ВЕСТНИК РЯЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. П. А. КОСТЫЧЕВА

Проблема и цель. Экструдирование зерна кукурузы является важным процессом в производстве кормов для животных и пищевых продуктов для людей. В процессе экструдирования зерна кукурузы происходит высокотемпературная обработка, которая позволяет улучшить пищевую ценность продукта, увеличить его срок хранения и улучшить его вкусовые качества. Основные параметры и конструкции выпускной головки напрямую влияют на качество и свойства выходящей продукции. С изменением строения выпускающей головки экструдера изменяются режимы работы агрегата. Цель исследований определение оптимальных параметров выпускающей головки экструдера на основе сравнительного анализа производительности прямоточной выпускающей головки и головки с конфузором.

Методология. Для анализа выпускающих головок в экструдере при экструдировании зерна кукурузы используются различные математические модели и методы измерения, которые позволяют оптимизировать процесс экструзии и получать продукты с желаемыми свойствами.

Результаты. Проведенные теоретические исследования позволили определить, что оптимизация процесса экструзии зерна кукурузы позволяет получить продукт с желаемыми свойствами, такими как высокая питательность, хорошие вкусовые и текстурные качества, долгий срок хранения и устойчивость к различным воздействиям.

Заключение. Таким образом, подбор выпускающей головки в экструдере при экструдировании зерна кукурузы является важным фактором, влияющим на качество и свойства продукта. Подбор выпускающей головки может значительно улучшить характеристики продукта и снизить затраты на производство. Оптимизация процесса экструзии зерна кукурузы позволяет получить продукт с желаемыми свойствами, такими как высокая питательность, хорошие вкусовые и текстурные качества, долгий срок хранения и устойчивость к различным воздействиям.

Проблема и цель. Значительным потенциалом повышения конкурентоспособности при производстве высокобелковых молочных продуктов (творог, сыр) на малых предприятиях агропромышленного комплекса обладают технологии глубокой переработки сырьевых ресурсов и снижения удельных энергозатрат на выпуск готовой продукции. В последние годы наблюдается рост использования процессов криоконцентрирования в технологиях переработки пищевой продукции. Это связано с преимуществами данного процесса по сравнению с выпариванием под вакуумом. Однако процессы криоконцентрирования требуют другого аппаратурного наполнения и в настоящее время недостаточно изучены. В частности, с точки зрения оценки удельных энергозатрат на проведение процесса кристаллизации при разделительном вымораживании интерес представляет сравнение способов механического воздействия активаторов различного типа на вымораживаемый раствор.

Методология. В качестве объекта исследований выступала экспериментальная установка для двойного криоконцентрирования. В данной установке происходит процесс концентрирования сыворотки, состоящий из двух последовательных этапов. Сырьем являлась сыворотка, которая была получена при производстве творога с различных предприятий Кемеровской области Кузбасса. При производстве творога на всех трех предприятиях использовался кислотный способ. Пробы были отобраны в июне 2023 года. Определение физико-химических показателей образцов сыворотки проводилось в лаборатории реологии КемГУ, г. Кемерово, РФ.

Результаты. Применение мешалки в криоконцентраторе позволило существенно интенсифицировать процесс за счет повышения движущей силы процесса, а именно, разности концентраций в приграничной зоне. Анализ экспериментальных исследований показал, что наряду с увеличением скорости протекания процесса криоконцентрирования наблюдается и повышение эффективности процесса ввиду увеличения выхода целевых компонентов по сравнению с криоконцентраторами без перемешивающих устройств. Еще одним преимуществом данной исследуемой конструкции является повышение качества готовой продукции, а именно увеличение концентрации сухих веществ в концентрате, что может снизить энергозатраты на дальнейших стадиях производства. Это стало возможным за счет обновления продукта в пограничной зоне, следовательно, не наблюдался унос целевых компонентов вместе со льдом.

Заключение Результаты исследования позволили установить удельные энергозатраты на проведение процесса криоконцентрирования, а также была доказана целесообразность применения перемешивающих устройств в емкостных аппаратах данного типа.

Проблема и цель. В статье изучена проблема оптимизации получения биогаза в соответствии с требованиями наилучших доступных технологий. Предложена и обоснована целесообразность использования двухстадийной биогазовой установки с теплообменным аппаратом. Проведено сравнение эффективности двух типов теплообменных аппаратов: кожухотрубного односекционного теплообменного аппарата и конструкции типа «труба в трубе». Целью работы является расчет теплообменных аппаратов биогазовой установки, предназначенной для получения биогаза из свекловичного жома.

