Способ создания анаэробной среды в сенаже, уложенном в полиэтиленовые рукава, и устройство для его осуществления

Изображения

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам уборки сельскохозяйственных культур. Способ включает заполнение измельченной провяленной травяной массой рукава из синтетической пленки, уплотнение загруженной массы в процессе заполнения, герметизацию заполненного рукава и откачку воздуха из него вакуум-насосом через гофрированную полиэтиленовую трубу с перфорацией, уложенную в рукав при загрузке. Объем откачки воздуха определяется фазовым состоянием травяной массы. В результате разницы между атмосферным и остаточным давлением в рукаве после откачки воздуха происходит дополнительное уплотнение массы, снижение содержания воздуха в ней и создается анаэробная среда, препятствующая развитию плесневых грибов. Техническим результатом изобретения является снижение потерь корма и повышение его питательной ценности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к кормопроизводству, а именно к технологии заготовки травяных кормов.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - снижение потерь корма и повышение его питательной ценности.

Согласно изобретению заявляемый способ включает загрузку измельченной провяленной массы трав в рукав из синтетической пленки прессом-уплотнителем и устройство для откачки воздуха из рукава после его загрузки и герметизации, состоящего из гибкой перфорированной полиэтиленовой трубы (дренажной), уложенной на дне рукава или сбоку, вакуум-насоса и запорной арматуры.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Сенаж - это корм, приготовленный из трав, убранных в ранние фазы вегетации, провяленных до влажности от 40 до 60% и сохраненный в анаэробных условиях (Стандарт отрасли 10201-97. Сенаж. Технические условия. М.: Минсельхоз России. 1997). Приготовление сенажа из трав проводится путем их скашивания в валки, провяливания, подборки валков с одновременным измельчением и погрузкой в транспортные средства, перевозки к месту укладки в хранилища вертикального (сенажные башни) и горизонтального (траншеи, полиэтиленовые рукава) типа.

После укладки измельченной травяной массы в хранилище в ней идут сложные процессы, вызванные наличием эпифитной микрофлоры. Между влажностью исходного растительного сырья и «сосущей силой» микроорганизмов существует определенная связь. Так при влажности растений 60% водоудерживающая сила клеток равна 3,0-3,8 МПа; при 50% - 5,0-5,5; при 40% - 7,0-7,2; при 15% - 25-30 МПа. Максимальная «сосущая сила» большинства бактерий равна 5,0-5,5 МПа, плесневых грибов 22,0-29,5 (Асонов Н.Р. Микробиология [Текст]: учебник / Н.Р.Асонов. - М.: Колос, Колос-Пресс, 2002. С.276-277). Повышенное осмотическое давление в растительных клетках провяленной до 50-60% травяной массы угнетает размножение плесневых грибов, которые являются облигатными аэробами и в уплотненной массе не могут размножаться. Таким образом, основным условием сохранения сенажа является создание анаэробных условий.

Анаэробные условия в уложенной на хранение растительной массе достигаются ее измельчением и удалением воздуха. Известно использование газов (природного, двуокиси углерода) для создания анаэробной (бескислородной) среды за счет вытеснения воздуха из травяной массы (SU 1037905 А, 30.08.1983; SU 1126274 А, 30.11.1984; SU 1789182 A1, 23.01.1993). Однако оно не нашло широкого применения в практике кормопроизводства из-за высокой стоимости, поскольку требуется дополнительное оборудование и материальные ресурсы.

Известен способ уплотнения листостебельчатых кормов и устройство для его осуществления, включающий послойную укладку измельченной зеленой массы и многократное приложение к каждому верхнему слою механической (динамической) нагрузки, создание разрежения воздуха и поддержание его в процессе приложения нагрузки (SU 1709979 A1, 07.02.1992). Однако применение такого способа не обеспечивает надлежащее создание анаэробной среды. В данном случае при проходе трактора из всей толщи уложенной в хранилище массы выдавливается воздух, а после снятия нагрузки в процессе восстановления деформаций он снова туда всасывается. Процесс носит циклический характер. Удаление воздуха путем создания разрежения при динамической нагрузке (уплотнение трактором) в течение ее приложения не предотвращает проявления восстанавливающихся деформаций и всасывания воздуха в уложенную травяную массу.

