Удосконалення технології виробництва комбікормів для риби з використанням насіння льону

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет харчових технологій

УДК 636.085.55: 639.3.043

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Удосконалення технології виробництва комбікормів для риби з використанням насіння льону

05.18.01 - Зберігання і технологія переробки зерна,

виготовлення зернових і хлібопекарських виробів

та комбікормів

Павлюченко Олена Станіславівна

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Шаповаленко Олег Іванович, Національний університет харчових технологій, кафедра технології зберігання і переробки зерна, завідувач кафедри

Науковий консультант: кандидат сільськогосподарських наук, с.н.с. Желтов Юрій Олександрович, Інститут рибного господарства УААН, старший науковий співробітник

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Юрчак Віра Гаврилівна Національний університет харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів та харчових концентратів, професор

кандидат технічних наук, доцент Шерстобітов Валерій Валентинович Сількогосподарське підприємство «Укрсоя-21», заступник генерального директора з наукової роботи.

Захист відбудеться «11» листопада 2009 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий «08» жовтня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к.т.н., доц. М.В. Карпутіна

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Останнім часом при відгодівлі сільськогосподарських домашніх тварин і птиці все більше уваги приділяють використанню нетрадиційних видів сировини. На сьогодні в Україні відомі дослідження, які вказують на доцільність та ефективність введення до раціонів курей-несучок і домашніх тварин нативного насіння льону, яке, на відміну від традиційних льняних макухи та шроту, збагачує раціон не лише повноцінним білком, але й жиром, більша частина якого складається з ессенціальних жирних кислот (лінолевої та ліноленової). Використання насіння льону може бути ефективним і у виробництві комбікормів для риби, виготовлення яких потребує використання високобілкової сировини. Проте на сьогодні в Україні не існує досконалої технології виробництва комбікормів для риби з використанням нативного насіння льону. Вітчизняні підприємства комбікормової промисловості у виробництві комбікормів для риби використовують лише продукти переробки насіння льону, зокрема у вигляді макухи і шротів.

Більшість авторів, які присвятили свої роботи дослідженню застосування насіння льону в кормовиробництві, вказують на необхідність використання теплового та водно-теплового оброблення під час підготовки його до переробки. Це пов'язано, насамперед, з можливим вмістом у насінні глікозиду лінамарину, який за оптимальних умов під дією ферменту лінази виділяє синильну кислоту.

У даний час відсутні науково обґрунтовані дані щодо раціональних норм введення різних сортів насіння льону в раціон годівлі риб, не достатньо даних щодо ефективності різних видів його теплової обробки, не з'ясовані зміни хімічного складу комбікормів з його введенням. Отримання цих даних є конче важливим завданням при удосконаленні технології виробництва комбікормів для риб з введенням насіння льону.

Тому актуальним завданням є розширення асортименту існуючої кормової бази за рахунок використання насіння льону як високоенергетичної сировини зі значним вмістом біологічно повноцінного білка й жиру та удосконалення технології виробництва комбікормів для риби з використанням нативного насіння льону.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися відповідно до тематики науково-дослідної роботи кафедри технології зберігання і переробки зерна «Удосконалення технології зберігання і оброблення зернових культур з метою отримання кормових і харчових продуктів покращеної якості та асортименту», яка координується із науковим напрямом Національного університету харчових технологій «Розроблення новітніх енерго- та ресурсозберігаючих технологій”.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є підвищення конкурентоспроможності вітчизняної комбікормової промисловості шляхом розширення сировинної бази за рахунок використання насіння льону та удосконалення існуючої технології виробництва комбікормів для риби.

Для досягнення мети роботи були поставленні такі завдання:

- на основі досліджень хімічного складу і біологічної цінності різних сортів насіння льону, що вирощуються в Україні, обґрунтувати доцільність використання конкретного сорту льону для збагачення комбікормів;

- удосконалити технологію виробництва кормів для риб з використанням насіння льону шляхом його екструдування в суміші з зерновими компонентами;

- встановити оптимальну кількість насіння льону у зернових сумішах, які екструдуються;

- визначити хімічний склад, поживну, кормову та біологічну цінність екструдованих кормових сумішей з використанням насіння льону;

- дослідити зміни хімічного складу, які відбуваються в зернових сумішах під час екструдування;

- встановити відповідність основних показників якості отриманих екструдованих кормових продуктів вимогам рибництва;

- визначити зміни, які відбуваються в процесі зберігання екструдованих кормових сумішей, та терміни зберігання цих сумішей;

- розрахувати рецепти комбікормів з використанням розроблених кормових сумішей;

- розробити нормативну документацію з використання насіння льону при виробництві комбікормів.

Об'єкт дослідження - технологія комбікормів з використанням в якості нетрадиційного компонента нативного насіння льону.

Предмет дослідження - екструдовані кормові суміші з використанням насіння льону та комбікорми для риби на їх основі.

Методи досліджень - органолептичні, аналітичні, хімічні, фізико-хімічні, експериментально-статистичні, загальноприйняті та спеціальні, виконані з використанням сучасних приладів та інформаційних технологій.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше експериментально визначена можливість виробництва екструдованих зернових сумішей на основі злакових культур (пшениці, кукурудзи та ячменю) з доданням нативного насіння льону.

Встановлено доцільність, ефективність і кількість введення до складу комбікормів для риби екструдованих зернових сумішей з насінням льону.

За допомогою методів математичного моделювання отримано рівняння регресії значень технологічного показника - щільності отриманих екструдатів і встановлено оптимальну кількість насіння льону для даних зернових сумішей під час їх виготовлення.

Проведено порівняльний аналіз хімічного складу різних сортів насіння льону, на основі результатів якого обґрунтовано доцільність використання льону певних сортів для збагачення комбікормів для риби.

