способ биоактивации фуражного зерна и устройство (биоактиватор) для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ биоактивации фуражного зерна, характеризующийся тем, что фуражное зерно проращивают в закрытой емкости, которую заполняют так, чтобы оставалось место для воздуха и разбухания зерна, далее ее заливают водой в определенном соотношении в зависимости от вида фуражного зерна, после этого фуражное зерно аэрируют автоматически через каждые 4 ч в течение одной минуты при скорости вращения емкости не более 30 об./мин.

2. Способ биоактивации фуражного зерна по п.1, отличающийся тем, что в воду добавляют обеззараживающее вещество.

3. Устройство для осуществления способа биоактивации фуражного зерна по п.1, выполненное на базе бетоносмесителя, состоящего из рамы, привода, барабана, вращающегося вокруг своей оси с возможностью поворота в перпендикулярной плоскости вращения, дополнительно снабжено герметичной крышкой, съемным решетом и реле времени.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства и сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способам и устройствам для биоактивации фуражного зерна на корм животным.

Биоактивация зерна (по-другому ферментативная деполимеризация зерна или проращивание, проклевывание) - это процесс влагонасыщения зерен, сопровождающийся под действием воды, тепла и воздуха началом прорастания, в ходе которого происходит трансформация высокомолекулярных веществ в легкодоступные формы. Причем, биоактивированное зерно - это экологически чистый продукт, известный очень давно.

Рекомендуется проращивать фуражное зерно на корм животным 24-96 ч, (т.е. 1-4 суток); но лучше в течение суток, когда в нем накапливается наименьшее количество вредной микрофлоры и не начался процесс активного расходования ранее накопленных питательных веществ. Продуктивность животных при кормлении пророщенным зерном, по сравнению с дробленым, возрастает более чем на 17% [Лях А.А. Подготовка фуражного зерна к скармливанию животным / А.А.Лях, А.А.Хрупов // Кормопроизводство. - 2000. - № 4. - С.20-22]. Пророщенное зерно заменяет используемые в рационе животных дорогостоящие ферментные препараты микробиологического синтеза, обладающие к тому же высокой токсичностью. В пророщенном зерне, например пшеницы, овса, ячменя, активизируются многие ферменты, биологические вещества. Под воздействием фермента -амилазы гидролизуется крахмал и содержание сахара в зерне увеличивается на 17-41%, растет витаминный комплекс (на 27-50% возрастает количество витаминов B₁, B₂, B₅ и Е).

Особенно следует отметить Е-витаминную активность проросшего зерна. Витамин Е (токоферол) предохраняет от окисления ненасыщенные жирные кислоты мембран клеток, участвует в обмене белков и углеводов, способствует усвоению жиров, витаминов А и Д.

Настоятельно рекомендуется скармливать биоактивированное фуражное зерно телятам, ягнятам и свиньям весной, когда авитаминоз, и коровам для «прихода в охоту» и последующего родовспоможения.

Биоактивация зерна на корм животным отличается от проращивания, например, ячменя на солод при производстве пива, и от гидропонного выращивания зелени, длящегося до 9 суток, тем, что зерно только проклевывается, а не пускает ростки и не вырастает в зеленую траву.

Известен способ биоактивации зерна, называемый авторами в статье проращиванием [Свиноводство и технология производства свинины: Сборник научных трудов научной школы профессора Г.С.Походни (Специальный выпуск № 2: Использование проращенного зерна в рационах свиней). Под общей редакцией Г.С.Походни. - Белгород: Издательство БелГСХА, 2009. - С.7, 65], заключающийся в том, что зерно, например, ячменя обеззараживают, замачивают в воде в течение 24 часов, затем расстилают в гряды высотой 10-15 см, ворошат зерно каждые 3-6 часов (в течение 3 суток до получения ростков и корешков длиной 1,0-1,5 см). Скармливание такого зерна поросятам повышало привесы на 34,5%.

Недостатком этого способа является применение ручного труда и неравномерное перемешивание, при котором часть зерен не прорастает.