Наиболее близким решением к заявляемому является изобретение по патенту WO 2007/090367 от 16.08.2007, в котором анаэробная среда создается в хранилище с переменной емкостью. Недостатками данного изобретения является отсутствие учета основных характеристик травяной массы для получения сенажа, т.е. количества (долей) сухого вещества, воды и воздуха в ней.

В последнее время все большее распространение получает заготовка сенажа в рукавах из полиэтиленовой пленки диаметром от 1,50 до 4,20 м и длиной от 30 до 150 м (Технология силосования в пленочных рукавах от А до Я. ООО «АГ БАГ Руссланд». М., 12308, а/я 12). При таком способе в уложенной на хранение с определенной плотностью травяной массе не наблюдается восстанавливающихся деформаций, а благодаря герметичности пленочного хранилища объем воздуха в корме остается стабильным, но довольно значительным и зависит от влажности и плотности укладки травяной массы.

Доля воздуха в единице объема травяной массы определяют по формуле:

где ф3 - доля воздуха в единице объема;

ф1 - доля сухого вещества в единице объема в плотном состоянии без учета пор;

ф2 - доля воды в единице объема, равная W·S:100;

W - влажность травяной массы на сухое вещество, в %;

S - плотность уложенной на хранение травяной массы, т/м3;

Sd - плотность сухого вещества травяной массы, Sd=S:(1+W:100), т/м 3;

Ss - плотность частиц твердой фазы (сухого вещества) травяной массы, принимаемая равной 1,55 т/м3 (по целлюлозе);

100 - коэффициент пересчета.

При содержании сухого вещества в травяной массе выше 40% (при W<60%) возникают проблемы с ее уплотнением и образуются прерывистые выпуклости и утолщения рукавов.

В таблице приведены расчетные данные доли сухого вещества, воды и воздуха в единице объема травяной массы в зависимости от ее влажности и плотности укладки в полиэтиленовый рукав.

При влажности уложенной в хранилище травяной массы менее 60%, даже при максимальных значениях плотности по применяемым технологиям приготовления сенажа, в ней остается значительное количество воздуха, что дает возможность размножаться плесневым грибам, а при влажности от 50 до 60% всем группам микроорганизмов. Развитие последних приводит к разогреванию травяной массы, «сгоранию» питательных веществ в размере до 20% и снижению энергетической ценности корма.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы обеспечить анаэробную среду в травяной массе, уложенной в полиэтиленовый рукав, в течение короткого промежутка времени удалением воздуха из нее за счет разрежения 0,03-0,05 МПа.

Поставленная задача решается следующим образом. Измельченную провяленную до влажности от 40 до 60% (в расчете на сухое вещество) травяную массу укладывают в полиэтиленовый рукав с перфорированной трубой с одновременным уплотнением прессом-уплотнителем, а после загрузки и отсоединения пресса-уплотнителя герметизируют хранилище и включают вакуум-насос для разрежения воздуха внутри рукава через перфорированную дренажную трубу.

На фигуре 1 показано устройство для создания анаэробной среды в сенаже, уложенном в полиэтиленовые рукава (вид в профиль).

На фигуре 2 - то же (вид в плане).

Устройство для разрежения (откачки) воздуха представляет собой дренажную полиэтиленовую перфорированную трубу диаметром 50 мм 1, уложенную в полиэтиленовый рукав 2, один конец которого (без перфорации) через герметичный фланец 3 выведен за пределы рукава и соединен с патрубком 4, имеющим запорный вентиль 5 и штуцер 6 для подключения к вакуум-насосу 7 (фиг.1-2). После откачки воздуха вентиль закрывают и отсоединяют вакуум-насос.