Методология. Эксплутационные параметры были установлены в ходе проектировочного расчета, основной целью которого являлось определение площади поверхности теплообмена и выбор наиболее эффективного аппарата.

Результаты. На основании полученных результатов были построены графики зависимостей коэффициентов теплопередачи от скорости потока субстрата из реактора. Благодаря этим данным установлено минимальное значение площади поверхности теплообмена.

Заключение. Выполненные проектировочные расчеты секционного кожухотрубного односекционного теплообменного аппарата и подогревателя типа «труба в трубе» показали возможность их использования для подогрева субстрата. Результаты расчета позволили сделать вывод, что использование в составе двухстадийной биогазовой установки с подогревателем типа «труба в трубе» более целесообразно.

Проблема и цель. Ветро-решетная система очистки зерноуборочного комбайна обеспечивает получение зерна с минимально возможными значениями его потерь при уборке поля. Обмолоченное зерно, поступившее в бункер из системы очистки, зачастую имеет сорные включения, состоящие из частиц соломы, семенников трав, половы, негативно влияющие на его качество. Поэтому разработка и совершенствование вентилятора системы очистки, предотвращающего, в том числе, попадание сорных примесей в бункер, является важной и актуальной задачей сельскохозяйственного машиностроения.

Результаты. В статье представлены типовые конструкции вентиляторов ветро-решетной очистки зерноуборочных комбайнов. Выявлено, что в настоящее время в сельскохозяйственной технике чаще всего используют два вида центробежных вентиляторов: с цилиндрическим или спиральным кожухами. Рассмотрено влияние коэффициента парусности и скорости витания зерна и сорной примеси на процесс сепарации. Приведен пример аналитического расчета конструкций лопаток и кожухов вентиляторов. В работе изложен способ расчета лопаток и кожуха вентилятора системы очистки. Составлена схема, содержащая классификацию вентиляторов по кожухам и лопастям с последующим определением вентилятора для зерноуборочных комбайнов различных классов. Определенны оптимальные параметры вентилятора для комбайнов с ветро-решетной системой очистки.

Заключение. На основе представленного обзора и анализа в качестве базовой перспективной конструкции выбрана схема вентилятора с радиальными лопатками и спиральным кожухом с двумя выходными патрубками различного проходного сечения. На основе представленных в статье расчетов в программном комплексе создается алгоритм, позволяющий на ранней стадии проектирования спрогнозировать расходные характеристики системы с целью дальнейшей реализации в 3D моделях и окончательной проверки методом имитационного моделирования.

Проблема и цель. Сдерживающим фактором для широкого внедрения капельного полива при выращивании картофеля является низкая степень механизации и, как следствие, высокая доля ручного труда при проведении работ по укладке капельной ленты в картофельный гребень. Целью исследований было создание конструкции специализированного укладчика капельной ленты для увеличения производительности и обеспечения требуемого качества укладочных работ.

Методология. В процессе исследований установлены численные значения колебаний скорости базовой машины и оценка их влияния на натяжение капельной ленты и, как следствие, качество укладочных работ. В процессе лабораторных исследований были получены значения тяговых сопротивлений при укладке капельной ленты и проанализирована возможность поддержания постоянного натяжения ленты.

Результаты. В ходе исследований получено оптимальное значения натяжения ленты для качественной укладки в гребень. Оценено влияние колебаний вращающихся узлов трансмиссии и рабочего органа на скоростной режим машины и рассмотрены пути минимизации вредного воздействия колебаний скорости машины на качество работ по укладке капельной ленты. По результатам исследований предложена конструкция постоянно действующего тормоза с рекомендованным усилием 180 Н. В дальнейшем были определены оптимальные размеры тормозной пружины. Конструкция укладчика капельной ленты была установлена на формирователе гребней Grimme GF-75/4 и в процессе полевых исследований на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева определены оптимальные скоростные режимы укладочных работ.

Заключение. Для обеспечения требуемого качества работ по укладке капельной ленты необходимо поддерживать ее постоянное натяжение. Это достигается путем введения в конструкцию укладчика капельной ленты постоянно действующего тормоза. Доработанная конструкция машины позволила повысить скорость машины до 1, 86 м/с, что привело к росту производительности работ на 28 %.

Проблема и цель. При уборке картофеля на эффективность применяемой техники оказывает влияние множество факторов, среди которых немаловажную роль играют природно-климатические условия. Если современные комбайны способны в полной мере соответствовать действующим в настоящее время нормативно-правовым актам, то к работе более старых моделей возникает множество претензий. Одним из способов решения данной проблемы является модернизация отдельных рабочих органов картофелеуборочных машин. Поэтому цель данного исследования определение оптимальных параметров разработанного устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей в бункерных комбайнах, построенных по классической компоновочной схеме.

