Рекомендации по применению оперативного инструментального контроля при заготовке и хранении сочных кормов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рекомендации по применению оперативного инструментального контроля при заготовке и хранении сочных кормов

Главнейшее звено в системе мер по созданию прочной кормовой базы скотоводства - производство консервированных кормов. Этот вывод связан с тем, что сам процесс консервирования растительной массы, как способ приготовления из нее корма, обеспечивающего использование в течение длительного периода времени, полностью механизирован и надежен.

Однако на практике же из-за несоблюдения требований технологии, возможно и от неблагоприятных погодных условий, надежность может не обеспечиваться, теряется большое количество питательных веществ, а заготовленный корм получается низкого качества. В этих условиях для уменьшения экономического ущерба возрастает роль оперативного контроля технологического процесса кормопроизводства, выполняемого для своевременного принятия соответствующих управленческих решений.

Жизненный цикл консервированного сочного корма растительного происхождения длится, как правило, не более года и состоит их стадий: выращивание, заготовки, приготовления (ферментации), хранения и потребления (утилизации). Каждая стадия на практике выполняется по техническому регламенту для соответствующей технологии, в которой должны найти применение методы контроля. С точки зрения теории управления процессы стадий выращивания и заготовки можно отнести к управляемым процессам, что нельзя утверждать относительно процессов стадий приготовления и хранения. Для управляемых процессов в качестве управленческих решений может выступать применение того или иного управляющего воздействия на технологический процесс, выполняемого в том числе с помощью обратной связи. Для неуправляемых процессов - решение об экстренном окончании процесса для минимизации возможного экономического ущерба.

Рассмотрение проблемы использования инструментального контроля в производстве кормов проводится в данной статье применительно к наиболее распространенным технологиям:

- используемым в течение многих десятилетий, глубоко исследованным и ставших классическими;

- новым, заимствованным за рубежом, с применением пленки в качестве материала упаковки.

Под оперативным контролем понимается определение параметров кормов на всех стадиях производства, включая заготовку, приготовление и хранение сочных кормов, непосредственно в поле и хранилище без отбора проб для проведения лабораторных анализов. Общий подход к технологическим процессам кормопроизводства с позиций управляемости обосновывает целесообразность введения оперативного инструментального контроля и необходимость разработки данных рекомендаций.

Оперативный инструментальный контроль при заготовке и хранении сочных кормов.

Конечным этапом получения сочных кормов является их надлежащее консервирование (приготовление, ферментация), являющееся неуправляемым процессом, происходящим согласно микробиологическим законам с начальными условиями, созданными при заготовке и закладке. Именно этот момент и определяет качество готового кормового продукта, его питательность и продуктивные свойства.

Известно [1], что сущность общего процесса биологического консервирования состоит во взаимодействии подкисления и физиологической сухости и определяется последовательным во времени прохождением следующих стадий: возникновение анаэробной среды с антимикробными выделениями растений и создание баланса между количеством молочной кислоты, продуцированной молочнокислыми бактериями, и физиологической сухостью среды. При герметичном консервировании со временем наступает баланс, зависящий от многих параметров, в число которых входит: влажность, размер частиц и биохимический состав субстрата, плотность прессования и т.д.

Выполнить условия для успешного окончания естественного консервирования практически невозможно по причине изменчивости погоды или технологических ошибок в уборочном и заготовительном циклах, растягивающих процесс ферментации по времени.

При неблагоприятных погодных условиях и с целью снижения потерь питательной ценности кормов заготовку рекомендуются вести с применением консервантов. Эти препараты отличаются между собой физической формой, видовым составом штаммов, нормами введения в силосуемую массу и стоимостью. Как при естественном консервировании, так и при консервировании с добавками ферментация растительного субстрата выполняется согласно начальным условиям и биохимическим законам и протекает успешно, если эти условия близки к оптимальным. Добавление заквасок производится с целью, чтобы сдвинуть начальные условия в благоприятную сторону.