В результате откачки воздуха происходит уплотнение травяной массы под действием давления, равного разности между атмосферным давлением и давлением в массе, достигнутом разрежением. Процесс уплотнения аналогичен приложению статической нагрузки, когда масса практически мгновенно сжимается на некоторую величину и протекает с постепенно затухающей интенсивностью в течение длительного промежутка времени (деформация ползучести) с наличием остаточного объема воздуха.

Объем воздуха в уложенной в рукав массе после герметизации:

где ф3 - доля воздуха в единице объема травяной массы (табл.) определяется по формуле (1);

D - диаметр полиэтиленового рукава, м;

L - длина полиэтиленового рукава, м;

=3,14 - постоянное число.

Остаточный объем воздуха в рукаве после его откачки:

Время работы ваккум-насоса t, в час, определяется по формуле:

где n - производительность вакуум-насоса, м3/час.

Если герметизация рукава обеспечена, то разуплотнения не происходит, а наоборот, деформация уплотнения продолжается и после прекращения откачки воздуха за счет ползучести, но она незначительна. Если же случаются повреждения рукава, то деформации восстановятся, а место повреждений легко определяется по местным деформациям рукава (вздутиям). Ликвидируют их путем заклеивания повреждений, а при необходимости и дополнительной откачкой воздуха. Предлагаемый способ практически обеспечивает бескислородную среду в травяной массе, что инициирует процесс молочнокислого брожения, предотвращает развитие плесневых грибов (Асонов Н.Р. Микробиология [Текст]: учебник / Н.Р.Асонов. - М.: Колос, Колос-Пресс, 2002. С.276-277), повышая качество корма и снижая потери питательных веществ от «сгорания» на 10-15%.

Формула изобретения

1. Способ создания анаэробной среды в сенаже, уложенном в полиэтиленовые рукава, включающий измельчение травяной массы, загрузку ее и уплотнение прессом-уплотнителем, отличающийся тем, что удаление воздуха обеспечивается разностью между атмосферным давлением и давлением в массе, достигнутым разрежением воздуха в рукаве в течение расчетного времени, причем объем откачки воздуха определяется по фазовому состоянию травяной массы, уложенной на хранение.

2. Способ создания анаэробной среды в сенаже по п.1, отличающийся тем, что долю воздуха в единице объема травяной массы определяют по формуле: где ф3 - доля воздуха в единице объема; ф1 - доля сухого вещества в единице объема в плотном состоянии без учета пор;ф2 - доля воды в единице объема, равная W·S:100;W - влажность травяной массы на сухое вещество, %;S - плотность уложенной на хранение травяной массы, т/м3;Sd - плотность сухого вещества травяной массы, Sd=S:(1+W:100), т/м3;Ss - плотность частиц твердой фазы (сухого вещества) корма, принимаемая равной 1,55 т/м 3 (по целлюлозе);100 - коэффициент пересчета; объем воздуха в уложенной в рукав массе после герметизации определяют по формуле:Vвоз=ф3· ·(D/2)2·L,где ф3 - доля воздуха в единице объема травяной массы определяется по вышеприведенной формуле;D - диаметр полиэтиленового рукава, м;L - длина полиэтиленового рукава, м; =3,14 - постоянное число,остаточный объем воздуха в рукаве после его откачки:Vocт.воз.=(0,25÷0,30)·V воз-ф3· ·(D/2)2·L,время работы ваккум-насоса t, в час, определяется по формуле: где n - производительность вакуум-насоса, м /ч.

3. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее полиэтиленовый рукав и пресс-уплотнитель, отличающееся тем, что в полиэтиленовый рукав уложена гибкая перфорированная полиэтиленовая труба диаметром 50 мм, неперфорированный конец которой через герметичный фланец выведен за пределы рукава и имеет запорный вентиль и штуцер для подключения к вакуум-насосу.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 10.01.2012

Дата публикации: 27.10.2012