Методология. В ходе лабораторных исследований были применены стандартизованные методики, описанные в ГОСТ ISO 7743-2013 и ГОСТ 28713-2018. Обработка полученных результатов производилась при помощи методов корреляционно-регрессионного анализа. При оптимизации параметров построенных уравнений регрессии применялся симплексный метод решения задач линейного программирования и разработанная программа для ЭВМ № 2023684827 «Оптимизация параметров устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей».

Результаты. В рамках научно-исследовательской деятельности было разработано устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей, предназначенное для замены серийного рабочего органа вторичной сепарации картофелеуборочных машин (отбойного валика наклонной пальчатой горки бункерного картофелеуборочного комбайна), построенных по классической компоновочной схеме. Для определения оптимальных его параметров проведены лабораторные исследования. Установлено, что при диаметре цилиндрического надувного элемента устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей 40 мм модуль его упругости составляет E=1,8610e Па, при диаметре 45 мм E=1,4510e Па, при диаметре 50 мм E=1,1910e Па. Минимальные величины показателей «повреждение клубней, от общей массы» и «потери клубней» обеспечиваются при диаметре цилиндрических надувных элементов разработанного устройства 50 мм и частоте вращения x2=130 об/мин.

Заключение. Проведенные лабораторные исследования позволили установить параметры устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей, обеспечивающие оптимальные значения показателей «повреждение клубней, от общей массы» и «потерь клубней». Полученные результаты будут использованы для определения экономического эффекта от модернизации картофелеуборочных машин, построенных по классической компоновочной схеме, путем замены их серийных рабочих органов вторичной сепарации.

Проблема и цель. Целью настоящего исследования является определение возможности модернизации системы параллельного вождения сельскохозяйственных машин с позиции ее адаптации под беспилотный режим управления.

Методология. Рассмотрен принцип эксплуатации и основные компоненты системы параллельного вождения на примере системы автоматического рулевого управления Sveaverken F100. Описаны преимущества использования функции автоматического разворота, такие как: повышение качества выполнения агрономических операций, автоматическое планирование маршрута, автоматическое рулевое управление техникой, автоматическое завершение разворотной полосы, возможность запуска планирования линии автовождения в любой точке поля. Представлены компоненты системы RTK, как элемента спутниковой навигации в системе точного земледелия.

Результаты. Для адаптации системы параллельного вождения в беспилотной системе управления транспортно-технологической машиной необходимо произвести ряд технических изменений. В частности, в большинстве случаев заводы-изготовители указывают на необходимость поднятия рабочих органов агрегата из грунта в момент выполнения разворота на поле во избежание их повреждения. Соответственно, при выполнении программы авторазворота система параллельного вождения самостоятельно сможет управлять агрегатом, что повысит эффективность и безопасность рабочего процесса, исключив человеческий фактор. Выявлено, что для реализации автономной работы на данных машинах существует необходимость в замене гидравлического распределителя и установке отдельного блока управления им.

Заключение. Отдельно установленный блок управления гидравлическим распределителем должен собирать информацию с датчиков давления гидравлической жидкости, установленных на выходах с распределителя и на сливных магистралях. Это необходимо для быстрого перекрытия потока жидкости в случае нарушения герметичности системы и недопущения механических повреждений агрегата, в случае повышенного давления в контурах системы. Системы стабилизации навесного оборудования помогут сохранить необходимую глубину обработки почвы. Подобные улучшения положительно скажутся на состоянии гидравлического насоса.

Проблема и цель. Ранний картофель является очень ценным пищевым продуктом. Достижение хорошей урожайности картофеля зависит от способов и видов оборудования, которое применяется для обработки семян перед посадкой. Цель исследований минимизировать расход препаратов и повысить эффективность предпосадочной обработки клубней картофеля.

Методология. Исследование проводилось по параметрам работы установки: скорости движения роликового транспортера, частоте вращения роликов. Также изучалось распределение раствора по поверхности образцов при прохождении через камеру на соответствующих режимах. Предметные стекла в специальных приспособлениях устанавливали в общем потоке клубней картофеля, и генератор обрабатывал поток горячим аэрозолем, затем стекла исследовались в лабораторных условиях с помощью микроскопа. Для оценки эффективности работы установки была исследована плотность покрытия образца каплями аэрозоля.

