Рисунок  1 – Схема сравнения вариантов технологий приготовления кормовых смесей

До настоящего времени дискутируется вопрос о выборе принципов дозирования компонентов рациона. Существующие конструкции весовых дозаторов обеспечивают точность дозирования сыпучих мелкоизмельченных материалов с точностью 1%. Объемные обеспечивают дозирование таких же материалов с точностью 4…5%. Весовые дозаторы обладают значительной сложностью, металлоемкостью, высокой стоимостью, требуют высококвалифицированного обслуживания. Объемные – проще и значительно дешевле. В то же время хорошо известно, что всякий перерасход компонента или его недостаток приводит к убытку за счет стоимости перерасходованных кормов и недополучения животноводческой продукции. Однако наиболее существенным аргументом в пользу объемных дозаторов является то обстоятельство, что в каждом компоненте рациона содержится определенное количество влаги. При этом пределы колебания влаги в компонентах столь значительны (таблица 1), что практически ликвидируют преимущества весовых дозаторов. В самом деле, основным назначением дозатора является выдача заданного количества питательных веществ, которые содержатся в каждом компоненте рациона. Технологически задача может быть решена путем внесения поправки на влажность. Для этого необходимо определить влажность (на что необходимо чаще всего 20…24 ч), определить значение поправки и затем внести изменения в регулировку весового дозатора; при использовании объемного – необходимо провести тарировку и, определив поправку, внести также изменения в регулировку.

Таким образом, использование в кормоприготовительных линиях весовых поточных дозаторов в настоящее время не эффективно ввиду резкого колебания содержания влаги в компонентах рациона.

Таблица 1. Колебания влажности корма в течение стойлового периода

Значительное количество работ по дозированию компонентов рационов животных посвящено созданию новых рабочих органов. Но не всегда выдерживаются общеизвестные принципы дозирования материалов. На рисунке 2 приведен график расхода материала рабочими органами, например питателя.

Рисунок 2 – Расход материала Q выдающим устройством питателя в течение времени t

Для того чтобы обеспечить равномерную усредненную выдачу корма дозатором, необходимо компенсировать недорасход материала за счет тех перерасходов, которые имеют место. Наиболее просто это возможно было бы реализовать путем остановки машины в момент ожидания перерасхода. Однако технически это реализовать достаточно трудно.

Более приемлемым вариантом, особенно с учетом изменения средней производительности, может быть такой, при котором, за счет отбора излишне выданного материала накапливался технологический запас, который бы расходовался в момент уменьшения производительности питателя.

Возможен и комбинированный вариант решения задачи, то есть использовать остановку выдающего устройства и накапливание технологического запаса.

Для стебельных кормов, измельченных корнеплодов и других компонентов рациона целесообразно экспериментировать именно в этом направлении. Особенно это важно в случае изменения средней производительности линии в широком диапазоне регулирования.

Для шнековых устройств при дозировании комбикорма и других сыпучих кормов целесообразно применение такой конструкции дозатора, при которой будет происходить постоянное смешивание материала и колебания расхода материала будет минимальным или отсутствовать.

Дозировка изменяется в процессе работы посредством ввода в контроллер требуемых значений концентрации, который на основании информации от расходомеров автоматически поддерживает требуемую концентрацию на выходе насоса, управляя пропорциональным клапаном.
Смешивание воды и дезинфицирующего раствора производится в насосе высокого давления с эжекторным входом.
Процесс смешения потоков воды и активной жидкости в камере эжектора схематически поясняется Рис 2.