Визначено масову частку синильної кислоти в насінні льону сорту «Чарівний» і на основі отриманих результатів досліджень її вмісту в екструдованих зернових сумішах з доданням даного сорту насіння льону встановлено необхідність використання екструзії для забезпечення безпечності отриманих екструдованих сумішей у кормовому відношенні. З'ясовано ступінь зниження масової частки синильної кислоти під час екструдування.

Експериментально визначені та теоретично обґрунтовані біохімічні зміни, які відбуваються під час екструзійної обробки в зернових сумішах з доданням насіння льону, та вплив його дозування на перебіг біохімічних процесів.

Доведено, що застосування насіння льону у виробництві екструдованих кормових сумішей і комбікормів сприяє поліпшенню їх енергетичної, кормової та біологічної цінності, сприяє покращанню таких показників якості, як засвоюваність, крихкість і водостійкість, що забезпечує їх ефективне використання у відгодівлі риби.

Експериментально визначено зміни якості одержаних кормових сумішей у процесі зберігання та встановлено граничні терміни їх зберігання.

Наукова новизна підтверджена патентом на корисну модель «Екструзійний кормовий продукт».

Практичне значення одержаних результатів. На основі отриманих даних з хімічного складу та технологічних властивостей екструдованих кормосумішей з використанням насіння льону запропоновано способи їх використання для різних форм ведення рибного господарства.

Розраховано рецепти повнораціонних комбікормів для риби з введенням до їх складу кормових сумішей з насінням льону.

На підставі наукових досліджень розроблено та затверджено «Рекомендації з використання насіння льону у виробництві комбікормів».

Удосконалену технологію виробництва комбікормів для риби з використанням насіння льону апробовано у виробничих умовах ТОВ «Завод гранульованих комбікормів» у м. Дніпропетровськ.

Проведено зоотехнічні дослідження відгодівлі риби комбікормами із введенням насіння льону.

Розраховано економічну ефективність впровадження удосконаленої технології виробництва комбікормів для риб.

Особистий внесок здобувача. Автор особисто брав участь у розробленні методик досліджень, виконанні аналітичної та експериментальної частин роботи, формулюванні висновків і рекомендацій, підготовці матеріалів досліджень до публікацій, удосконаленні технології виробництва комбікормів для риби з доданням насіння льону, розробленні науково-технічної документації.

Аналіз і узагальнення результатів досліджень, формулювання висновків, підготовка матеріалів до публікації проведені спільно з науковим керівником д.т.н., проф. Шаповаленком О.І. та науковим консультантом к.с.-г.н., с.н.с. Жел-товим Ю.О. Ряд досліджень виконано у співавторстві зі співробітниками кафедри технології зберігання і переробки зерна, кафедри мікробіології та мікробного синтезу Національного університету харчових технологій; дослідження амінокислотного та жирно-кислотного складу 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.

Апробація результатів дисертації. Основні результати проведених досліджень доповідались і обговорювались на: 73, 74 і 75-й наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і студентів НУХТ (м. Київ, 2007, 2008, 2009 рр.); Міжнародній науково-практичній конференції «Інноваційні енерго- й ресурсозберігаючі технології та обладнання в хлібопекарській, кондитерській, макаронній, харчоконцентратній і зернопереробній галузях харчової промисловості» (Київ, 2008 р.), Науково-практичній конференції з міжнародною участю, присвяченій 115-річчю з дня народження проф. Демидова П.Г. «Проблемы развития современных комбикормовых технологий» (м. Одеса, 2008 р.), Науково-практичній конференції «Сучасні напрями технології та механізації процесів переробних і харчових виробництв» (м. Харків, 2008 р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 13 друкованих праць, з них: 7 статей у фахових виданнях, які входять до переліку, затвердженого ВАК України, 1 патент і 5 тез доповідей на наукових конференціях.

Структура дисертації та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, списку бібліографічних джерел (160 найменувань) і 4 додатків. Основні матеріали викладені на 125 сторінках друкованого тексту, містять 13 рисунків і 34 таблиці.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету та завдання досліджень, охарактеризовано наукову новизну і практичне значення одержаних результатів. Наведено відомості про особистий внесок автора, апробацію та опублікування результатів, структуру й обсяг роботи.

У першому розділі «Аналітичний огляд літератури» проведено огляд літературних джерел за темою дисертації. В даному розділі висвітлено проблему забезпечення галузі рибництва високоякісними комбікормами, що здатні наповнити раціон риби усіма необхідними поживними та біологічно активними речовинами. З'ясовано, що на шляху до вирішення цього питання особлива увага має бути приділена розширенню існуючої сировинної бази за рахунок використання нетрадиційних культур і розробленню нових методів їх підготовки до виробництва комбікормів.

Проаналізовані наукові праці вітчизняних і зарубіжних вчених свідчать про перспективність використання насіння льону в комбікормовому виробництві за умови його додаткового теплового оброблення.

На основі літературного огляду обрано основні напрями роботи, сформульовані мета і конкретні завдання досліджень.

У другому розділі «Характеристика сировини та методів досліджень» наведено характеристику сировини, що використовується у роботі - зерна пшениці, кукурудзи та ячменю, а також насіння льону сортів «Чарівний», «Могилівський» та «Золотистий».

Підібрано методики, які дають можливість визначити хімічний і біохімічний склад сировини та готової продукції, основні показники якості отриманих зернових сумішей і дослідити зміни, що відбуваються в їх складі під час екструзійного оброблення. Наведено фізико-механічні та мікробіологічні методи досліджень, математичні методи обробки експериментальних даних.

Під час виконання роботи були застосовані загальноприйняті та спеціальні методи досліджень з використанням наступного лабораторного обладнання та методик: масова частка білкових речовин - методом Кьєльдаля; незамінних амінокислот - на автоматичному амінокислотному аналізаторі ТТТ 339 (Чехія); вміст сирого жиру - методом Сокслета з використанням апарату Сокслета; жирнокислотний склад - за допомогою газового хроматографа HRGC 5300 (Італія); масова частка крохмалю - методом Еверса, використовуючи сахариметр СУ-5; вміст декстринів - за методикою М.П. Попової та Е.Ф. Шаненко з використанням фотоелектроколориметра ФЕК-5. Екструдування проводили на одношнековому екструдері марки «ПЕК - 40Ч5В».