При анализе научных источников по технологиям заготовки и хранения сочных кормов установлено, что в число оперативных параметров инструментального контроля, целью которого является повышение качества и сокращение потерь с помощью своевременного прогноза наступления порчи корма, следует включить 4 параметра: влажность, температуру, кислотность (рН) и содержание компонентов газа (кислорода и углекислого газа) под пленкой укрытия или упаковки. При этом газовый состав измеряется для контроля за соблюдением анаэробных условий хранения.

На стадии заготовки контроль должен позволять выработать управляющие регулирующие воздействия с целью оптимизации начальных условий выполнения процесса ферментации.

На стадии ферментации инструментальный мониторинг может быть направлен только на измерение параметров процесса: влажности, температуры, рН и содержания о2 и со2 (для определения качества анаэробных условий) и слежение за динамикой ферментации для определения срока ее окончания.

Поскольку в новых европейских технологиях заготовки и хранения сочных кормов в рукавах и рулонах в пленочной упаковке процесс ферментации протекает аналогично классическим технологиям, сделанные здесь выводы являются общими.

Смена фаз биологического консервирования при силосовании и сенажировании происходит по единому сценарию, хотя каждое имеет свою специфику.

В стадии ферментации технологического процесса силосования выделяются фазы: респираторная фаза, ферментационная фаза, фаза стабильности.

Окончание процесса ферментации (перехода к стадии стабильности) и наступление фазы начала стабилизации при силосовании можно определить по времени, когда приращение контролируемой величины рН двух последовательных измерений становятся небольшим. Поэтому в процессе контроля динамики ферментации предлагается последовательно вычислять приращения рН, как разности двух последовательных измерений. Если разность становится меньше порога разрешения рН-метра в 0,2рН, то считается, что наступила фаза стабилизации, в противном случае делают следующий по времени замер и так до выполнения приведенного условия, означающего наступления стабилизации. В фазе стабилизации уже можно провести измерения для оценки срока сохранности корма.

Другим фактором, влияющим на стабильность силоса, является скорость наступления анаэробных условий в респираторной фазе. Установлено, что уменьшить до приемлемых величин аэробную порчу и вторичную ферментацию в силосе из провяленных трав (влажность, W, больше 70%), можно при условии быстрого подкисления массы до рН=4,3 и ниже в течение трёх-пяти суток и стабилизации корма в анаэробных условиях в течение первых 5-10 суток силосования.

Таким образом, чтобы прогнозировать сохранность нужно проследить за динамикой первой и второй фаз процесса ферментации, т.е. проводить пилотный контроль брожения. Для этого желательно наблюдать за изменением рН через день в первые 4-5 дней после закладки и реже дальше в течение 10 дней и еще реже в течение до 50 дней (если стабилизация в течение 10 дней не наступила). С целью экономии можно первое измерение провести через 10 дней после закладки, а повторные через 5 дней после первого до наступления стабильности.

Для создания оптимальных условий протекания стадии ферментации необходимо при закладке установить требуемые пропорции между существенными параметрами силосуемого корма, которыми являются: средняя влажность, величина измельчения, плотность. Эти требуемые пропорции зависят от вида силосуемого кормового материала. Необходимые пропорции определяются по таблицам, приводимым в справочной литературе по кормопроизводству.

Средняя влажность может быть вычислена усреднением измеренной влажности материала в тележках, уже заложенных на хранение. Процесс закладки на силосование, длящийся в течение достаточно длительного времени, для оптимизации параметров можно сделать регулируемым.

Из трех, указанных параметров можно считать регулирующими воздействиями на ход процесса ферментации практически только два: среднюю влажность и плотность. Хотя между ними имеется некоторая взаимосвязь, т.к. плотность частично зависит от влажности. Третий параметр (длина резки субстрата) являющимся зависимым параметром, определяющим плотность, наряду с давлением на корм хранилище, например, задаваемым весом тракторов при трамбовке.

