Печать

PDF Скачать статью в pdf.

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202503.393­413

EDN: https://elibrary.ru/ojtypk

УДК 636.085.5

 

Рациональные значения параметров процесса влажного гранулирования корма для рыб в корзинном грануляторе

 

Брагинец Сергей Валерьевич
доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства Аграрного научного центра «Донской» (347740, Российская Федерация, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), профессор кафедры технологий и оборудования переработки продукции агропромышленного комплекса Донского государственного технического университета (344003, Российская Федерация, г. Ростов­на­Дону, пл. Гагарина, д. 1), ORCID: https://orcid.org/0000­0001­7137­5692, Researcher ID: Y­6307­2019, Scopus ID: 55659146100, SPIN-код: 5815­4913, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Пахомов Виктор Иванович
доктор технических наук, член­корреспондент РАН, директор Аграрного научного центра «Донской» (347740, Российская Федерация, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), заведующий кафедрой технологий и оборудования переработки продукции агропромышленного комплекса Донского государственного технического университета (344003, Российская Федерация, г. Ростов­на­Дону, пл. Гагарина, д. 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0002­8715­0655, Researcher ID: Y­7085­2019, Scopus ID: 55659146100, SPIN-код: 5815­4913, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Бахчевников Олег Николаевич
кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства Аграрного научного центра «Донской» (347740, Российская Федерация, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000­0002­3362­5627, Scopus ID: 57202648620, SPIN-код: 3350­9055, oleg­Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Алферов Александр Сергеевич
кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства Аграрного научного центра «Донской» (347740, Российская Федерация, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000­0001­5210­781X, SPIN-код: 7803­6092, alfa­Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Деев Константин Александрович
инженер отдела переработки продукции растениеводства Аграрного научного центра «Донской» (347740, Российская Федерация, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000­0002­4160­0382, SPIN-код: 9005­9443, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Аннотация
Введение. Для влажного гранулирования растительного сырья и получения гранул корма малого диаметра (0,5–2 мм) для рыб и их мальков может быть использован корзинный гранулятор, не используемый ранее для приготовления кормов в аквакультуре. Процесс работы корзинного гранулятора недостаточно изучен, а его рациональные параметры еще не получили должного научного обоснования.
Цель исследования. Повышение водостойкости гранул корма для рыб путем определения рациональных параметров процесса влажного гранулирования растительного сырья в корзинном грануляторе.
Материалы и методы. В корзинном грануляторе гранулировали рассыпной комбикорм для мальков карпа, приготовленный из растительного сырья, получая гранулы диаметром 2 мм. Критерием оптимизации процесса влажного гранулирования служило время полного распада гранул корма в воде. В ходе опытов варьировали значения четырех факторов: влажность, температура сырья, модуль помола сырья, частота вращения рабочих органов гранулятора. Обработав результаты экспериментов, получили уравнение регрессии и построили поверхности отклика и их двумерные сечения, по которым выполнили анализ.
Результаты исследования. Установили, что увеличение значений всех факторов до определенного предела повышает устойчивость гранул корма к действию воды. Влияние температуры сырья на время распада гранул корма менее существенно, чем трех остальных факторов. Оптимальная величина времени распада гранул корма в воде, равная 92–96 мин, достигается при следующих рациональных диапазонах факторов процесса влажного гранулирования: влажность сырья 40...42 %; модуль помола сырья 1,4...1,8 мм (средний помол); частота вращения рабочих органов корзинного гранулятора 47...51 мин–1; температура сырья 42...56 °С.
Обсуждение и заключение. Установлены рациональные значения факторов процесса влажного гранулирования растительного сырья в корзинном грануляторе, позволяющие производить гранулированный корм для рыб и их мальков, соответствующий зоотехническим требованиям по водостойкости. Установленные для процесса влажного гранулирования в корзинном грануляторе зависимости изменения водостойкости гранул от влажности и температуры сырья, модуля его помола и частоты вращения рабочих органов соответствуют аналогичным зависимостям, ранее установленным для процесса сухого гранулирования в пресс­грануляторах с вертикальной кольцевой матрицей.

Ключевые слова: корм для рыб, влажное гранулирование, гранулы, растительное сырье, влажное сырье, корзинный гранулятор, время распада гранул

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Брагинец С.В., Пахомов В.И., Бахчевников О.Н., Алферов А.С., Деев К.А. Рациональные значения параметров процесса влажного гранулирования корма для рыб в корзинном грануляторе. Инженерные технологии и системы. 2025;35(3):393–413. https://doi.org/10.15507/2658­4123.035.202503.393­413

Вклад авторов:
С. В. Брагинец – создание и подготовка рукописи: критический анализ черновика рукописи, внесение замечаний и исправлений членами исследовательской группы, в том числе на этапах до и после публикации.
В. И. Пахомов – формулирование идеи исследования, целей и задач.
О. Н. Бахчевников – создание и подготовка рукописи: написание черновика рукописи, включая его перевод на иностранный язык.
А. С. Алферов – осуществление научно­исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор доказательств.
К. А. Деев – осуществление научно­исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор доказательств.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 06.12.2024;
поступила после рецензирования 10.03.2025;
принята к публикации 19.03.2025