Известны также способ и устройство для биоактивации фуражного зерна, например, на корм овцам, состоящие в следующем [Егоров С.В. Нетрадиционные способы повышения полноценности кормления подсосных ягнят / С.В.Егоров, С.С.Мегедь, С.М.Фомин // Сб. науч. тр. / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сиб-НИПТИЖ. - Новосибирск, 2002. - С.121-127]: « Проращивание ведут на 3-4-ярусных стеллажах произвольных размеров. Можно использовать любые виды злаковых или бобовых культур. Замачивают зерно 4-5 ч в чистой емкости в слабо-розовом растворе перманганата калия при комнатной температуре. После замачивания зерно влажностью 45-47% ровным слоем (до 20 см) укладывают на стеллажи, накрывают любым подручным материалом (мешковиной, бумагой и др.) с доступом воздуха и проращивают в затемненных условиях в течение 2-3 суток при температуре 18-20°C. По мере высыхания зерно орошают водопроводной водой (2-3 раза в сутки). Пророщенное таким образом зерно названо авторами «нетрадиционной биологически активной добавкой ».

Недостатками этого способа и устройства являются: 1) процесс приготовления биоактивированного зерна полностью производится вручную при отсутствии механизации и автоматизации процесса (с невысокой производительностью труда); 2) неравномерное проращивание зерен из-за того, что слои не перемешиваются, а нижний слой зерна гибнет в воде. При скармливании такого зерна возможно снижение запланированного повышения продуктивности животных.

Задачей заявляемого изобретения является механизация и автоматизация процесса биоактивации зерна и повышение равномерности проращивания зерна.

Поставленная задача решается тем, что в способе биоактивации фуражного зерна фуражное зерно замачивают в воде с добавлением (или без него) обеззараживающего вещества, проращивают с аэрированием - перемешиванием для доступа воздуха к зернам, причем, согласно изобретению, фуражное зерно проращивают в закрытой емкости, которая заполняется им так, чтобы оставалось место для воздуха, разбухания зерна и, тем самым, обеспечивалась аэрация фуражного зерна, далее оно заливается водой в определенном соотношении, в зависимости от вида фуражного зерна, после этого фуражное зерно аэрируется автоматически через каждые 4 часа в течение 1 минуты, при этом скорость вращения емкости составляет не более 30 оборотов в минуту. Для того чтобы часть зерен не гибла в лишней воде, весовые компоненты масс берутся в следующем соотношении: фуражное зерно пшеницы:вода = 1: не более 0,5; зерно овса:вода = 1: не более 0,7; зерно ячменя:вода = 1: не более 0,55. Биоактивацию зерна ведут при температурах окружающего воздуха и воды в диапазоне температур более температуры начала прорастания зерна, но менее температуры денатурации белка (например, для овса диапазон +8 42°C).

Для повышения равномерности проращивания зерна аэрацию ведут сразу же после загрузки зерна и заливки воды, затем циклически и перед выгрузкой готового биоактивированного фуражного зерна. Весь процесс замачивания и аэрации происходит в течение суток, при более длительном выдерживании зерна в воде в нем накапливаются вредные микроорганизмы. Это обстоятельство диктует проведение операции обеззараживания зерна, что является обязательным условием получения качественной готовой продукции. При этом можно биоактивировать зерно и до 4-х суток. Операция обеззараживания зерна осуществляется в растворе марганцовокислого калия либо в 3% растворе перекиси водорода.

Поставленная задача решается также тем, что в качестве устройства (биоактиватора) для осуществления способа биоактивации фуражного зерна согласно изобретению применен бетоносмеситель, например, модели ЕРМ-180 (сайт www.elekon power.ru./concrete-mixerc/conc), у которого барабан вращается вокруг своей оси, с возможностью поворота в перпендикулярной плоскости вращения.

Для того чтобы использовать его в качестве биоактиватора проведены следующие доработки: вращающийся барабан снабжен герметичной крышкой; горловина барабана снабжена сменным решетом для удаления посторонних примесей; привод биоактиватора снабжен реле времени, позволяющим в автоматическом режиме перемешивать фуражное зерно через определенные промежутки времени.

Вся технологическая линия биоактивации зерна может состоять из загрузочно-разгрузочных устройств, биоактиватора (одного или нескольких), пульта управления с реле времени, плющилки (или без нее) и средств доставки и раздачи зерна животным.

Реле времени, по условиям соблюдения техники безопасности, отключают перед загрузкой зерна, заливкой воды, последующей первой аэрацией и перед выгрузкой готового биоактивированного зерна.

Изобретение поясняется описанием примера его выполнения со ссылками на чертежи, где на фиг.1 изображена схема устройства (биоактиватора) для осуществления способа биоактивации в положении загрузки зерна и заливки воды; на фиг.2 - вид сбоку, в положении биоактивации.