Рисунок 2 – Процесс смешения потоков воды и активной жидкости в камере эжектора 

В сечении 0 – 0, совпадающем с началом камеры смешения, средние скорости рабочего (эжектирующего) потока V_E и всасываемого (эжектируемого) потока V_EJ являются исходными. За этим сечением расположен начальный участок смешения потоков, где по центру сохраняется ядро скорости рабочего потока, не охваченное процессом смешения. В пределах ядра скорости потока постоянны и равны средней скорости истечения из сопла V_E [1, с. 90].
Смешение потоков в камере эжектора сопровождается изменениями осредненного давления вдоль проточной части. По мере выравнивания профиля поперечного распределения скоростей потоков и уменьшения от сечения к сечению средней скорости суммарного потока происходит повышение давления.
Повышение давления в зоне смешения канала постоянного радиуса без учета поверхностного трения о стенку может быть определено по формуле:

, (1)

где р₀ - давление в сечении 0-0;
р₁ - давление в сечении 1-1 (рис. 2);
r - плотность вещества;
V_E - скорость рабочего потока;
V_A - скорость всасываемого потока;
А_E - отношение площадей сопла и камеры (относительное расширение).При очистке поверхностей струйным способом очистка производиться с помощью физико-химического фактора воздействия воды и водных растворов, который дополняется механическим ударом струи по удаляемым загрязнениям. 
По давлению воды у насадка струйные моечные машины обычно подразделяют на машины низкого давления 10х10⁵ Па, среднего давления (10-50)х10⁵ Па и высокого давления (50-60)х10⁵ Па.
Сила удара струи определяется из уравнения:

где, m -секундная масса жидкости, кг/с;v- скорость потока, м/с;
- плотность жидкости, кг/м³ ;
- сечение набегающей струи, м² ;
- угол падения струи, рад.
Из анализа уравнения видно, что сила удара струи пропорциональна квадрату скорости потока, то есть если, например, скорость потока возрастёт в 2 раза, то сила удара струи возрастёт в 4раза.
Скорость потока в свою очередь зависит от напора воды в соответствии с формулой:

где H- напор воды, м;
g – ускорение силы тяжести, м/с², 
- коэффициент скорости, который зависит от формы отверстия и типа насадки.
Если связать между собой скорость, используя уравнение (3) и расход воды получим равенство (4)

где – коэффициент расхода, изменяющийся от 0,62 ( для круглого сечения) до 0,97 (для конусоидального насадка );

d²_н – диаметр насадка .

Из формул видно, что, уменьшая диаметр насадка и увеличивая скорость истечения воды за счёт напора Н, можно повысить силу удара Р при неизменном расходе Q. Таким образом, тонкоструйная высоконапорная очистка приводит к интенсификации процесса за счёт увеличения механического фактора воздействия на удаляемые загрязнения.

На рисунке 3 приведены, полученные в результате экспериментальных исследований, зависимости расхода воды Q (1), времени очистки t (2) от напора. Очистке подвергались загрязнённые поверхности площадью 1 м². Симбатный ход кривых расхода воды и времени очистки показывает, что достигаемый эффект от повышения напора струи получен при уменьшении диаметра сопла насадка и соответствующем увеличении скорости истечения воды. Очевидно, что уменьшать диаметр сопла можно до значений, при которых не будет происходить быстрого засорения отверстия, поэтому рекомендуемое минимальное значение диаметра сопла: 0,8- 1,5 мм.

Рисунок 3 – Экспериментальные зависимости расхода воды Q (1), времени очистки t (2) от напора.

Очевидно, что одним из главных главным вопросом при выполнении функции моечно-дезинфицирующей машины – дезинфекции является точность поддержания средней концентрации дезинфицирующего вещества в растворе на выходе машины. Высокое качество при выполнении этой функции обеспечивается для данной машины за счёт наличия в ней обратной связи, которая позволяет поддерживать концентрацию с требуемой точностью. Для регулирования применён пропорциональный клапан.
Как показал эксперимент, применённый пропорциональный клапан имеет высокую повторяемость, малое время достижения, которое намного меньшее допустимого. 
Экспериментальные исследования показали, что моечно-дезинфицирующая машина позволяет производить тонкоструйную высоконапорную очистку, Поддержания средней концентрации дезинфицирующего вещества в растворе на выходе машины обеспечивается с требуемым качеством за счёт наличия обратной связи, а также высокой линейности. малого гистерезиса характеристики пропорционального клапана.
Результаты имеют повторяемость, не выходящую за пределы погрешностей измерений, что подтверждает их достоверность.
Разработанная моечно-дезинфицирующая машина позволит выйти в данной области на уровень, соответствующий лучшим образцам зарубежного оборудования,