При коррекции начальных условий по влажности ферментации при закладке нужно стремиться к достижению средней влажности оптимальной величины путем изменения влажности материала следующих по очереди закладываемых тележек. Растения с влажностью выше 70% предварительно перед погрузкой в тележку провяливают в поле или смешивают с соломенной сечкой в количестве 15-20% по массе для того, чтобы влажность смеси составляла около 65-70%. Таким образом, замыкается регулирующая процесс управления начальными условиями ферментации обратная связь. В качестве регулирующего воздействия можно также использовать плотность прессования (трамбовки), изменяя длину резки и давление.

Стадия ферментации для исключения нежелательных процессов должна проходить в анаэробных условиях. Первая фаза ферментации (респираторная фаза) начинает выполняться уже при закладке в хранилище и прессовании (трамбовки) первого слоя корма и длится для первого слоя в течение 3-4 часов. Чтобы кислород воздуха глубоко не проникал в слой, где условия близки к анаэробным, рекомендуется каждый день наращивать по высоте объем корма на величину не менее 80 см. Углекислый газ начинает накапливаться внутри еще незакрытой массы корма. После укрытия в течение времени хранения под пленкой отмечается небольшие изменения концентрации, которая изменяется приблизительно в пределах от 40 до 22%, уменьшаясь с увеличением времени [3]. Содержание кислорода резко уменьшается в первые часы после начала трамбовки, стабилизируясь под пленкой на уровне меньшем 1,5 - 2,0% приблизительно на четвертые сутки. Возникновение анаэробных условий и их качество можно практически контролировать измерением содержания кислорода О2 и углекислого газа СО2 в пространстве под пленкой периодически сразу после закладки и герметизации хранилища. В простом случае (в целях экономии стоимости средств контроля) достаточно использовать только анализатор кислорода. В силосном газе его содержания должно быть меньше 2%. При содержании кислорода больше 2% анаэробные условия считаются нарушенными, что влечет образование масляной кислоты.

В течение всего времени хранения периодически контролируется температура, рН и герметичность визуально или газоанализаторами кислорода. За две недели до начала скармливания производят взятие пробы для лабораторного анализа по ОСТ 10202-97. Во время отбора силоса контролируется только температура в слое на расстоянии 0,5 м. от торца среза.

Сенаж считается традиционно капризным кормом, потому что при его производстве надо весьма тщательно, скрупулезно соблюдать технологию. Потери количества и качества происходят почти на всех этапах: в поле при затягивании процесса подвяливания; при недостаточном уплотнении сенажа в траншее; из-за неполной герметизации; потерям при выемке и раздаче корма. Суммарные потери составляют более 20-25% от заготовленного корма.

Поскольку молочнокислое брожение в сенажной массе протекает медленнее, чем в силосе, то в нем больше сохраняется сахаров и меньше накапливается органических кислот.

В технологическом процессе производства сенажа различают те же стадии, что и в приготовлении силоса. Ввиду того, что закладка (загрузка) зеленой массы в хранилище производится в течение 3-4 суток, в процесс закладки на консервацию и хранение можно сделать управляемым. Для стабилизации средней влажности и плотности в хранилище (как в технологии производства силоса) также можно организовать выработку управляющих воздействий на влажность закладываемых порций (массы зеленого субстрата в тележках) путем изменения времени подвяливания травы в поле.

Температуру субстрата в технологиях производства сочных кормов рекомендуют измерять на стадии заготовки [5].

Ее следует рассматривать как комплексный параметр, определяющий условия биологического консервирования.

Температуру рекомендуется измерять при загрузке ежедневно три раза в день, затем ежедневно в первые две - три недели хранения, а позже - не реже одного раза в неделю. По данным температурных измерений контролируется качество начала фазы ферментации. Если в течение дня наблюдается тренд роста нагрева субстрата выше 37°С, то необходимо откорректировать условия закладки. Тренд может вызываться превышением текущей средней влажности, требуемой величины.