У третьому розділі «Дослідження якості сировини» наведені результати експериментальних досліджень хімічного складу основних сортів насіння льону, що вирощуються в Україні, з метою встановлення придатності їх використання для збагачення комбікормів для риби. Досліджувалися зразки найбільш поширених в Україні сортів насіння льону-довгунця «Могилівський», «Чарівний» та олійного сорту «Золотистий». Отримані дані наведено в табл. 1.

Таблиця 1. Хімічний склад насіння льону

Показник	Сорт насіння льону	Літературні дані
	«Золотистий»	«Чарівний»	«Могилівський»
Сирий жир, %	44,70	22,32	33,30	30,00…48,00
Сирий протеїн, %	19,30	26,00	24,70	21,00…28,00
Сира клітковина, %	4,65	6,73	5,95	4,20…4,60
Сира зола, %	2,72	2,69	2,82	3,20
Безазотисті екстрактивні речовини, %	21,54	35,39	26,59	28,00…32,00

Отримані дані вказують на те, що досліджувані зразки насіння льону поряд зі значною масовою часткою жиру містять суттєву кількість білка. Причому найкращим зразком за показником вмісту білка, який є домінуючим при виборі кормової сировини, є льон сорту «Чарівний».

Дослідження біологічної цінності білка вказують на те, що дослідні зразки, незалежно від сорту, містять у своєму складі всі незамінні амінокислоти. Лімітуючими амінокислотами для всіх трьох сортів насіння льону є лізин, цистин і лейцин (табл. 2).

Враховуючи значний вміст білка та найкращий амінокислотний склад, для подальших досліджень було обрано насіння льону-довгунця сорту «Чарівний».

Одним з факторів, що підтверджує доцільність вибору даного сорту є те, що він займає найбільші площі посівів в Україні. Так, у 2006 році при загальній площі посівів льону 11,5 тис. га, на сорт «Чарівний» припадало 4,5 тис. га.

Проте, в результаті проведених досліджень встановлено, що в насінні даного сорту міститься синильна кислот у кількості 232 мг/кг, і хоча її вміст незначно перевищує допустимі межі (200 мг/кг), але все ж таки може призвести до отруєння. Тому для підготовки насіння льону до переробки було використано екструдування, яке дозволо не лише покращити якість готової продукції, а й зробити її безпечною в кормовому відношенні.

Значний вміст білка, жиру, наявність твердої оболонки та відсутність крохмалю робить неможливим безпосереднє екструдування насіння льону. Тому при застосуванні процесу екструзії насіння льону можна використовувати лише як збагачуючий компонент у суміші з традиційними видами зернової сировини (пшениця, ячмінь, кукурудза).

У четвертому розділі «Розроблення кормових сумішей та дослідження їх біохімічних змін в процесі екструзії» визначено можливість і доцільність виробництва екструдованих кормових сумішей на основі злакових культур (пшениці, кукурудзи, ячменю) з доданням насіння льону. Для обгрунтування оптимальної кількості компонентів та режимів екструдування зернових сумішей з доданням насіння льону застосовували методи експериментально-статистичного моделювання. Визначали залежність щільності екструдату (У) від: Х₁ - вміст насіння льону, %; Х₂ - вологість суміші, %; Х₃ - навантаження на екструдер, умовні одиниці живильника (у.о.ж.). В результаті опрацювання експериментальних даних методом кореляційно-регресійного аналізу отримали наступні адекватні рівняння регресії:

для пшенично-льняної суміші:

Y=0,994+0,081·Х₁-120·Х₂+0,060·Х₃+0,043·Х₁·Х₂+0,026·Х₂·Х₃+0,030·Х₁·Х₃, (1)

для кукурудзяно-ячмінно-льняної суміші:

Y=0,414-0,019Х₃+0,014·Х₁·Х₂- 0,029·Х₂·Х₃. (2)

Оптимізація технологічного процесу показала, що оптимальні значення щільності екструдату для даних сумішей досягаються за наступних параметрів: для пшенично-льняної суміші: Х₁ = 10 %, Х₂ = 16 %, Х₃ = 4 у.о.ж; для кукурудзяно-ячмінно-льняної суміші: Х₁ = 15 %, Х₂ = 16 %, Х₃ = 4 у.о.ж.

Визначення фізико-технологічні показників екструдатів (табл. 3) показали, що для даних екструдованих зернових продуктів характерні низькі показники стискаємості (< 20 %) і когезивності (< 1,25), отже в статичному стані для них характерна добра сипкість, а в динамічному - вільне вивантаження з ємкостей, добре транспортування самопливами та транспортними механізмами. Це підтверджується й тим, що кут природного схилу в них менший 45 град.Наступним етапом досліджень стало визначення хімічного складу сумішей та його змін у процесі обробки. Встановлено, що в процесі екструзії зернових сумішей зменшується кількість крохмалю й одночасно збільшується масова частка декстринів і цукрів.

Найбільші зміни відбуваються в сумішах без додання насіння льону, де вміст крохмалю зменшився на 30 % (пшениця) та 53 % (ячмінь-кукурудза), а вміст декстринів і цукрів збільшився більше ніж удвічі. Зі збільшенням дозування насіння льону в дослідних зразках спостерігаються менші втрати крохмалю для пшенично-льняної суміші - на 24 % і кукурудзяно-ячмінно-льняної - на 32 %. Також утворюється менша кількість декстринів і цукрів, порівняно з контрольним зразком, що свідчить про менш ефективне проходження процесу екструдування.