Рисунок 4. Общий вид моечно-дезинфецирующей машины

Ниже в таблице приведены основные технические характеристики разработанной моечной машины.
Технические характеристики моечно-дезинфецирующей машины
Таблица

Авторы надеются, что данная статья может оказать определенную практическую пользу лицам, занимающимся созданием и эксплуатацией моечных машин высокого давления для уборки и дезинфекции животноводческих помещений.

При интенсификации производства животноводческой продукции возрастает значение качества кормов, под которым понимается совокупность свойств, которые удовлетворяют потребности сельскохозяйственных животных. О качестве корма судят по содержанию питательных веществ, концентрации энергии, пищевым и диетическим свойствам.

Энергетическая питательность кормов характеризуется наличием основных питательных веществ – сырого протеина, жира и углеводов в 1 кг сухого вещества корма. Это валовая энергия корма, полученная непосредственно за счет фотосинтеза. Присутствие ее определяется переваримостью в организме животных.

Вместе с тем переваримая энергия состоит из обменной энергии и энергии секреции. Обменная энергия используется в процессах обмена, где одна часть, около 1/3 от обменной энергии, тратится на обеспечение физиологических процессов – таких, как движение животных, обменные процессы, терморегуляция и других, а 2/3 на синтез продукции. На производство продукции используется чистая энергия, а ее излишки – на жироотложение.

Существует зависимость между энергией потребляемого корма и продуктивностью животных, которая повышается с увеличением потребления с кормом энергии [1]. При суточном удое коров 6,5 кг животные потребляли корм энергоемкостью 58,4 МДж; при 16,4 кг – 90,2 МДж; при 26,2 кг – 120,7 МДж, а при 32,8 кг – 140,9 МДж. Изучение влияния обменной энергии на продуктивность животных показывает, что при суточном удое коров – 10 кг молока содержимое обменной энергии в корме составляло 7…8 Мдж в 1 кг сухого вещества, при удое 15 кг – 9…10, а при 25 и 30 кг – соответственно 11,0…12,5 и 12,5…14,0 МДж в 1 кг сухого вещества [1].

Большое значение имеет балансирование рациона животных по содержимой в нем валовой и обменной энергии. Известно, что самое рациональное использование кормов осуществляется, когда удовлетворяется энергетическая потребность животных для реализации ее генетического потенциала продуктивности.

Коэффициент полезного действия валовой энергии корма на образование продукции составляет 20…25%, однако высокопроизводительные животные используют энергию корма более эффективно. Так, корова с удоем 5000 кг молока использует энергию корма на 28…30%, с удоем 3000 кг – на 20…22%, а с удоем 2500 кг – только на 15…18% [2].

Для получения определенной продуктивности животных необходимо обеспечить достаточный уровень обменной энергии рациона, который достигается его балансированием путем введения энергетически насыщенных кормов. Основными кормами, обеспечивающими высокую энергетическую ценность рациона, являются зерновые корма, в том числе и комбикорм, в состав которого вводят горох, сою и др.

Питательность корма определяется содержимым переваримого протеина и других азотистых соединений, углеводов, жира, а также минеральных и активных веществ. Более всего влияет на продуктивность животных содержание в кормосмеси протеина, уровень которого для крупного рогатого скота составляет 95…110 г на 1 корм. ед. [3]. Нехватка, а также излишек протеина в рационе приводит к нарушению обмена веществ и снижению продуктивности.

Основными поставщиками протеина являются такие корма, как зерновые бобовые культуры, а также зеленая масса бобовых трав, сено, сенаж, травяная сечка.