Результаты. Получена зависимость количества кристаллов от скорости роликового транспортера и частоты вращения роликов. Средний размер кристаллов составляет 4,7 мкм, средний диаметр капель горячего тумана составляет около 9,5 мкм. Наибольшее покрытие каплями обрабатываемой поверхности происходит на наименьшей скорости работы роликового транспортера Vi=1 м/с и на более низкой частоте Fi=28,40 об/мин. Для данных режимов максимальная концентрация кристаллов (на стеклянном кубе внутри напечатанного шара) на 1 см2 поверхности составила 45111 шт. Минимальное количество кристаллов 38415 шт на стеклянном кубе внутри напечатанного шара на 1 см2 было отмечено при скорости роликового транспортера V3=3,0 м/с и частоте вращения роликов F3=36,1 об/мин. Среднее значение количества кристаллов на 1 см2 составляет 41132 штук.

Заключение. Проведенный эксперимент по исследованию эффективности покрытия объекта горячим туманом (аэрозолем) показал, что за счет регулирования параметров установки для предпосадочной обработки семян раннего картофеля можно добиться высокой плотности капель раствора гумата калия, наносимого на поверхность объекта.

Проблема и цель. Целью является получение данных в результате моделирования с привлечением нейросети и обоснование возможности использования аппарата искусственных нейронных сетей в тепличном комплексе.

Методология. Агропромышленный комплекс (АПК), как отрасль в целом, невозможен без наличия в нем методов и способов производства, требующих заметного количества внедрённых средств автоматизации производства и управления. Управление практически любой системой невозможно без обработки больших объёмов статистических данных. Использование системы управления тепличным комплексом в сфере АПК имеет те же задачи. В статье приведено описание подхода к проектированию специального модуля системы цифрового управления теплицей с возможностью получения прогнозируемых данных об оценке технических элементов объекта. Объект исследования: тепличный объект общего назначения и цифровые данные, получаемые через коммуникационную сеть от цифровых технических элементов. Кратко описана используемая коммуникационная сеть. Предполагается использование технических элементов, имеющих функции накопления и/или передачи измеряемых данных.

Результаты. На первом этапе была исследована сама возможность применения обученных нейросетей для работы с данными элементов от объектов АПК. На втором исследовалась возможность использования аппарата искусственной нейросети на ограниченном наборе данных для получения прогнозных результатов. В описываемом подходе предполагается использование численных методов для моделирования и метод прогноза с помощью аппарат искусственных нейронных сетей для прогноза состояния технических элементов.

Заключение. Модуль, с использованием нейросети, может быть применен в составе управляющего ПО для мониторинга технических элементов и объектов АПК. Используемый способ применения нейросети с простой архитектурой, с упором на результаты моделирования, позволил исследовать применение такого подхода в системе управления теплицей на основе статистики с объекта.

Проблема и цель. В настоящее время уровень механизации производственных процессов на пасеках нашей страны находится на достаточно низком уровне, большая часть работ выполняется вручную. Данный факт негативно сказывается на производительности пчеловодов, качестве и количестве конечной продукции. Известно, что сохранность, развитие и продуктивность пчелиной семьи в большей мере зависят от наличия качественных кормов в улье. Из-за сложившейся ситуации в отечественном аграрном секторе, когда использование современных технологий производства продукции растениеводства сопряжено с применением большого количества минеральных удобрений, пестицидов и гербицидов, а также климатическими и погодными колебаниями, пчеловоды вынуждены осуществлять подкормку пчел в осенний и весенний периоды. Для искусственного закармливания пчел используют канди, приготовленную из меда и сахарной пудры с добавлением лекарственных и профилактических препаратов. Процесс приготовления канди является достаточно сложным и трудоемким. Для промышленных пасек существует комплект оборудования, позволяющий механизировать процессы при приготовлении канди. Малые и средние пасеки не имеют возможности использования существующих средств механизации по причине их высокой стоимости. Поэтому вопрос механизации приготовления канди в условиях малых и средних пасек нашей страны, которых преимущественное большинство, остается не решенным и является актуальным в настоящее время.

Методология. При приготовлении канди необходимым условием является смешивание меда и сахара. Проблема в данном случае состоит в том, что зачастую мед находится в закристаллизованном состоянии и его невозможно смешать. Поэтому мед предварительно перед смешиванием необходимо декристаллизировать путем длительного нагрева при строго регламентируемых значениях температуры. Согласно техническим условиям на производство канди сахар предварительно измельчается до состояния пудры с ее последующей сепарацией. В настоящее время в условиях малых и средних пасек механизировать процессы приготовления канди невозможно из-за отсутствия специальных машин. Для решения данной задачи необходимо проанализировать имеющиеся технические средства, применяемые в аналогичных технологических процессах и адаптировать их для механизации приготовления канди.