Таблиця 3. Структурно-механічні показники якості екструдованих продуктів

Показники	Екструдовані зернові суміші (співвідношення компонентів, %)
	кукурудзяно-ячмінна (50:50)	кукурудзяно-ячмінно-льняна (42,5:42,5:15)	пшениця (100)	пшенично-льняна (90:10)
Кут природного схилу, град.	38…40	42…44	38…40	43…44
Ковзання по сталевому самопливу, град.	37…38	40…42	37…38	42…43
Об'ємна маса, кг/м3	329	366	393	433
Дійсна густина, кг/м3	395	443	469	519
Стискаємість, %	17	18	16	17
Когезивність	1,2	1,2	1,2	1,2
Коефіцієнт спучування	3,0	2,8	2,5	1,9

Дослідження вмісту білка та жиру в зернових сумішах (табл. 4) вказує на те, що додання насіння льону до складу сумішей злакових культур збільшує вміст у них масової частки білка та жиру. Для пшенично-льняної суміші вміст білка збільшується на 8 %, жиру - на 69 %, для кукурудзяно-ячмінно-льняної суміші - на 13 % і на 60 % відповідно. Встановлено, що в процесі екструдування вміст сирого протеїну та сирого жиру зменшується, але ці зміни досить незначні, що пояснюється короткотривалістю процесу екструдування.

Аналіз фракційного складу білкового комплексу показав, що внесення нативного насіння льону до складу зернових сумішей сприяє збільшенню вмісту в ньому альбумінів і глобулінів, одночасно зменшуючи кількість проламінів і глютелінів. Також проведені дослідження вказують на те, що екструзійне оброблення істотно впливає на фракційний склад білкових речовин. Для всіх сумішей характерним є значне зменшення спирто- та лугорозчинної фракцій білків, для пшенично-льняної суміші - на 22 % і кукурудзяно-ячмінно-льняної - на 13 %; а кількість водо- та солерозчинних фракцій зменшується менш інтенсивно, для суміші пшениця-льон - на 8 % і для суміші кукурудза-ячмінь-льон - на 12 % .

Таблиця 4. Зміни білкового і ліпідного комплексів зернових сумішей у процесі екструзійного оброблення

Показник	Спосіб обробки - екструдування	Зернові суміші (співвідношення компонентів, %)
		Суміш пшениця - льон	Суміш кукурудза - ячмінь - льон
		100:0	90:10	50:50:0	42,5:42,5:15
Масова частка вологи, %	До обробки	14,1	13,2	12,1	11,4
	Після обробки	11,5	10,8	10,0	9,0
Масова частка сирого протеїну, %	До обробки	14,11	15,19	13,01	14,72
	Після обробки	13,64	14,67	12,63	14,26
Масова частка сирого жиру, %	До обробки	2,76	4,66	4,86	7,78
	Після обробки	2,55	4,28	4,37	6,92

Визначення біологічної цінності білка отриманих сумішей показали, що кращим амінокислотним складом характеризується екструдат кукурудза-ячмінь-льон, сума незамінних амінокислот даної суміші становить 40,4 %, а для суміші пшениця-льон - лише 30,6 %.

Для порівняльного аналізу перетравлюваності білкових речовин екструдованих зернових сумішей з насінням льону досліджували інтенсивність їх гідролізу пепсином і трипсином in vitro за методом Ансона. Встановлено, що після екструзійного оброблення зернові суміші засвоюються краще (рис. 1). конкурентоспроможність комбікормовий льон риба

Кількість накопичених вільних амінокислот у кінці пепсинової та трипсинової стадії процесу травлення збільшується порівняно з необробленими зразками: на 23 % для пшенично-льняної суміші та на 12 % для суміші кукурудза-ячмінь-льон. При цьому, під дією трипсину, порівняно з пепсиновою стадією, утворюється більша кількість вільних амінокислот. Тому, враховуючи особливості анатомічної будови органів травлення риби, рекомендовано дані екструдовані суміші використовувати у відгодівлі коропа, організм якого не виробляє пепсину, а перетравлення поживних речовин відбувається під дією збільшеної кількості трипсину.

Дослідження жирно-кислотного складу розроблених продуктів показали, що в екструдованих сумішах переважають ненасичені жирні кислоти. Так, вміст ненасичених жирних кислот становить: для суміші пшениця-льон - 75,5 %, з них 51,13 % - поліненасичені; для суміші кукурудза-ячмінь-льон - 76,2 %, з яких поліненасичених - 50,75 %. Серед них переважна кількість припадає на такі ессенціальні жирні кислоти, як лінолева та ліноленова.

Вміст ліноленової жирної кислоти значно збільшився саме з доданням насіння льону. Потрібно відмітити, що з доданням насіння льону в складі сумішей з'являється докозапентаєнова кислота, яка сприяє підвищенню імунітету і міститься, окрім насіння льону, лише в материнському молоці та жирі білого кита. Насичені жирні кислоти даних сумішей в основному представлені пальмітиновою і стеариновою. На частку інших насичених жирних кислот в обох сумішах припадає близько 1,6 %.

Комплексний вплив на дані суміші температури, тиску та механічна дія робочих органів екструдера сприяють значному зменшенню вмісту синильної кислоти, що робить їх безпечними в кормовому відношенні (табл. 5).

Збагачений хімічний склад, висока кормова та біологічна цінність дозволяють використовувати розроблені екструдовані зернові суміші не лише у складі повнораціонних комбікормів, а й для безпосередньої відгодівлі риби у фермерських господарствах, які використовують інтенсивну форму ведення господарства. За цієї форми суттєве значення має відповідність екструдованих зернових сумішей вимогам рибництва.