Злаковые зерновые культуры не могут в полной мере быть источником белка потому, что отношение белка к углеводам и другим безазотистым веществам, которые содержатся в них, не оптимальны. Кроме того, они содержат мало белка, и он не сбалансирован основными аминокислотами. Например, лизина в них всего 40…50% от физиологической потребности животных. Поэтому и коэффициент их использования тоже не превышает 40…50% [4].

Снизить дефицит белка возможно введением в рацион животных зернобобовых и прежде всего соевых бобов, которые содержат 37…45% белка, аминокислотный состав которых близок к мясу, яйцу и молоку, имеет ценнейшую комбинацию всех аминокислот, содержимое которых для одножелудочных животных составляет 85…92% [4]. Скармливание термически обработанного зерна сои в рационах лактующих коров позволяет повысить удой на 9,8…14,8%, а содержимое жира в молоке до 0,2…0,5% [5].

Большое значение в получении определенной продуктивности молочных коров играет наличие в рационе необходимого количества легкоусвояемых углеводов, за счет которых удовлетворяется до 70% [3] потребностей в энергии.

Для лучшего использования кормов и нормального протекания обменных процессов в рационах коров сахаро-протеиновое соотношение должно составлять 0,8…1,2 к 1,0, то есть в среднем на 100 г переваримого протеина должно приходиться 100 г сахаров [3]. Поставщиком сахара в рационах коров являются корнеплоды.

Но введение в кормосмеси корнеплодов больше нормы вызывает у животных нарушения сахаро-протеинового соотношения. Нормированное введение этого корма оказывает содействие повышению молочной производительности на 6,5…21,4 %, улучшению переваримости и усвояемости веществ потребляемых кормов и воспроизводимой способности [6].

Большое значение в рациональном использовании кормов имеют минеральные добавки. При приготовлении полноценных кормосмесей целесообразно балансировать их с помощью премиксов и белково-витаминно-минеральных добавок.

Согласно современным нормам рекомендуется балансировать рационы крупного рогатого скота по 7 важнейшим макроэлементам (Na, Ca, Р, Cl, Mg, K, S) и 6 микроэлементам (Fe, Cu, Zn, Co, Mo, I₂). Хорошей минеральной подкормкой для молочных коров является пищевая соль. Соль-лизунец удовлетворяет нужды животных в ней не больше, чем на 40…50% [3], а при ее отсутствии животные теряют аппетит, снижают продуктивность.

Добавление к рациону крупного рогатого скота пищевой соли в количестве 4…5% от сухого вещества стимулирует поступление протеина в двенадцатиперстную кишку на 20% больше по сравнению с рационом, который не содержит поваренной соли.

Немалое значение имеет дозированное введение в рацион кальция и калия. Так, излишек кальция увеличивает дефицит фосфора, а излишек калия – дефицит натрия, так как обмен этих веществ взаимозависимый [3]. В некоторых случаях важны чисто кальциевые подкормки, такие, например, как мел.

В целом, при приготовлении кормосмесей целесообразно использовать комплексные макроминеральные добавки, предварительно подготовленные с учетом дефицита тех или других элементов в кормах.

Значительное влияние на усвояемость энергии корма имеет соотношение питательных веществ в рационе. Их содержимое в кормах должно быть сбалансировано потому, что физиология кормления любых живых существ отвечает закону минимума, суть которого заключается в том, что при нарушении пропорции питательных веществ организмом животных не усваивается составляющая, которая находится в относительном излишке. Она могла бы с успехом использоваться, если бы пропорция выдерживалась. Дисбаланс приводит к потерям питательных веществ, и они идут через организм животных «транзитом» [4].