Комплексным показателем нормальных условий и соблюдения технологии закладки силоса и сенажа служит максимальная температура в уплотнённом слое, которая не должна превышать +37°С. В случае повышения этой температуры в слое выше +37°С необходимо срочно усилить трамбовку и снизить влажность порций корма в тележках.

При сенажировании расчетная средняя влажность субстрата в хранилище принимается близкой к 50%. Если растения пересушены и не уплотняются, а расчетная плотность корма в траншее ниже требуемой, нужно заложить свежескошенную траву слоем 25-30 см, чтобы прекратить проникновение воздуха в нижние слои и ускорить заполнение траншеи, смешивая пересушенную траву с свежескошенной.

Относительная влажность трав для заготовки сенажа перед закладкой на хранение должна составлять 45 - 55%. При сенажировании все процессы брожения идут медленнее, чем при силосовании, ограничивается развитие и молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты. Стадия ферментации при сенажировании также выполняется в анаэробных условиях, создаваемых закладкой субстрата с влажностью 45-55%, по окончании которой образуется небольшое количество молочной кислоты, а стабильность консервации определяется установлением биологической сухости среды. Кислотность (рН) сенажа после завершения процесса ферментации находится в пределах 4,5 - 5,9.

Деление на фазы в стадии ферментации в теории сенажирования не используется, хотя фактически происходят процессы создания анаэробных условий за счет дыхания растений, ферментации и установления стабильности. Понятия динамики ферментации в этой теории также не вводится.

Предположительно можно считать временем установления стабильности срок в три-четыре недели от начала закладки сенажа на хранение. По истечении этого времени можно приступить к выполнению контроля оперативных параметров для оценки сохранности корма.

Применение результатов контроля для определения сохранности корма.

Рассмотрим вопрос прогнозирования сохранности кормов с введением критерия сохранности, вычисляемого по результатам оперативного инструментального контроля, что позволяет оперативно планировать потребление кормов для сокращения потерь от порчи.

Ввиду того, что однопараметрический контроль качества и сохранности силоса только по величине кислотности не лишен недостатков и противоречив, предложено использовать двухпараметрическую процедуру контроля по содержанию сухого вещества СВ=100-W и величины рН [4]. По методике предложенной Ф. Вайсбах прямая определяемая формулой:

рН = 0,0257*СВ+3,71. (1)

делит плоскость в координатах (рН, СВ) на две части. Выше прямой находится зона рискованного консервирования, ниже - устойчивого.

Отображая на плоскости точку с координатами равными значениям содержания сухого вещества и уровня рН, по расположению точки относительно прямой можно судить о сохранности корма. Корма, с параметрами находящимися выше прямой, должны быть скормлены как можно быстрее, поскольку в них не остановлены процессы разрушения питательных веществ и со временем они подвергаются порче. Корма с параметрами ниже прямой - хорошо сохраняются, однако это не всегда означает, что они хорошего качества. Если параметры корма такие, что соответствующая им точка находится в нижней полуплоскости и расстояние до прямой «идеального корма» велико, то корм может быть кислым, с большим содержанием уксусной кислоты и плохо поедаться.

Описанная процедура для приближенной оценки сохранности по расположению точки, соответствующей рН и содержанию сухого вещества (СВ) в корме, подходит для любого вида сочного корма, как силоса, так и сенажа. Только для первого вида она дает более точный результат. Для комплексной оценки сохранности можно предложить использовать один параметр, D-расстояние от соответствующей точки (рН, СВ), равное длине отрезка перпендикуляра, опущенного из точки с измеренными параметрами рН, СВ корма на прямую Ф. Вайсбаха (рис. 1). На рис. 1 изображены отрезки перпендикуляров 1, 2 и 3 соответствующие трем случаям: корм с плохой сохранностью (А) и корма с хорошей сохранностью (В и С). При этом корм B худшего качества, чем корм C.