Таблиця 5. Вміст синильної кислоти в екструдованих зернових сумішах

Показник	Спосіб обробки - екструдування	Зернові суміші (співвідношення компонентів, %)
		Пшениця: льон (90:10)	Кукурудза:ячмінь:льон (42,5:42,5:15)
Вміст синильної кислоти, мг/кг	До обробки	23,0	34,2
	Після обробки	10,7	6,4

Показник крихкості для сумішей з насінням льону не перевищує 3 %, що задовольняє вимоги нормативної документації. Слід зазначити, що внесення насіння льону сприяє зменшенню крихкості екструдованих зернових сумішей пшениця-льон - на 33 %, для суміші кукурудза-ячмінь-льон - на 36 %. Це є позитивним фактором у виробництві комбікормів для риби, оскільки він пов'язаний не лише з ефективністю використання корму, а й з впливом на гідрохімічний режим водойми.

Дослідження плавучості екструдатів показали, що після 180 хв перебування дослідних зразків у воді вони зберігають свою форму, окрім того встановлено, що всі дослідні зразки здатні триматися на поверхні води понад 24 год.

З моменту потрапляння гранул екструдованих сумішей у воду, поряд з їх набуханням та руйнацією (відокремлення частинок), відбувається вимивання (вилужування) поживних речовин (рис. 2). Дозування насіння льону сприяє зменшенню втрат сухих речовин у воді в обох сумішах. Так, для суміші пшениця-льон втрати сухих речовин у воді зменшуються в 1,2 рази, а для кукурудзяно-ячмінно-льняної - в 1,3 рази.

Результати дослідів щодо рівня мікробіологічної забрудненості вказують на те, що в процесі зберігання кормових продуктів за температури +20°С протягом 30 діб загальна кількість мікробних клітин не перевищує допустимі норми - 5·10⁵ КУО/г і знаходиться в межах, КУО/г: для пшенично-льняної суміші - 3,6·10⁴ і кукурудзяно-ячмінно-льняної - 2·10². При зберіганні за температури 0°С взагалі не спостерігається росту і розмноження мікроорганізмів, що свідчить про відсутність психрофільної мікрофлори.

У п'ятому розділі “Удосконалені технології кормових сумішей та комбікормів з використанням насіння льону» описано технологію виробництва екструдованих зернових сумішей з доданням насіння льону, технологію виробництва комбікормів для риби з використанням насіння льону, розраховані рецепти повнораціонних комбікормів для різних видів риби. На рис. 3 наведена удосконалена технологічна схема виготовлення кормосуміші екструдованої з насінням льону.

Очищення зернової сировини від смітної та мінеральної домішок відбувається на просіювальних машин типу А1-БИС або А1-БЛС, з використанням відповідних сит. Сходову фракцію з верхнього сита та прохід нижнього направляють у відходи. Схід з нижнього сита подають для подальшого очищення від металомагнітних домішок, для чого використовують електромагнітний сепаратор або магнітну колонку (2). Очищене насіння льону подають у бункери над дозаторами без попереднього подрібнення. Зерно злакових культур (пшениця, ячмінь, кукурудза) подрібнюють на молоткових дробарках (3).

Підготовлені компоненти, відповідно до рецептури дозуються багатокомпонентним ваговим дозатором (4) та подаються у змішувач періодичної дії (5), де відбувається їх змішування до отримання однорідної суміші.

Для забезпечення стабільності процесу екструдування суміші попередньо зволожують у зволожувачах (пропарювачах) (6) і подають на екструдування, використовуючи екструдери КМЗ-2, КМЗ-2М (7). Можна використовувати екструдери Е8-500W, Е-250, Е-500, Е-1000 (універсальний) або їх аналоги імпортного виробництва, які здатні переробляти будь-яку зернову сировину. При цьому, використання даних екструдерів дозволяє зволожувати сировину безпосередньо в екструдері.

Після екструдування продукти надходять на охолоджувачі горизонтального або вертикального типу. Температура продукту після охолодження не повинна перевищувати температуру довкілля більше ніж на 10°С. Після охолодження отриманий продукт подрібнюють на молоткових дробарках. У разі використання екструдатів для безпосередньої відгодівлі подрібнення не здійснюють. Крупність контролюють на просіювальних машинах (9) з набором сит, діаметр отворів яких забезпечує отримання крупки певного розміру. Прохід крізь сита повертають на екструдування, схід верхнього сита повертають на подрібнення, а сходом з нижнього сита отримують продукт, який можна використовувати, як безпосередньо для відгодівлі молоді коропа (зважування здійснюють на вагах (10)), так і при виробництві різноманітних кормових добавок і комбікормів.

Технологія виробництва комбікормів із введенням до їх складу розроблених екструдованих кормових сумішей наступна: кормові компоненти, що пройшли обробку на відповідних лініях, подають у наддозаторні бункери. Звідти підготовлену сировину подають у ваговий дозатор періодичної дії, де дозують у визначених даним рецептом співвідношеннях, віддозована суміш надходить у змішувач, де відбувається рівномірне змішування компонентів, потім, проходячи через магнітні колонки, розсипний комбікорм подається в бункери над гранулятором для подальшого гранулювання.

Розраховані рецепти комбікормів для різних видів риб. Введення екструдованих кормових сумішей з доданням насіння льону до складу комбікормів дозволяє частково зменшити вміст компонентів тваринного походження, забезпечивши раціон необхідною кількістю поживних, біологічно активних речовин та енергії. Проведено розрахунок очікуваних економічних показників та встановлено, що прибуток підприємства від виробництва 1 т комбікорму з використанням насіння льону складатиме 251,3 грн.

Висновки

На основі отриманих результатів теоретичних та експериментальних досліджень удосконалено технологію виробництва комбікормів для риби з використанням насіння льону. Основні результати проведених досліджень такі:

1. Аналіз літературних джерел показав доцільність і перспективність використання нетрадиційної сировини - нативного насіння льону для підвищення кормової, енергетичної та біологічної цінності кормових продуктів.

Встановлено, що основними перевагами насіння льону є значний вміст біологічно цінного білка, з високим вмістом легкозасвоюваних фракцій та жиру зі значним вмістом ессенціальних жирних кислот, що надають продуктам з його використанням підвищеної біологічної цінності. Проте наявність в насінні льону антипоживних речовин вказує на необхідність використання додаткових методів теплової обробки (зокрема екструзії) при використанні його в комбікормах для риби.

