Белый люпин
Острота проблемы дефицита белка с годами не снижается. Белок нужен и животный и растительный, кормовой, с последующей его конверсией в животный, и пищевой. Основным источником кормового растительного белка в настоящее время является соя. Однако, Россия производит немногим более половины потребляемого объема, остальное импортируется и возможности для расширения собственного производства ограничены.
В качестве одного из направлений процесса импортозамещения в кормопроизводстве можно рассматривать расширение посевных площадей белого люпина. Тем более, что белый люпин в благоприятных почвенно-климатических зонах возделывания позволяет при сравнительно низких затратах получать в 1.5 раза больше белка с одного гектара, чем соя
В результате селекционной работы в РФ получены высокоурожайные, высокобелковые сорта, например «Дега», организовано производство семян.
Общий вид стручка и боба зерна белого люпина даны на рис.1.
Антипитательными веществами зерна белого люпина являются алкалоиды (до 0.1%). Однако, в таком количестве они не препятствуют его использованию в кормлении животных, тем более, что частичное снижение содержания алкалоидов и деструкция углеводов до более доступных форм достигается термообработкой.
К недостаткам зерна белого люпина можно отнести и повышенное содержание клетчатки за счет сравнительно толстой оболочки, что нежелательно во многих рецептах комбикормов. Поэтому на рынке белковых добавок может оказаться востребованными продукты из обрушенного люпина, в которых содержание белка повышается на 5-7%, а клетчатки снижается до 3%.
Существенным фактором эффективного использования кормовых смесей является их фракционный состав, который регулируется соответствующими ГОСТами.
Таким образом, технологическая схема производства белковой добавки из люпина представляется в виде сочетания операций термообработки, обрушения (дробление и пневмосепарация) и фракционирования.
Термообработка зерна может быть выполнена несколькими способами теплоподвода и на различном оборудовании. Для малых предприятий с производительностью 0.2-0.3 т/час можно порекомендовать метод высокотемпературной микронизации (ВТМ) – нагрев в потоке инфракрасного излучения. Общий вид одной из установок, реализующих данный метод, дан на рис.2.
Основные технические характеристики установки МЗС-1:
- рекомендуемая суммарная мощность ИК излучателей, кВ.………до 24
- тип ИК излучателей ……….…………………...……..……. Т-220-1000-1
- минимальный размер частиц продукта, мм .……………….…...……1.5
- габариты установки (длина-ширина-высота), м...…………. 3,5×0.5×1.5
- масса, кг…………………………………...…….…………………около 100
Экспериментальные зависимости нагрева и обезвоживания зерна белого люпина сорта «Дега» в процессе ВТМ, полученные в лабораторных условиях при широком варьировании условиями термообработки приведены на рис.3 и рис.4.
Рис.3. Зависимости приращения относительной температуры зерна белого люпина от времени (влажность 7-9 %) при различной облученности и различной температуре среды: 1 – облученность 17 кВт/м2, температура среды 275 ºС; 2 – облученность 16 кВт/м2, температура среды 213 ºС; 3 - облученность 11 кВт/м2, температура среды 238 ºС; 4 - облученность 11 кВт/м2, температура среды 155 ºС.
Рис.4. Эмпирические зависимости убыли влаги зерна белого люпина от температуры при различной исходной влажности и режимах ТО: 1 – исходная влажность 8%, облученность 0 - 17 кВт/м2, температура среды 157 - 308 ºС; 2 – исходная влажность 10%, облученность 14 кВт/м2, температура среды 263ºС; 3 – исходная влажность 12%, облученность 0 - 22 кВт/м2, температура среды 183 - 301 ºС; 4 – исходная влажность 15%, облученность 0 - 22 кВт/м2, температура среды 177 - 301 ºС; 5 – исходная влажность 17%, облученность 14 кВт/м2, температура среды 263ºС.