Устройство для осуществления способа биоактивации фуражного зерна (биоактиватор) выполнено на базе бетоносмесителя и состоит из рамы 1, барабана 4, вращающегося вокруг своей оси с возможностью поворота в перпендикулярной плоскости вращения, поворотного приспособления 5 и привода 2. Дополнительно устройство для биоактивации зерна снабжено съемным решетом 6 (если зерно чистое, то его можно не применять), герметичной крышкой 7 и реле времени 3.

Устройство (биоактиватор) для осуществления способа биоактивации фуражного зерна работает следующим образом.

Работу начинают с выключения реле времени 3. В имеющийся барабан 4 (фиг.1) загружают зерно через съемное решето 6 или напрямую, если зерно без посторонних примесей, затем заливают обеззараженную или чистую воду в определенном соотношении к зерну, закрывают герметичную крышку 7 (фиг.2) и поворачивают барабан 4 в наклонное или горизонтальное положение поворотным приспособлением 5 (фиг.1) и вращают одну минуту. После этого включают реле времени 3, которое через каждые 4 часа включает барабан 4, который, вращаясь, обеспечивает насыщение зерна воздухом и равномерность увлажнения зерна. Перед выгрузкой отключают реле времени 3, вращают барабан 4 одну минуту, а потом наклоняют его для выгрузки зерна (при вращающемся или неподвижном барабане 4).

Вышеизложенное основано на результатах исследований. Для обоснования способа и устройства для осуществления биоактивации фуражного зерна проведены следующие эксперименты. Взвешивали и в неподвижных емкостях замачивали в воде на сутки зерно овса, пшеницы, ячменя, гороха и зерносмесь. Вода покрывала весь объем зерна. Определяли характеристику зерна (таблица 1). Исходная влажность компонентов была следующей: пшеницы - 16, ячменя -14, овса - 12, гороха - 10%. Через сутки влажность смеси составляла 42-44%.

Таблица 1
Характеристика сухого и биоактивированного зерна
Зерно	Размеры сухих зерен, мм	Размеры биоактивированных зерен, мм
Овес	9-11	13-15
Пшеница	6-7	7-8
Ячмень	8-9	9-10
Горох	5-6	8-9

Лишь горох впитал всю воду, остальные емкости с зерном содержали на дне незначительное количество воды. Зерно становилось мягким уже через 4-7 ч. За 22-24 ч зерна начинают прорастать, что заметно даже невооруженным глазом. За 48 часов ростки достигли длины в 10-15 мм. Верхний слой зерна дольше прорастал, но оставался мягким, как и остальная масса зерен. После суточного замачивания нижний слой зерен набух, но не пророс, а верхний слой, хотя и стал мягким, но хуже прорастал и подсушивался. При таком замачивании не производилось аэрирование, т.е. насыщение зерен воздухом, и оставалась не впитавшаяся вода. Для устранения этих недостатков предложено зернофураж в течение суток периодически перемешивать, например, путем вращения емкости с зерном. При этом зерна будут дополнительно насыщаться воздухом, находящимся в емкости, и лучше увлажняться. В постановочных опытах соотношение, например, фуражное зерно пшеницы:вода, равное 1:0,6 по объему, приводило к неполному впитыванию воды, поэтому в последующих опытах это соотношение было принято по массе 1:0,4; 1:0,5; 1:0,55; 1:0,6 и 1:0,7 (таблица 2). Контролем в опытах было проращивание зерна пшеницы без аэрирования. Опыты с аэрированием проводились параллельно с тем отличием, что стеклянные емкости с пшеницей и водой (1:0,5) периодически вращали через каждые 1, 2 и 4 ч (таблица 3) в течение одной минуты (совершая примерно 30 оборотов), в том числе с перерывом на ночь на 12-14 ч. Зерно пшеницы влажностью 9,8-9,9%, объемной массой 0,85 кг/л замачивалось водой температуры +20°C при комнатной температуре +22°C. Эксперименты показали, что зерно можно аэрировать с одинаковым результатом циклически через 1, 2, или 4 часа, но целесообразнее через 4 часа.