Зоотехнической наукой доказано, что если животных кормить одним измельченным зерном, то не менее 30…40% кормов попадает в навозохранилище [4]. То есть, кроме содержания в кормах основных питательных веществ, важным является количественное соотношение между отдельными питательными веществами, содержимым структурных соединений, а также микроэлементами. Нередко корма высокой питательной ценности (в классическом значении) превращаются в организме животных в непригодные и даже вредные для него [7].

Соблюдение принципа сбалансированности рациона по основным элементам позволяет повысить отдачу кормов на 10…50%. При недостатке одного из элементов уровень использования всех других питательных веществ снижается. В составе смеси корма дополняют друг друга по отсутствующим элементам, при этом повышается их переваримость и полнота использования, которые дают возможность повысить эффективность каждого на 15…20% [3].

Результаты многочисленных научно-производственных опытов [8] показали, что повышение эффективности использования кормов и продуктивности животных в наибольшей мере достигается приготовлением полнорационных смесей, сбалансированных по всем питательным веществам, макро- и микроэлементам согласно научно обоснованным нормам кормления. Применение кормосмесей обеспечивает повышение продуктивности крупного рогатого скота на 9…16% и снижение затрат кормов на единицу продукции на 10…12% [8].

Следует отметить, что использование кормосмесей резко повышает требования к качеству компонентов рациона и сбалансированности смесей по питательным веществам. Важным преимуществом при этом является возможность широкого применения стандартизированного кормления на основе детализированных норм с использованием оптимизации рационов [7].

Многие корма отличаются низкой переваримостью их питательных веществ в организме животных по наличию в них вредных для здоровья животных веществ. Поэтому третьим показателем, который характеризует качество корма, являются его пищевые свойства. Они определяются содержимым сухого вещества, физической формой корма, ароматическими и вкусовыми свойствами, степенью загрязнения и наличием отравляющих и антипитательных веществ.

Придание необходимых пищевых свойств кормам осуществляется направленной подготовкой их к скармливанию. Прежде всего – это отделение некормовых примесей, например, грунта от клубней картофеля, инактивация антипитательных веществ в бобовых, в частности, в сое, предоставление новой физической формы, повышение вкусовых качеств путем смешивания с более ценными кормами и кормовыми добавками. Это содействует усвоению питательных веществ в организме животных.

Отделение примесей от корнеплодов резко повышает вероятность нанесению вреда здоровью коров. Это обусловлено тем, что частицы земли, которые могут попасть в желудок животных, вызывают разлад желудочно-кишечных органов, могут привести к заболеванию рубца, сетки, книжки и сычуга, и, соответственно повлияют на снижение удоя и жирность молока [9].

Инактивация антипитательных веществ в сое, нейтрализует действие вырабатываемого поджелудочной железой фермента трипсина, который оказывает содействие перевариванию белков корма.

Основным технологическим приемом при придании новой физической формы корма при приготовлении к скармливанию является измельчение, которое существенным образом влияет на продуктивность животных. Так, скармливание дойным коровам сенажа средней длиной частиц 15 мм улучшает молочную производительность на 0,4 кг в сравнении с животными, которые получали корм длиной частиц 30 мм (11,7 и 12,1 кг), и качество молока. В первом случае 1 кг молока содержал 710 , а во втором – 690 ккал [10].

С уменьшением размера частиц кукурузы с 2,10×3,55 мм до 0,97×0,97 мм отмечается тенденция к повышению переваримости сухого вещества и сырого протеина и безазотистых экстрактивных веществ крупным рогатым скотом, биологической ценности корма [11].

Пищевые свойства кормов резко ухудшаются при введении в них избыточного количества химических реагентов при химической обработке кормов и грунта при перегрузке кормов из самосбрасывающих транспортных средств в линии их переработки.

Качество кормов влияет на их количественное потребление. Так, улучшение качества силоса за счет увеличения содержимого в нем сухого вещества с 20 до 25…30% обеспечивает повышение его питательности с 0,15…0,16 до 0,20…0,22 корм. ед. При этом потребление сухого вещества и энергии в силосе увеличивается на 10…15% [8]. Аналогично положение с грубыми кормами.