2. Визначено хімічний склад і біологічну цінність білка насіння льону різних сортів, які вирощуються на території України та проведено їх порівняльну характеристику. З'ясовано, що всі досліджувані зразки насіння льону мають високу біологічну цінність і є перспективною сировиною при виробництві комбікормів для риби. Для подальших досліджень обрано льон-довгунець сорту «Чарівний», оскільки він має найбільшу кількість білка (26 %), що є вирішальним при виборі кормової сировини та найменшу кількість жиру (22,3 %), тобто справляє найменш негативний вплив на процес екструдування в порівнянні з іншими сортами.

3. Для удосконалення технології виробництва комбікормів для риби вперше використано процес екструдування нативного насіння льону в суміші з подрібненим зерном злакових культур (пшениці, кукурудзи, ячменю).

4. Методами експериментально-статистичного моделювання технологічних процесів встановлено, що оптимальна кількість насіння льону для виробництва пшенично-льняної суміші становить 10 %, для кукурудзяно-ячмінно-льняної суміші цей показник складає 15 %.

5. Досліджено хімічний склад та встановлено, що введення насіння льону до складу сумішей дозволяє підвищити в них вміст білка та жиру для пшенично-льняної суміші на 8 % і 69 %, для кукурудзяно-ячмінно-льняної суміші - на 13 % і 60 % відповідно. Додавання насіння льону до складу зернових сумішей та подальше їх екструзійне оброблення дало змогу отримати екструдовані продукти з підвищеною, порівняно з контролем, енергетичною цінністю - 17,1 і 17,9 МДж/кг відповідно.

6. Встановлено, що білок отриманих екструдованих зернових сумішей характеризуються високою біологічною цінністю та практично повністю задовольняє потреби організму риби в незамінних амінокислотах. Отримані екструдровані продукти мають цінний жирнокислотний склад за рахунок наявності всіх есенціальних жирних кислот в кількості понад 50 %.

7. Визначено біохімічні зміни, які відбуваються під час екструзійної обробки зернових сумішей. Встановлено, що екструзійна обробка позитивно впливає на зміни вуглеводного комплексу отриманих продуктів - вміст крохмалю зменшується для пшенично-льняної суміші на 24 %, а для кукурудзяно-ячмінно-льняної - на 32 %. Масова частка декстринів та цукрів збільшується більше, ніж удвічі.

8. Вперше доведено, що екструдування сумішей дозволяє значно скоротити в них вміст синильної кислоти та зробити дані продукти безпечними для організму риби. Зменшення цього показника для пшенично-льняного продукту становить 53 %, а для кукурудзяно-ячмінно-льняного - 81 %, що повністю задовольняє вимоги нормативної документації.

9. Встановлено, що швидкість перетравлювання екструдованих продуктів, порівняно з необробленими, зростає для суміші пшениця-льон на 26 % (пепсинова стадія) і на 28 % (трипсинова стадія), а для суміші кукурудза-ячмінь-льон - на 14 % (пепсинова стадія) та на 11 % (трипсинова стадія).

10. Екструзійне оброблення дало можливість отримати плаваючі кормові продукти, які здатні триматися на поверхні води, зберігаючи свою форму понад 24 год. Крихкість отриманих продуктів знаходиться в допустимих межах і не перевищує 3 %. Встановлено, що додавання насіння льону зменшує цей показник для суміші пшениця-льон на 33 %, для кукурудзяно-ячмінно-льняної суміші - на 36 %. З'ясовано, що додавання насіння льону до складу сумішей також перешкоджає вимиванню (вилужуванню) поживних речовин з екструдатів і зменшує втрати сухих речовин під час перебування корму у воді.

11. Виявлено, що в процесі зберігання екструдованих сумішей понад 15 діб спостерігається значне збільшення кислотного та перекисного чисел жиру. Тому для подовження терміну зберігання до складу екструдованих сумішей рекомендовано вводити антиоксиданти. Визначено, що дослідні зразки протягом 30 діб зберігання за мікробіологічним показникам повністю відповідають допустимим нормам (не більше 5·10⁵ КУО/г).

12. Отримані результати визначення біохімічних та фізико-механічних властивостей екструдованих сумішей дозволили рекомендувати їх використання для безпосередньої відгодівлі риби при ставовій формі ведення рибного гоподрства, а також для виробництва повнораціонних комбікормів у індустріальній формі рибництва.

13. На основі визначеного хімічного складу екструдованих зернових сумішей розраховано рецепти повнораціонних комбікормів для різних видів риби. Так, в повнораціонні комбікорми для коропа можливо вводити до 43 % екструдату, в залежності від складу суміші та до 38 % - для форелі.

14. За результатами проведених досліджень розроблено і затверджено «Рекомендації по використанню насіння льону при виробництві комбікормів», які апробовано у виробничих умовах ТОВ «Завод гранульованих кормів» у м. Дніпропетровську. Проведено зоотехнічні дослідження з відгодівлі коропа комбікормами, виготовленими за розробленими рецептами у Придніпровському рибному господарстві. Отримано патент на корисну модель «Екструзійний кормовий продукт». Розраховано очікувані економічні показники при впровадженні удосконаленої технології та встановлено, що прибуток підприємства від виробництва 1 т комбікорму з насінням льону становитиме 251,3 грн.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1. Шаповаленко О. І. Насіння різних сортів льону як компонент для виробництва комбікормів / О. І. Шаповаленко, О. Ю. Супрун-Крестова, О. С. Павлюченко // Хранение и переработка зерна. - 2008. - № 6. - С. 44-45.

2. Екструдовані зернові суміші для відгодівлі риб / О. І. Шаповаленко, О. Ю. Супрун-Крестова, А. В. Шаран, Т. В. Корж, О. С. Павлюченко // Хранение и переработка зерна. - 2008. - № 10. - С. 74-76.

