сировини
Для очищення сировини, яка знаходиться в оперативних бункерах (1) в схемі передбачено встановлення просіювальних машин (2). Сходову фракцію з сортувального сита направляють в бункер для відходів (4). Прохід крізь сито направляють на електромагнітний сепаратор або магнітну колонку (3) для вида-лення металомагнітних домішок.
Перед використанням відходи ефіроолійних культур з оперативного бун-кера (5) у разі необхідності подрібнюють на молоткових дробарках (6) із вико-ристанням сит з отворами діаметром 3...6 мм, що забезпечують необхідну круп-ність сировини. Потім сировину направляють в наддозаторні бункери (7).
Екструдовану кормосуміш, що надходить з лінії виробництва, направля-ють до наддозаторних бункерів (7). Підготовлена таким чином сировина подається у дозатор (8), де дозується у визначених співвідношеннях. Віддозо-вана суміш подається у змішувач (9), а потім – в оперативний бункер (10) або (14).
Готова продукція з оперативного бункера (14) направляється на паку-вання та відвантажування споживачам. Зважування проводять на автоматичних вагах (15). Передбачено виробництво гранульованих кормових добавок. Для цього після змішування всіх компонентів у змішувачі (9) суміш подається до бункерів (10), які розташовані над грануляторами ДГ-І або Б6-ДГВ/1 (11) або інших типів. Охолоджують гранули в охолоджувачах (12) до температури, яка не перевищує температуру навколишнього середовища більше, ніж на 10 С. Контроль розміру гранул здійснюють в просіювальних машинах (13) з застосу-ванням сит, що забезпечують необхідну крупність, передбачену стандартом.
Для з’ясування поведінки відходів рослинної сировини в процесі змішу-вання проведено дослідження з визначення ефективності процесу змішування на основі статистичної характеристики сумішей, до складу яких було введено відходи рослинної сировини. Встановлено, що компоненти достатньо добре розподілені в суміші. Коефіцієнти варіації розподілення ключового компоненту становлять 4,6...5,4
Визначення біохімічного складу екструдованих кормових сумішей та від-ходів ефіроолійних культур дозволили розрахувати рецепти повнораціонних комбікормів для птиці та поросят-сисунів віком 61-104 днів. Введення екстру-дованих кормових сумішей в рецепти комбікормів в кількості 34...43для птиці та 45...54для поросят-сисунів, а також введення відходів ефіроолійних культур (шавлії, м’яти, ісопу, лофанту та кропу) в кількості до 3 %, підвищує біологічну і кормову цінність комбікормів, дозволяючи частково замінити в ре-цепті зернові культури та інші види незернової сировини.
На підставі проведених досліджень розроблено і затверджено норматив-но-технічну документацію на кормосуміш екструдовану – ТУ У 15.7-12070938-001-2005 “Кормова добавка – кормосуміш екструдована”.
Розраховано очікуваний економічний ефект від використання розробле-них рецептів комбікормів з введенням до їхнього складу екструдованих кормо-вих сумішей, який в середньому становить: для поросят 73,25 грн. на тонну комбікорму; для птиці 40,00 грн. на тонну комбікорму.
ВИСНОВКИ
1. На основі теоретичних та експериментальних досліджень науково об-ґрунтовано доцільність застосування нетрадиційної сировини: відходів пере-робки шавлії, кропу, м’яти, ісопу, лофанту, а також розроблено технологію виробництва кормосуміші екструдованої та технологію кормових добавок з її використанням.
Технології виробництва полягають у попередній підготовці сировини (очи-щенні, подрібненні, дозуванні, змішуванні) та спеціальній (баротермічній) обробці для покра-щення технологічних властивостей і підвищення кормової цінності про-дукту з процесами: попереднього зволожування, екструдування або гранулю-вання, охолодження та подрібнення продукту залежно від призначення корму.
2. Проведено дослідження хімічного складу насіння сої та його зміни в про-цесі екструзійної обробки. Встановлено, що процес екструзії призводить до інак-тивації антипоживних речовин. Так, вміст інгібитору трипсину знизився на 31а активність уреази – з 2,45 од. рН для нативної сої до 0,18 од. рН для екструдованої сої, при нормі 0,2 од. рН, що сприяє підвищенню біологічної цінності насіння сої на 4
3. Вивчено технологічні властивості та хімічний склад відходів перероб-ки ефіроолійних культур: м’яти, кропу, шавлії, ісопу та лофанту. Встановлено, що вони мають добру сипкість та здатність до дозування. Виявлено знач-ну кіль-кість поживних речовин, але високий вміст клітковини (22...38в за-лежності від ефіроолійної культури) зумовлює обмежене їх введення в раціон корму птиці та молодняка тварин.