С качеством кормов связано также эффективное использование зерна на кормовые цели. Известно, что при одном уровне продуктивности скота замена в рационах некачественных грубых и сочных кормов полноценными позволяет, как минимум, вдвое сократить затраты зернофуража на производство единицы продукции. В частности, при скармливании сена первого класса надои от коровы составили 18 кг при затрате на 1 л молока 0,233 кг концентратов, а при скармливании сена третьего класса – 0,327, и не классного – 0,394 кг концентратов. При кормлении коров сенажом I, II и III классов с добавлением концентрированных кормов суточные удои составляли соответственно 15,4; 8,7 и 4,2кг [1].

В значительной мере именно через низкое качество стебельных кормов и несбалансированность рационов на единицу животноводческой продукции затрачивается приблизительно в 1,5…2,0 раза больше кормов, чем необходимо [1].

Вместе с тем качество кормов, которые потребляются животными, является обобщающим результатом выполнения технологических процессов на предыдущих этапах их жизненного цикла и в большей мере определяется технологией производства, рационом и его приготовлением на ферме.

В зависимости от применяемых технологий заготовки стебельных кормов в виде силоса, сенажа, сена изменяется их питательность, повышение которой сопровождается увеличением затрат. Так, на заготовку 1 т силоса питательностью 0,19…0,24 корм. ед. нужно 102…96 МДж совокупной энергии; сенажа – 0,30…0,36 корм. ед. – 287…238 МДж, а сена – 0,46…0,61 корм. ед. – 600…560 МДж [1].

Это подтверждает то, что повышение качества кормов требует соответствующих затрат, потому стабилизирующим фактором рентабельного ведения животноводства должна быть энергосберегающая система выработки и приготовления кормов, что оптимизируется двумя показателями – качеством и затратами при максимальных значениях первого и полезности второго.

Затраты на кормообеспечение определяются прежде всего рационом, применение которого зависит от многих факторов, влияющих на продуктивность животных и качество продукции.

Для большинства регионов характерны рационы с широким применением кукурузного силоса. Это – силосные, силосно-корнеплодные и силосно-жомовые рационы, используемые для животных средней производительности. С повышением надоев количество силоса уменьшают, а корнеплодов и сена увеличивают. Экономически целесообразно, чтобы уровень корнеплодов и сена в силосных рационах находился в пределах 10…11% или 22…24 ц корнеплодов и 6,0…8,5 ц сена на корову в год.

В хозяйствах, где есть возможность произвести в достаточном количестве сенажа и сена, высокий эффект дает использование силосно-сенажных, силосно-сенных и сенажно-концентратных рационов. Однако из-за более сложной технологии производства сенажа и сена эти корма используют чрезвычайно редко.

В современных условиях энергетического и финансового кризиса основным направлением создания эффективного кормообеспечения является использования оптимизированных, биологически полноценных, сбалансированных по 24…25 показателям питательности рационов, которые были бы дешевыми и не требовали больших затрат совокупной энергии на 1 МДж доступной для обмена энергии кормов.

На основании этого положения в Институте животноводства разработаны рационы для молочных коров производительностью 4000…7000 кг молока, которые оптимизированы по минимальной стоимости. Компонентами этих рационов является комбикорм, стебельные корма (сено, сенаж, силос, солома), зерносенаж, жмых, кормовая свекла и патока.

Таким образом, качество кормов, обусловленное содержимым в них энергии, соотношением питательных веществ и диетическими свойствами, зависит от выполнения технологических требований на всех этапах их производственного цикла и является основой повышения продуктивности животных. В связи с этим, целесообразно рассматривать вопрос технологического обеспечения качества приготовления кормов в условиях ферм.

Дан анализ значимости качества корма по содержанию питательных веществ, концентрации энергии, пищевым и диетическим свойствам и влияния его на продуктивность и здоровье животных.