3. Оптимізація композиційної суміші з борошном льону та її властивості / О. І. Шаповаленко, Т. В. Корж, Т. І. Янюк, М. В. Тарасюк, О. С. Павлюченко // Наукові праці Національного університету харчових технологій. - 2008. - Ч. 2, № 25. - С. 6-8.

4. Нові види сировини при виробництві кормів для риб / О. І. Шаповаленко, А. В. Шаран, О. Ю. Супрун-Крестова, М. А. Перегуда, О. С. Павлюченко // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка. - Харків: ХНТУСГ ім. Петра Василенка, 2008. Вип. 74. - С. 243-248.

5. Дослідження впливу екструзійного оброблення на вуглеводневий комплекс зернових сумішей з насінням льону / О. І. Шаповаленко, М. А. Перегуда, О. С. Павлюченко, О. Ю. Супрун-Крестова, А. В. Шаран, А. В. Романовська // Хранение и переработка зерна. - 2009. - № 3. - С. 46 - 47.

6. Желтов Ю. А. Значення розробки державних стандартів України на комбікорми для вирощування різних видів риб у промисловому рибництві (на прикладі лососевих риб) / Ю. О. Желтов, О. С. Павлюченко, А. І. Дворецкий // Рибне господарство України. - 2009. - № 4 (63). - С. 65-67.

7. Ми вивчали, як змінюється мікрофлора екструдованих зернових сумішей з насінням льону під час зберігання / О. Шаповаленко, А. Шаран, Н. Грегірчак, О. Павлюченко, Ю. Желтов // Зерно і хліб. - 2009. - № 4. - С 51-52.

8. Пат. 40130 Україна, МПК⁹ А 23 К 1/16, А 23 К 1/14, А 23 К 1/20. Екструзійний кормовий продукт / Павлюченко О. С., Шаповаленко О. І., Шаран А. В., Супрун-Крестова О. Ю; заявник та власник патенту НУХТ. - № 200812659 ; заявл. 29.10.08 ; опубл. 25.03.09, Бюл. № 6.

9. Павлюченко О. С. Перспективи використання нетрадиційних видів зер-нової сировини / О. С. Павлюченко, Т. І. Янюк, О. І Шаповаленко // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXІ столітті: 73-я наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 23-24 квітня 2007 р.: матеріали конф. - К.: НУХТ, 2007. - Ч. 2. - С. 71.

10. Павлюченко О. С. Насіння льону як джерело рослинного харчового та кормового білка /О. С. Павлюченко, Т. І. Янюк, О. І. Шаповаленко // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXІ столітті: 74-а наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 21-22 квітня 2008 р.: матеріали конф. - К.: НУХТ, 2008. - С. 254.

11. Шаповаленко О. І. Перспективи використання насіння льону при виробництві кормів для риб / О. І. Шаповаленко, А. В. Шаран, О. С. Павлюченко // Інноваційні енерго- й ресурсозберігаючі технології та обладнання в хлібопекарській, кондитерській, макаронній, харчоконцентратній і зернопереробній галузях харчової промисловості: міжнар. наук.-практ. конф., 3-6 червня 2008 р.: тези доповідей. - К.: НУХТ, 2008. - С. 32.

12. Насіння льону як компонент зернових сумішей для відгодівлі коропових риб / О. І. Шаповаленко, А. В. Шаран, О. Ю. Супрун-Крестова, М. В. Перегуда, О. С. Павлюченко // Проблемы развития современных комбикормовых технологий : наук.-практ. конф. с международ. участием, посвящ. 115-летию со дня рожд. проф. Демидова П.Г., 26-27 июня 2008г.: материалы конф. - Одеса: ОНАХТ, 2008. - С. 74-80.

13. Кормова та біологічна цінність екструдованих сумішей злакових культур з додаванням насіння льону / О. С. Павлюченко, А. В. Шаран, О. І. Шаповаленко, Ю. А. Желтов // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXІ столітті: 75-я наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 13-14 квітня 2009 р.: тези доповідей. - К.: НУХТ, 2009. - С. 271.

Особистий внесок здобувача: проведення літературного пошуку та експериментальних досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації [1…7]; проведення патентного пошуку, розроблення патенту, підготовка матеріалів до патентування [8]; аналіз літературних джерел, проведення експериментальних досліджень, опрацювання і узагальнення експериментальних даних, підготовка матеріалів до публікації [9…13].

Анотація

Павлюченко О.С. Удосконалення технології виробництва комбікормів для риби з використанням насіння льону. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.01 - Зберігання і технологія переробки зерна, виготовлення зернових і хлібопекарських виробів та комбікормів. - Національний університет харчових технологій, Київ, 2009.

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню доцільності застосування насіння льону як концентрованого джерела білка та енергії у кормовиробництві та удосконаленню технології виробництва комбікормів з його використанням. У роботі досліджено хімічний склад і біологічну цінність основних сортів насіння льону, які вирощуються в Україні. Обґрунтовано доцільність використання насіння льону-довгунця сорту «Чарівний», який містить найбільшу кількість білка з високою біологічною цінністю, що є домінуючим при виборі кормової сировини. Встановлено необхідність використання екструзійного оброблення екструдованих зернових сумішей з доданням насіння льону. Досліджено вплив екструзійного оброблення на технологічні властивості, хімічний склад і біологічну цінність екструдованих зернових сумішей. Визначено відповідність якості отриманих екструдованих сумішей вимогам рибництва. Вивчено зміни якості екструдованих зернових сумішей у процесі зберігання. Розроблено нормативну документацію на одержану кормосуміш екструдовану. Науково обґрунтовано та удосконалено технологію виробництва комбікормів з використанням насіння льону. Розроблено та затверджено рекомендацію по використанню насіння льону у виробництві комбікормів. Дані рекомендації прийняті до впровадження на одному з підприємств галузі. Розраховані рецепти комбікормів для різних видів риб із введенням до їх складу екструдованих зернових сумішей з доданням насінням льону.