Таблица 2
Результаты суточного проращивания зерна пшеницы с аэрированием через 4 часа при различном отношении зерна к воде
Соотношение зерно:вода, кг	Кол-во остаточной воды, %	Кол-во испарившейся воды, %	Объемная масса пророщенного зерна без остаточной воды, кг/л	Кол-во проросших зерен, %
1:0,4	0	4	0,77	32
1:0,5	0	4	0,75	96
1:0,55	4	3	0,75	96
1:0,6	10	6	0,75	96
1:0,7	23	1	0,81	95

Таблица 3
Влияние периода аэрации на процесс проращивания зерна
Период аэрации, ч	Кол-во проросших зерен, %	Кол-во испарившейся воды, %	Объемная масса пророщенного зерна без остаточной воды, кг/л
1	95	7	0,76
2	96	4	0,75
4	96	4	0,75

В емкости, в которой зерно проращивалось без аэрации (т.е. без вращения) с отношением по массе зерно:вода, равном 1:0,5, через сутки верхние зерна (примерно 3-я часть) были на вид сухими, (влажностью 20,3%), но мягкими и не проросли. Зерна, расположенные в средней части емкости, проросли, а на дне - нет, «утонули», имели неприятный запах. Остаточной воды грязно-желтого цвета было 11% от исходной. Испарилось 7% воды. В ходе производственной проверки способа биоактивации фуражного зерна и устройства для его осуществления на ферме КРС получено повышение привесов молодняка на 20%. Для осуществления частично механизированного способа биоактивации с применением биоактиватора была испытана следующая технология, изложенная для обслуживающего персонала в ниже приведенном виде, согласно распорядку дня, при групповом содержании 40 телят и скармливании по 1,5 кг зерна (в пересчете на сухое зерно) на голову в сутки в утреннее кормление:

ТЕХНОЛОГИЯ БИОАКТИВАЦИИ ЗЕРНА

Выгрузка и раздача зерна:

1. Утром, в 6 часов 30 минут, выключите вправо тумблер реле времени на щитке, включите биоактиватор на 1 минуту и затем выключите.

2. Поверните барабан биоактиватора в вертикальное положение.

3. Снимите герметичную крышку, а зажимную планку снова зафиксируйте болтом с гайкой. Протрите крышку.

4. Подведите тележку с бачком под горловину барабана и, наклонив барабан, выгрузите часть приготовленного зерна в бачок. Отвезите к кормушке и рассыпьте 10 телятам на 4 метра кормушки. Проделайте это до полного освобождения барабана. Очистите бачок и тележку от налипшего зерна. После этого в 7 часов подготовьте новую партию зерна к следующему кормлению:

1. Убедитесь, что выключен вправо тумблер реле времени на щитке. Выньте вилку кабеля подключения биоактиватора из розетки на 220 В. Поверните барабан биоактиватора в почти вертикальное положение, зажимную планку расфиксируйте и отведите в сторону, чтобы не мешала загрузке.

2. Залейте 3 ведра воды комнатной температуры (около 20°C, но не горячей) в барабан, ополоснув ею внутреннюю поверхность и лопасти.

3. Если в зерне есть посторонние примеси, то засыпьте его через сменное решето в количестве 60 кг (10 ведер или один мешок полный, а из второго отсыпьте 2 ведра овса), периодически убирайте посторонние примеси из решета.

4. Поставьте и закрепите герметично крышку зажимной планкой, которую зафиксируйте болтом с гайкой.

5. Поверните барабан биоактиватора в горизонтальное положение.

6. Вставьте вилку в розетку на 220 В. Включите биоактиватор примерно на одну минуту (пусть барабан сделает 30 оборотов) для перемешивания 100 литров зерна и воды с 80 литрами воздуха.

7. Выключите биоактиватор.

8. Включите влево тумблер реле времени на щитке: в течение суток через каждые 4 часа (в 8, 12, 16, 20, 24 и 4 утра) будет автоматически происходить минутное вращение барабана биоактиватора для влагонасыщения и аэрации проклевывающегося зерна. Через сутки зерна набухнут, начнут проклевываться (объем их в барабане увеличится со 100 до 160 литров) и будут готовы к скармливанию.

Примечание: соблюдайте инструкцию по технике безопасности.

Не загружайте в барабан биоактиватора больше 60 кг зерна, т.е. больше 10-ти ведер овса или 7-ми ведер пшеницы, так как не останется места для воздуха, необходимого, наряду с водой и теплом, для начала проращивания. Весь процесс приготовления биоактивированного зерна происходил в течение суток, что позволило обеспечить рациональные условия биоактивации за минимальное время и с минимальными затратами.

Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает результат, указанный в задаче изобретения. Использование заявленного способа и устройства позволяет механизировать, автоматизировать и улучшить качество биоактивации фуражного зерна, что подтверждено производственной проверкой заявленных способа и устройства.