ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАВИТАЦИИ В КРЕСТЬЯНСКОМ ФЕРМЕРСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ «ЩЕПИЛОВА С. В.»
Научный руководитель: к. т.н., доцент
ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»
Хакасский филиал
Ранее мы уже сообщали о положительном опыте применения явления кавитации при приготовлении кормов в крестьянском фермерском хозяйстве «» с использованием кавитационного диспергатора, разработанного [1].
Кавитационный диспергатор – это принципиально новый вид оборудования. Он является последним достижением новой отрасли науки – физико-химической механики. В указанном оборудовании кавитационное поле создается при помощи эффектов гидродинамики в жидкой среде. В отличие от традиционных методов получения кавитационного поля с помощью ультразвуковых приборов, эти гидромашины позволяют получать кавитационное поле в любой жидкости, с различными физическими параметрами и с заданными частотными характеристиками. Это расширяет географию применения этих машин для использования в технологических процессах сельскохозяйственного производства.
Напомним, что кавитацией называется образование разрывов сплошности жидкости в результате местного понижения давления. Если понижение давления происходит вследствие возникновения больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости, то кавитация называется гидродинамической, а если вследствие прохождения в жидкости акустических волн, то акустической.
Наличие кавитации неблагоприятно сказывается на работе гидравлических машин, турбин, насосов, судовых гребных винтов и заставляет принимать меры к ее избеганию. В тоже время происходящие при кавитации разрушения очень часто используют для ускорения различных технологических процессов.
Так, в диспергаторе конструкции кормовые компоненты под воздействием кавитации измельчаются на внутриклеточном уровне, а также нагреваются (в зависимости от необходимости – до степени пастеризации или стерилизации). В результате кавитационной обработки улучшаются химико-биологические свойства корма. При этом кавитация не разрушает саму установку. Весьма важная особенность кавитационной обработки заключается в том, что кормовая смесь в результате приобретает гомогенно-влажную форму (влажность 68-72 %) – наиболее оптимальную для пищеварения животного.
Нашими наблюдениями выявлено значительное положительное влияние кавитационной обработки корма на повышение продуктивных и репродуктивных показателей поголовья, улучшение качества готовой продукции при одновременном существенном снижении ее себестоимости.
Вышеуказанные уникальные свойства диспергатора натолкнули на мысль расширить область применения данного оборудования в условиях хозяйства. Анализ многочисленных литературных источников позволил определиться с рядом этих новых направлений, а именно:
1. Пастеризация молока.
2. Переработка птичьего помета и навоза крупного рогатого скота и свиней в жидкое удобрение с уничтожением гельминтов и их яиц, семян сорняков и патогенных микроорганизмов (дезинтеграция + пастеризация).
Что касается первого направления, то его эффективность и целесообразность можно подтвердить исследованиями, которые были осуществлены кафедрой «Технология молока и молочных продуктов» МГУПБ совместно с НПП -С» по влиянию кавитационного воздействия на молочное сырье, используемое в производстве творога и сыра.
Были исследованы состав и свойства молочной смеси до и после кавитационной обработки, а также состав и свойства готового продукта сразу после получения и в процессе хранения. По органолептическим показателям молочная смесь после кавитационной обработки не отличалась от молочной смеси до обработки: вкус и запах – чистый, без посторонних запахов и привкусов; консистенция – однородная жидкость без осадка и хлопьев; цвет – белый. После кавитационной обработки в молочной смеси отмечено незначительное повышение массовой доли сухих веществ, массовой доли жира, плотности, титруемой кислотности. Результаты исследований микробиологических показателей молочной смеси до и после кавитационной обработки показали соответствие показателей требованиям стандартов на молочное сырье. Микроскопирование образцов молочной смеси до и после кавитационной обработки не выявило различий в размере жировых шариков и их распределении в продукте.
Таким образом, кавитационная обработка молока в хозяйстве позволит производить его пастеризацию без ухудшения свойств, но с меньшими затратами.
Исследованиями также доказана возможность получения органического удобрения на базе кавитационного диспергатора.
При получении жидкого органического удобрения навоз или помёт при влажности 70-90 % пропускается через комплект оборудования на базе кавитационного измельчителя с герметичной ёмкостью. В результате уничтожаются гельминты и их яйца, семена сорняков и патогенных микроорганизмов (дезинтеграция + пастеризация). Сразу же после обработки удобрение можно вносить на поля. К такому удобрению можно добавлять предварительно измельчённые и затем пропущенные через кавитатор солому, кочерыжки, початки кукурузы, опилки деревьев лиственных пород и другую «органику», имеющуюся в хозяйстве.
Для получения удобрений в сухом виде их необходимо высушить при невысокой температуре (т. к. в аппарате произошло уничтожение гельминтов и их яиц, семян сорняков и патогенных микроорганизмов) на любой низкотемпературной сушильной установке. При этом не нужно использовать дорогие и энергоёмкие сушильные установки высокотемпературной сушки. Можно использовать самые простые и дешевые низкотемпературные установки разной конструкции и использующие разные виды энергии в зависимости от имеющихся в хозяйстве возможностей (электричество, газ, торф, помет, солому дрова и т. п.).
Смесь глауконитового песка и цеолита с высоким содержанием клиноптилолита позволяет полностью удалить неприятный запах помёта и навоза и сохраняет в их составе азот в аммиачной форме. Такое удобрение имеет пролонгированное действие и является почвообразующим. Можно использовать и другие алюмосиликаты, а также диатомит и т. д.
Способ приготовления. Пропускают навоз или помёт через кавитатор с герметичной ёмкостью. В аппарате происходит уничтожение гельминтов и их яиц, семян сорняков и патогенных микроорганизмов (дезинтеграция + пастеризация). Добавляют указанную смесь. Готовое органно-минеральное удобрение можно вносить на поля сразу во влажном виде или перед внесением смешивать с предварительно измельчёнными и затем пропущенными через кавитатор соломой, кочерыжками, початками кукурузы, опилками лиственных пород и другой «органикой».
Таким образом, обобщая собственный опыт применения кавитационного деспиргатора в крестьянском хозяйстве, планируется уже в ближайшем будущем апробировать его для реализации указанных направлений.
В заключении следует сказать, что перечень возможностей эффективного применения указанного оборудования постоянно расширяется. Накоплен необходимый опыт для отработки и внедрения новых технологий, подготовлена опытно-производственная и лабораторная база. Изготовление кавитационных аппаратов разных модификаций для решения конкретных технологических задач и изготовление на его основе технологических линий осуществляется на машиностроительных предприятий России. С учетом этого будет и расширяться область применения данного оборудования в условиях хозяйства.
Литература
1. Щепилова, технология и оборудование для кормления животных в крестьянском фермерском хозяйстве «» / // Студенческая наука - взгляд в будущее : мат-лы Всерос. студ. науч. конф., посвящ. 60-летию КрасГАУ. Часть 4 / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2012. - С.275-277.