Ключові слова: насіння льону, зернові суміші, екструдування, кормова цінність, вимоги рибництва, технологія.

Аннотация

Павлюченко О.С. Усовершенствование технологии производства комбикормов для рыбы с использованием семян льна. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.01 - Хранение и технология переработки зерна, изготовление зерновых и хлебопекарных изделий и комбикормов. - Национальный университет пищевых технологий, Киев, 2009.

Диссертация посвящена научному обоснованию целесообразности использования семян льна в комбикормовом производстве как концентрированного источника белка и энергии и усовершенствованию технологии производства комбикормов с его использованием. Проведены исследования химического состава и биологической ценности основных сортов семян льна, которые выращиваются в Украине. Установлено, что исследуемые сорта содержат не только значительное количество жира (до 44,7 %), но и белка. Семена льна-долгунца сорта «Чарівний» содержат наибольшее количества белка (26 %), что есть решающим при выборе кормового сырья. Анализ аминокислотного состава белка исследуемых сортов свидетельствуют о том, что все сорта семян льна характеризуются высокой биологической ценностью, однако лимитирующими аминокислотами для всех образцов остаются лизин, цистин и лейцин.

Исследования содержания синильной кислоты подтвердили ее наличие в количестве 232 мг/кг, что указывает на необходимость применения тепловой обработки при подготовке семян льна к производству. Одним из наиболее прогрессивных методов тепловой обработки зернового сырья на сегодня есть его экструдирование. В результате проведенных экспериментов было установлено, что значительное содержание белка, жира, наличие твердой оболочки и отсутствие крахмала делают невозможным использование семян льна как самостоятельного сырья при производстве экструдатов.

Установлена целесообразность производства экструдированых зерновых смесей с использованием зернового сырья (пшеницы, ячменя, кукурузы) и семян льна. Получены уравнения регрессии для значений технологического показателя - плотность экструдата при экструдировании зерновых смесей, определены граничные уровни введения льна, влажности смесей, нагрузки на экструдер. Для пшенично-льняной смеси эти значения составляют: количество семян льна - 10 %, влажность смеси - 16 %, нагрузка на шнек экструдера - 4 условные единицы питателя; для кукурузно-ячменно-льняной смеси: количество льна - 15%, влажность смеси - 16 %, нагрузка на шнек экструдера - 4 у.е.п.

Исследованы химический состав, биологическая ценность зерновых смесей с введением семян льна и их изменения в процессе экструзионной обработки. Экспериментально подтверждено, что введение семян льна в состав зерновых смесей способствует улучшению химического состава полученных продуктов, а также повышению биологической ценности, не только за счет увеличения количества незаменимых аминокислот, но и за счет улучшения жирно-кислотного состава. Экструзионная обработка зерновых смесей с введением семян льна способствует получению продукта, безопасного в кормовом отношении. Так, содержание синильной кислоты в экструдированных зерновых смесях значительно меньше предельно допустимых норм (200 мг/кг).

Обогащенный химический состав, высокая кормовая ценность позволяют использовать полученные экструдированные зерновые смеси не только в составе комбикормов, но и для непосредственного откорма рыбы.

Установлено, что использование экструзионной обработки позволяет получить плавающие продукты с объемной массой < 520 кг/м³. Установлено, что экструдированные зерновые смеси после 180 мин пребывания в воде сохраняют свою форму, кроме того, все они способны держаться на поверхности воды более 24 часов.

Исходя из результатов проведенных исследований изменения качества экструдированных зерновых смесей в процессе хранения, установлено, что срок их хранения, с обеспечением нормированных показателей качества, должен составлять до 30 дней - для кукурузно-ячменно-льняной и до 15 дней - для пшенично-льняной смеси. Усовершенствована технология производства комбикормов для рыбы с использованием семян льна. Разработаны и утверждены рекомендации по использованию семян льна при производстве комбикормов. Данные рекомендации приняты к внедрению на одном из предприятий отрасли.

Рассчитаны рецепты полнорационных комбикормов для разных видов рыб с введением в их состав разработанных экструдированных зерновых смесей.

Ключевые слова: семена льна, зерновые смеси, экструдирование, кормовая ценность, требования рыбоводства, технология.

Annotation

Pavluchenko O. S. Technological improvement of aqua feed production using linen seeds. - Manuscript.

PhD in technical sciences thesis on specialty: 05.18.01 - Storage and technology of grain processing, production of grain and bakery products and feed-stuff. - National University of Food Technologies, Kyiv, 2009.

This thesis is made to prove from scientific point of view that it is reasonable to use linen seeds as a concentrated source of protein and energy in the process of aqua feed production as well as improvement of aqua feed production technology, including its usage. This work researches chemical content and biological value of linen seed cultivars being cultivated in Ukraine. It has been proved that it is worth to use the linen seeds of “Charivnyi” cultivar containing the most of protein with high biological value, which is the most important when selecting the base of feed-stuff. It has been established that is necessary to use extrusion treatment of extruded grain mixtures with addition of linen seeds. It has been researched the impact of extrusion treatment onto technological values, chemical content and biological value of extruded grain mixtures. It has been determined that the quality of produced extruded mixtures meets the requirements of fishery. It has been learned the changes of extruded grain mixtures quality during their storage. The standard documentation for produced extruded feed-stuff mixture was developed. The technology of feed-stuff production with use of linen seeds was scientifically proved and improved. The recommendations was developed and approved of how to use linen seeds in the process of feed-stuff production. These recommendations have been implemented at one enterprise in the industry. The formulas of feed-stuff with addition of linen seeds for various fish species have been developed.

Keywords: linen seeds, grain mixtures, extruding, feeding fish, fishery requirements, technology, feed.

Размещено на Allbest.ru