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Ferenczi D., Bodnar K. The Role of Cereals in Carp Feeding (Short Review). Research Journal of Agricultural Science. 2024;56(1):77–83. URL: https://clck.ru/3NcXAn (дата обращения: 21.11.2024).
  2. Kuebutornye F.K.A., Roy K., Folorunso E.A., Mraz J. Plant-Based Feed Additives in Cyprinus Carpio Aquaculture. Reviews in Aquaculture. 2024;16(1):309–336. https://doi.org/10.1111/raq.12840
  3. Gao S., Jin J., Liu H., Han D., Zhu X., Yang Yu., et al. Effects of Pelleted and Extruded Feed of Different Ingredients Particle Sizes on Feed Quality and Growth Performance of Gibel Carp (Carassius Gibelio Var. CAS V). Aquaculture. 2019;511:734236. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.734236
  4. Харченко Е.Н., Ульрих Е.В., Колокольцова Е.А. Эффективность использования полнорационного гранулированного комбикорма для садкового карпа. Достижения науки и техники АПК. 2019;33(3):55–57. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10314
  5. Kumaraguru Vasagam K.P., Ambasankar K., Dayal J.S. An Overview of Aquafeed Formulation and Processing. In: Advances in Marine and Brackishwater Aquaculture. Springer, New Delhi. 2015. p. 227–240. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2271-2_21
  6. Regupathi E.R., Suriya A., Geethapriya R.S. On Studying Different Types of Pelletizing System for Fish Feed. International Journal of Fishiries and Aquatic Studies. 2019;7(2):187–192. URL: https://www.fisheriesjournal.com/archives/2019/vol7issue2/PartC/7-2-4-857.pdf (дата обращения: 21.11.2024).
  7. Blagov D.A., Gizatov A.Ya., Smakuyev D.R., Kosilov V.I., Pogodaev V.A., Tamaev S.A. Overview of Feed Granulation Technology and Technical Means for its Implementation. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. The International Scientific and Practical Conference Biotechnology in the Agro-Industrial Complex and Sustainable Environmental Management (22 October 2020). Veliky Novgorod. 2020;613:012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/613/1/012018
  8. Куликов А.В., Литвинчук А.А., Куликова О.М., Данилюк А.С., Безущёнок А.А. Исследование возможности и определение параметров получения микрогранул рыбных комбикормов для выращивания мальков. Пищевая промышленность: наука и технологии. 2019;12(2):43-51. URL: https://foodindustry.belal.by/jour/article/view/402 (дата обращения: 21.11.2024).
  9. Vervaet C., Baert L., Risha P.A., Remon J.-P. The Influence of the Extrusion Screen on Pellet Quality Using an Instrumented Basket Extruder. International Journal of Pharmaceutics. 1994;107(1):29–39. https://doi.org/10.1016/0378-5173(94)90299-2
  10. Zukowski S.R., Kodam M., Khurana S., Taylor J., Frishcosy M., Hercamp J., et al. Performance Comparison of Dome and Basket Extrusion Granulation. Chemical Engineering Research and Design. 2020;160:190–198. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2020.04.037
  11. Fekete R., Peciar P., Juriga M., Gužela Š., Peciarová M., Horváth D., et al. Pressure and Liquid Distribution under the Blade of a Basket Extruder of Continuous Wet Granulation of Model Material. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2024;8(3):127. https://doi.org/10.3390/jmmp8030127
  12. Singh M., Shirazian S., Ranade V., Walker G.M., Kumar A. Challenges and Opportunities in Modelling Wet Granulation in Pharmaceutical Industry – a Critical Review. Powder Technology. 2022;403:117380. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117380
  13. Chen P., Ansari M.J., Bokov D., Suksatan W., Rahman M.L., Sarjadi M.S. A Review on Key Aspects of Wet Granulation Process for Continuous Pharmaceutical Manufacturing of Solid Dosage Oral Formulations. Arabian Journal of Chemistry. 2022;15(2):103598. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2021.103598
  14. Baert L., Down G.R.B. A Comparison of Two Methods of Instrumenting a Small-Scale Basket Extruder. International Journal of Pharmaceutics. 1994;107(3):219–222. https://doi.org/10.1016/0378-5173(94)90437-5
  15. Zhang M., Li Y. Spheronisation of a Basket Screen-Extruded Paste Using Screens of Different Hole Diameters. Powder Technology. 2016;299:199–209. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2016.05.038
  16. Пахомов В.И., Брагинец С.В., Бахчевников О.Н., Деев К.А. Роторный гранулятор для влажных материалов. Патент 218265 Российская Федерация. 18 мая 2023. URL: https://istina.msu.ru/patents/564514548/ (дата обращения: 23.09.2024).
  17. Пахомов В.И., Брагинец С.В., Алферов А.С., Бахчевников О.Н., Деев К.А. Корзинный гранулятор для приготовления кормов в аквакультуре. Техника и оборудование для села. 2022;(12):32–34. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2022-12-32-34