Как видно, температура около 100 °С может быть достигнута менее чем за минуту, при этом теряется до 30 % исходной влаги. Время экспозиции ограничено началом потемнения и подгорания поверхности зерна.
Обрушение зерна реализуется в два этапа:
• Дробление с образованием дерти (смесь частиц ядра и оболочки)
• Пневмосепарирование для отделения оболочек
В качестве измельчителей были апробировано ряд установок: лабораторные молотковая, центробежная и валковая дробилки, промышленные агрегаты типа постова ШИЗ-0.5 (конструкции ВНИИЭСХ) и дробильно-крупоотделяющие машины ДКМ (ООО «Агропрдмаш»).
Пневмосепарация дерти после дробилок проводилась на лабораторном пневмосепараторе фирмы, агрегаты имели встроенные аспирационные колонки.
Как видно, при скорости воздуха в канале пневмосепаратора 6-7 м/с отвеиваются 80-85% измельченных оболочек, при этом уносятся 40-60 % фракции измельченного ядра до 2 мм.
В качестве основных выходных показателей процесса обрушения был приняты выход крупки и содержание в ней недоруша (частиц ядра с остатками оболочки). Оценивался фракционный состав крупки и относов. В процессе экспериментов варьировались влажность зерна и режимы дробления в зависимости от конструкции измельчителя.
В принципе, на всех установках удается подобрать условия дробления и пневмосепарировании, обеспечивающие приемлемое качество крупки. Различие заключалось в выходе товарного продукта. Если повысить выход крупки, например, за счет снижения скорости воздуха в пневмосепараторе, то возрастает содержание в ней недоруша и не отвеянных оболочек, т.е. повышается доля клетчатки, снижается содержание белка, и, в результате, падает цена. Можно получить очень чистую крупку, но при низком выходе, т.к. повышается доля относов. Цена возрастает, но основного продукта меньше. Так, на центробежной дробилке удается достичь выхода крупки около 80%, на дробильно-крупоотделяющей машине ДКМ - более 60%, при практическом отсутствии оболочек. Очевидно, что режимы обработки и влажность отражаются и на фракционном составе продуктов дробления. Из сравнения этих двух методов дробления зерна видно, что центробежный шелушитель дает больший выход крупки. Однако, для ее получения требуется дополнительно отдельный пневмосепаратор, при этом крупка нефракционирована, т.е. получения определенной фракции потребуется еще и рассев с необходимостью доработки некондиционной крупки.
У машины ДКМ выход меньше, но в нее пневмосепаратор уже встроен и имеется сито, которое ограничивает фракционный состав крупки сверху, что в ряде случаев бывает достаточно для использования в рассыпных комбикормах. ДКМ – машина небольшой производительности (до 200 кг/час) и удобна для использования в небольших хозяйствах. В каждом конкретном случае требуется экономическая оценка.
Термообработка положительно сказывается на выходе крупки.
Набор зернопродуктов первичной переработки белого люпина представлен на рис.6.
Из крупки можно получить хлопья.
За последние два года цена на белковые компоненты комбикормов существенно возросла. В табл.1 приведены цены по состоянию на октябрь
Отметим, что повышение доли белка на 1% повышает стоимость белковосодержащего продукта за тонну более чем на 1000 руб. Т.е. если переработать люпин на крупку с соответствующим повышением содержания белка на 5-6%, то наценка может составить 5000-6000 руб. на тонне, т.е. 25-30% от рыночной стоимости зерна. С учетом низкого содержания в крупке клетчатки наценка может быть и больше.
Конкретная технологическая схема требует экономической оценки и зависит от масштаба производства. Ряд фермеров в небольших объемах выращивают и перерабатывают зерно белого люпина своими силами, используя его внутри хозяйства. В последний год наметилась тенденция к формированию представительного ранка зерна белого люпина.
Текст: Зверев С.В., д.т.н., профессор ФГБНУ «ВНИИ зерна и продуктов его переработки»