В качестве комплексного критерия сохранности предлагается использовать критерий следующего вида:

, (2)

где - относительное содержание сухого вещества в корме.

консервированный корм растительный контроль

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пример расположение точек, соответствующих рН и содержанию сухого вещества (СВ) в различных партиях сочного корма, относительно прямой Ф. Вайсбаха

Для определения полуплоскости, в которой располагается точка, нужно решить неравенство:

. (3)

Если неравенство выполняется, это означает, что точка располагается в верхней полуплоскости, что соответствует плохой сохранности корма, порча наступает тем быстрее, чем больше расстояние . Очевидно, что при равенстве, точка располагается на прямой, что соответствует идеальному случаю - корм идеален по качеству и хорошо сохраняется. Наконец, при невыполнении условия (3), корм хорошо сохраняется.

На практике для проверки выводов сделанных с помощью оценки сохранности по результатам оперативного инструментального контроля можно использовать тест-контроль степени развития вторичной ферментации [3].

Поскольку скорость развития вторичной ферментации может считаться критерием сохранности корма, наблюдая нарастание кислотности в отобранной пробе корма или его выжимке можно сделать заключение о сохранности. Если уже в течение нескольких первых часов после взятия пробы и проведения теста, рН резко нарастает, то такой хранящийся корм будет подвержен быстрой порче.

Планируя потребления заготовленных партий корма по данным измерений рН, СВ, и по результатам тест-контроля можно сократить потери от порчи корма, произведенного вследствие различных негативных факторов с нарушением технологий. Окончательную оценку качества корма дают, естественно, только лабораторные исследования содержания отобранной средней пробы.

Проведенный анализ применения оперативного инструментального контроля для повышения качества и определения сохранности сочных кормов позволяет разработать и предложить «Регламент выполнения оперативного мониторинга при производстве силоса и сенажа, в том числе при рукавной и рулонно-пленочной технологиях заготовки и хранения кормов» (таблицы 1-3). Регламент представлен в форме таблиц, где по вертикали в строках расположены стадии технологического процесса. По горизонтали в столбцах выделены наиболее существенные признаки измерительного процесса: контролируемый параметр, частота (период) контроля, оптимальное значение контролируемого параметра и возможные воздействия на ход технологического процесса по результатам контроля. Предложенный регламент обеспечен средствами контроля - приборами для выполнения мониторинга при производстве сочных кормов (таблица 5).

В разработанном проекте рекомендаций приведены обоснования основных характеристик оперативного инструментального контроля, проанализирована обеспеченность его приборами и представлены регламенты проведения измерений по стадиям технологического процесса заготовки и хранения силоса в траншеях и рукавах, сенажа в траншеях и рулонах с упаковкой в стрейч пленку.

Сделан вывод об актуальности разработки полевого прибора для оперативного контроля кислотности и температуры сочных кормов с компьютерной обработкой результатов измерений (сохранение в памяти, статистическая обработка и определение динамики изменения), чтобы повысить надежность и уменьшить трудоемкость применения метода прогноза сохранности корма в сельском хозяйстве.

Предполагается в 2012 г. провести производственную проверку разработанного проекта рекомендаций.

Список литературы

1. Зафрен С.Я. Технология приготовления кормов. - М., Колос, 1977.

2. Надальяк Е.А., Заболотнов В.Б. и др. Газовый состав сенажа, заложенного в облицованные траншеи. - Бюллетень ВНИИ физиологии, биохимии и питания с.х. животных. - 1972, вып. 3.

3. Ю.А. Победнов. Факторы и приемы, обуславливающие стабильность силоса из провяленных трав при хранении и выемке. «Адаптивное кормопроизводство», №2 (6), 2011 г.

4. Носов И.М. Сохранность кормов. http://www. lallemand. ru.

5. НТП АПК 1.10.11.001-00 Нормы технологического проектирования хранилищ силоса и сенажа

Размещено на Allbest.ru