  18. Hlaváč D., Másílko J., Anton-Pardo M., Hartman P., Regenda J., Vejsada P., et al. Compound Feeds and Cereals as Potential Tools for Improved Carp Cyprinus Carpio Production. Aquaculture Environment Interactions. 2016;8:647–657. https://doi.org/10.3354/aei00206
  19. Muramatsu K., Massuquetto A., Dahlke F., Maiorka A. Factors that Affect Pellet Quality: A Review. Journal of Agricultural Science and Technology. 2015:717–722. https://doi.org/10.17265/2161-6256/2015.09.002
  20. Peeters M., Barrera Jiménez A.A., Matsunami K., Ghijs M., dos Santos Schultz E., Roudgar M., et al. Analysis of the Effect of Formulation Properties and Process Parameters on Granule Formation in Twin-Screw Wet Granulation. International Journal of Pharmaceutics. 2024;650:123671. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.123671
  21. Durakovic B. Design of Experiments Application, Concepts, Examples: State of the Art. Periodicals of Engineering and Natural Sciences. 2017;5(3):421–439. URL: file:///C:/Users/User/Downloads/DOE-GUD.pdf (дата обращения: 21.09.2024).
  22. Roy R., Hinduja S., Teti R. Recent Advances in Engineering Design Optimisation: Challenges and Future Trends. CIRP Annals. 2008;57(2):697–715. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2008.09.007
  23. Ungureanu N., Vladut V., Voicu G., Dinca M.N., Zabava B.S. Influence of Biomass Moisture Content on Pellet Properties – Review. Engineering for Rural Development. 2018;17:1876–1883. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N449
  24. Abdollahi M.R., Ravindran V., Wester T.J., Ravindran G., Thomas D.V. Effect of Improved Pellet Quality from the Addition of a Pellet Binder and/or Moisture to a Wheat-Based Diet Conditioned at Two Different Temperatures on Performance, Apparent Metabolisable Energy and Ileal Digestibility of Starch and Nitrogen in Broilers. Animal Feed Science and Technology. 2012;175(3–4):150–157. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2012.05.001
  25. Stelte W., Holm J.K., Sanadi A.R., Barsberg S., Ahrenfeldt J., Henriksen U.B. A Study of Bonding and Failure Mechanisms in Fuel Pellets from Different Biomass Resources. Biomass and Bioenergy. 2011;35(2):910–918. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.11.003
  26. Dujmović M., Šafran B., Jug M., Radmanović K., Antonović A. Biomass Pelletizing Process: A Review. Drvna Industrija. 2022;73(1):99–106. https://doi.org/10.5552/drvind.2022.2139
  27. Gageanu I., Cujbescu D., Persu C., Tudor P., Cardei P., Matache M., et al. Influence of Input and Control Parameters on the Process of Pelleting Powdered Biomass. Energies. 2021;14:4104. https://doi.org/10.3390/en14144104
  28. Segerstrom M., Larsson S.H. Clarifying Sub-Processes in Continuous Ring Die Pelletizing Through Die Temperature Control. Fuel Processing Technology. 2014;123:122–126. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2014.02.008
  29. Netto M.T., Massuquetto A., Krabbe E.L., Surek D., Oliveira S.G., Maiorka A. Effect of Conditioning Temperature on Pellet Quality, Diet Digestibility, and Broiler Performance. Journal of Applied Poultry Research. 2019;28(4):963–973. https://doi.org/10.3382/japr/pfz056
  30. Dos Santos R.O.F., Bassi L.S., Schramm V.G., da Rocha C., Dahlke F., Krabbe E.L., et al. Effect of Conditioning Temperature and Retention Time on Pellet Quality, Ileal Digestibility, and Growth Performance of Broiler Chickens. Livestock Science. 2020;240:104110. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2020.104110
  31. Nielsen S.K., Mando M., Rosenorn A.B. Review of Die Design and Process Parameters in the Biomass Pelleting Process. Powder Technology. 2020;364:971–985. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.10.051
  32. Agar D.A., Rudolfsson M., Kalén G., Campargue M., Perez D.D.S., Larsson S.H. A Systematic Study of Ring-Die Pellet Production from Forest and Agricultural Biomass. Fuel Processing Technology. 2018;180:47–55. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.08.006
  33. Thomas M., van der Poel A.F.B. Fundamental Factors in Feed Manufacturing: Towards a Unifying Conditioning/Pelleting Framework. Animal Feed Science and Technology. 2020;268:114612. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114612
  34. Whittaker C., Shield I. Factors Affecting Wood, Energy Grass and Straw Pellet Durability – A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017;71:1–11. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.12.119

 

 

Лицензия Creative Commons
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Подробности
Просмотров: 13