4. Вперше визначено можливість і доцільність виробництва екструдова-них кормових сумішей на основі зернової сировини (кукурудзи, ячменю, пше-ниці) і насіння сої. Методами математичного моделювання отримані рівняння регресії значень технологічного показника при екструдуванні кормових сумі-шей. Вста-новлено граничні межі введення сої, пшениці, кукурудзи та визначено початкову вологість суміші. Ці значення становлять для пшенично-ячмінно-соє-вої суміші: кількість сої 19...22пшениці – 25ячменю – 53...56во-логість суміші (на загальну масу) – 18,2...18,4 %; для кукурудзяно-ячмінно-соє-вої суміші: кількість сої 9...13кукурудзи – 25ячменю – 62...66 %, воло-гість суміші (на загальну масу) – 18,6...18,8 %.
5. Визначено біохімічні зміни, які відбуваються під час екструзійної об-робки сумішей рослинних кормових культур (ячменю, кукурудзи, пшениці і сої). Встановлено, що екструзійна обробка сумішей рослинних кормових куль-тур обумовлює підвищення біологічної цінності продуктів: для пшенично-яч-мінно-соєвих сумішей на 2,0для кукурудзяно-ячмінно-соєвих сумішей – на 5,0...6,0та сприяє отриманню екструдованих продуктів з підвищеною кор-мовою цінністю (обмінна енергія – 17,5...17,9 МДж/кг).
6. Виявлено, що в процесі зберігання не відбувається істотного погір-шення якості екструдованих кормових сумішей. Зміна якості кормових сумішей при тем-пературі зберігання +20 °С протягом двох місяців проходить нерівно-мірно, на по-чаткових стадіях кислотне число жиру для пшенично-ячмінно-соє-вих сумішей зростає до 11,5...11,8 мг КОН/г жиру, для кукурудзяно-ячмінно-соє-вих сумішей – до 14,0...15,7 мг КОН/г жиру, на кінцевих стадіях спостеріга-ється сповільнення у його зростанні з подальшим утворенням перекисів. Вста-новлено, що термін збері-гання екструдованих продуктів в промислових умовах при температурі +20 С не повинен перевищувати 45 діб, а при температурі 0 С – 60 діб з постійним конт-ролем кислотного та перекисного чисел жиру. Виявлено, що в процесі зберігання кормових сумішей протягом 60 діб продукти не набувають токсичних властивос-тей, загальна кількість мікробних клітин для всіх зразків знаходиться в межах 1104105 КУО/г, що не перевищує допус-тимі норми – 5105 КУО/г.
7. Встановлено, що введення екструдованих кормових сумішей в рецепти комбікормів замість зернових культур та інших видів незернової сировини в кіл-ь-кості 34...43для птиці та 45...53для поросят-сисунів підвищує біологіч-ну і кормову цінність комбікормів.
8. Розроблено нормативно-технічну документацію на кормосуміш екстру-довану – ТУ У 15.7-12070938-001-2005 “Кормова добавка – кормосуміш екстру-дована” та технологію її виробництва, які прийнято до впровадження на міжгос-подарських комбікормових підприємствах ВО “Укрміжгоспкомбікорм” Міністерства агропромислової політики України.
9. Розрахунковий економічний ефект від використання розроблених рецеп-тів комбікормів з введенням до їхнього складу екструдованих кормових сумішей, у середньому становить: для поросят 73,25 грн. на тонну комбікорму; для птиці 40,00 грн. на тонну комбікорму.
ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Використання нетрадиційних видів сировини при виробництві комбікормів / О.І. Шаповаленко, Т.І. Янюк, О.Ю. Супрун, М.Д. Сідлецький // Хранение и переработка зерна. – 2003. – №2. – С. 45 – 46.
Особистий внесок: участь в експериментальних дослідженнях, узагаль-нення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
2. Шаповаленко О.І., Супрун-Крестова О.Ю. Екструзійна обробка натив-ної сої // Зерно і хліб. – 2004. – №1. – С. 22.
Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, узагаль-нення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
3. Шаповаленко О.І., Корж Т.В., Супрун-Крестова О.Ю. Визначення оптимальної кількості зернових компонентів у суміші, яка екструдується // Хранение и переработка зерна. – 2004. – №4. – С. 38 – 39.
Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, узагаль-нення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
4. Шаповаленко О.І., Супрун-Крестова О.Ю. Екструдовані зернові продукти підвищеної кормової цінності // Хранение и переработка зерна. – 2004. – №7. – С. .
Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, узагаль-нення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
5. Шаповаленко О.І., Супрун-Крестова О.Ю. Зміна якості ліпідного комплек-су екструдованих кормових сумішей в процесі їхнього зберігання // Хра-нение и переработка зерна. – 2005. – №7. – С. 60 – 61.
Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, узагаль-нення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
6. Шаповаленко О.І., Супрун О.Ю. Перспективи використання нетрадиційних видів рослинної сировини в кормах. Зб. наук. пр. “Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини”. – К., 2002. – Випуск №12. – С. 77 – 79.
Особистий внесок: участь в теоретичних дослідженнях, узагальнення ре-зультатів, підготовка матеріалів до публікації.
7. Шаповаленко О.І., Супрун-Крестова О.Ю. Перспективне використання екструдованої сої. Зб. наук. пр. “Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини”. – К., 2003. – Випуск №13. – С. 125 – 127.
Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, узагаль-нення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
8. Шаповаленко О.І., Супрун О.Ю. Нові альтернативи антибактеріальних активаторів росту // Тези конференції міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів (23–25 квітня 2002 р.). – К.: НУХТ, 2002. – С. 58.
Особистий внесок: участь в теоретичних дослідженнях, узагальнення ре-зультатів, підготовка матеріалів до публікації.
9. Дослідження процесу екструдування бобів сої і зернових сумішей при виробництві комбікормів / Є.С. Новік, Т.А. Хабарова, О.Ю. Супрун, Т.І. Янюк, О.І. Шаповаленко // Тези 69-тої наукової конференції молодих вчених, аспіран-тів і студентів “Розроблення, дослідження і створення продуктів функціональ-ного харчування, обладнання та нових технологій для харчової і переробної промисло-вості” (22–24 квітня 2003 р.). – К.: НУХТ, 2003. – С. 67.
Особистий внесок: аналіз літературних джерел, участь в проведенні теоретичних і експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, під-готовка матеріалів до публікації.
10. Оптимізація створення екструдованих зернових сумішей для відго-дівлі молодняку тварин / О.І. Шаповаленко, Т.В. Корж, О.Ю. Супрун-Крестова, С.І. Колодня, Н.В. Дем’янюк // Програма і матеріали 70-тої наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчо-вої і переробної промисловості” (20–21 квітня 2004 р.). – К.: НУХТ, 2004. – С. 63.
Особистий внесок: аналіз літературних джерел, участь в проведенні тео-ретичних і експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, під-готовка матеріалів до публікації.
11. Вивчення мікробіологічного стану кормових сумішей в процесі збері-гання / О.І. Шаповаленко, Н.М. Грегірчак, О.Ю. Супрун-Крестова, І.А. Ско-ковська, Т.В. Сторожук, М.В. Шикула // Програма і матеріали 71-тої наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових тех-нологій для харчової і переробної промисловості” (19–20 квітня 2005 р.). – К.: НУХТ, 2005. – С. 64.
Особистий внесок: аналіз літературних джерел, участь в проведенні теоретичних і експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, під-готовка матеріалів до публікації.
АНОТАЦІЯ
Супрун-Крестова О. Ю. Технологія кормових добавок з використан-ням нетрадиційної сировини. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.02 – Технологія зернових, бобових, круп’яних продуктів та комбікормів. – Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2005.
Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню доцільності застосу-вання нетрадиційної сировини (відходів переробки шавлії, кропу, м’яти, ісопу, лофанту) та розробленню технології виробництва кормових добавок з її вико-ристанням. Встановлено зміни вмісту антипоживних речовин в процесі екстру-зійної обробки нативного насіння сої. Вивчено технологічні властивості та хі-мічний склад відходів переробки ефіроолійних культур: м’яти, кропу, шавлії, ісопу та лофанту. Визначено доцільність виробництва екструдованих кормових сумішей на основі зернової сировини (ячменю, кукурудзи, пшениці) та насіння сої. Досліджено вплив екструзійного оброблення на технологічні властивості та хімічний склад кормових зернових сумішей. Вивчено зміни якості екструдова-них кормових сумішей у процесі зберігання. Науково обґрунтовано та розроб-лено технологію виробництва кормових добавок з використанням нетрадицій-ної сировини: відходів переробки шавлії, кропу, м’яти, ісопу, лофанту. Розроб-лено нормативно-технічну документацію на одержану кормосуміш екструдо-вану. Розраховано очікуваний економічний ефект від використання розробле-них рецептів комбікормів з введенням до їхнього складу екструдованих кормо-вих сумішей.
Ключові слова: відходи ефіроолійних культур, насіння сої, кормові зер-нові суміші, екструдування, біологічна цінність, кормова цінність, відгодівля тварин, зберігання, технологія.
АННОТАЦИЯ
Супрун-Крестова Е. Ю. Технология кормовых добавок с использова-нием нетрадиционного сырья. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.02 – Технология зерновых, бобовых, крупяных продук-тов и комбикормов. – Национальный университет пищевых технологий Мини-стерства образования и науки Украины, Киев, 2005.
Диссертация посвящена научному обоснованию целесообразности при-менения нетрадиционного сырья (отходов переработки шалфея, укропа, мяты, иссопа, лофанта) и разработке технологии производства кормовых добавок с их использованием.
В работе исследовано содержание антипитательных веществ семян сои, а также биохимические изменения, которые проходят в процессе экструзионной обработки сои. Изучены технологические свойства и химический состав отхо-дов эфиромасличных культур: мяты, укропа, шалфея, иссопа, лофанта. Уста-новлено, что они имеют хорошую сыпучесть и способность к дозированию. Отмечено повышенное содержание питательных