Результаты. На основании анализа современных технических средств, используемых в пищевой промышленности, нами было установлено, что основные процессы: измельчение сахарного песка и его просеивание, смешивание, фасовку и упаковку при приготовлении канди для малых и средних пасек возможно механизировать серийными машинами и оборудованием. В частности, декристаллизацию меда предложено осуществлять в термокамере собственной конструкции с автоматическим режимом поддержания заданной температуры. Таким образом, доказано, что возможно механизировать процессы при приготовлении канди для малых и средних пасек при максимальном использовании серийных машин и минимальных затратах на изготовление недостающего оборудования.

Заключение. Результаты испытания предложенного комплекта оборудования для механизации технологических процессов приготовления канди на пасеке ФГБОУ ВО РГАТУ показали, что возможно механизировать технологические процессы при приготовлении канди и обеспечивать сезонными подкормками до 100 пчелосемей в год.

Проблема и цель. Малые дозы ионизирующего излучения постоянно воздействуют на организм животных и человека. Поглощенная доза ионизирующего воздействия формируется природными и техногенными источниками радиации. Определению эффектов, генерирующихся в многоклеточном организме при воздействии ионизирующего излучения в диапазоне малых доз, посвящено достаточно много работ. Однако однозначной интерпретации влияния малых доз на организм животных в настоящее время не сформулировано. В статье приведен литературный обзор по влиянию малых доз ионизирующего излучения на клетки, ткани и системы органов животных. Приведены результаты научных исследований российских и зарубежных ученых в области радиационного гормезиса и теории беспорогового действия радиации. В настоящее время имеются трудности с прогнозированием степени и качества изменений, возникающих в организме сельскохозяйственных животных при действии малых поглощенных доз радиации. Цель работы определить степень изменения гематологических, биохимических и иммунологических показателей периферической крови лактирующих коров при дозовой нагрузке 1,33 мГо/год и 1,55 мГо/год.

Методология. Объект исследования гематологические, биохимические и иммунологические показатели периферической крови. Работа выполнена в период с 2017 по 2019 годы на кафедре внутренних незаразных болезней, акушерства и физиологии сельскохозяйственных животных института прикладной биотехнологии и ветеринарной медицины и на базе научно-исследовательского испытательного центра ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. Отбор проб периферической крови у коров осуществляли из хвостовой вены в вакуумные пробирки с гепарином и активатором свертываемости. Гематологические показатели определяли по общепринятым методикам. Биохимические исследования сыворотки крови проведены с использованием спектрофотометра ПЭ-5400 уф. Иммунологические исследования включали определение фагоцитарной активности лейкоцитов при их стимуляции «in vitro» частицами опсонизированного латекса.

Результаты. Ионизирующее излучение в малых дозах 1,33 мГр/год и 1,55 мГр/год влияло на гематологические показатели, функциональное состояние фагоцитов крови и некоторые показатели обмена веществ. Изменения гематологических показателей характеризовались умеренным эритроцитозом, лимфоцитозом, моноцитопенией и выбросом в кровяное русло незрелых форм нейтрофилов, что указывало на умеренную стимуляцию функциональной активности гемопоэза в красном костном мозге. Субклинические дозы ионизирующего излучения негативно влияли на функциональные способности фагоцитов крови, подавляя фагоцитарную активность лейкоцитов. Изменения биохимических показателей сыворотки крови коров носили разновекторный характер. Об этом свидетельствовало увеличение уровня щелочной фосфатазы, креатинина и альбуминов, снижение содержания общего белка, в том числе за счет уменьшения количества гамма-глобулинов, а также изменение концентрации АЛТ и АСТ.

Проблема и цель. Цель данных исследований изучение особенностей формирования урожайности и структуры урожая ярового ячменя по двум различным по интенсивности и характеру воздействия на почву технологиям.

Методология. Исследования проведены в 2019-2020 г. на полевой станции РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева. Варианты полевого опыта заложены в четырехкратной повторности. Учетная площадь поля составляет 1,4 га. Поле разделено на 8 учетных делянок. Площадь каждой отдельной делянки составляет 1800 м2. Объектом исследований выступил сорт ячменя Михайловский.

Результаты. В результате проведенных исследований установлено, что 2020 году была получена наибольшая хозяйственная урожайность при применении традиционной технологии на 0,32 т/га зерна больше, чем при ресурсосберегающей. В 2019 году и 2020 году средняя высота побегов в снопе при применении той или иной технологии практически находилась на одном уровне. При сравнении количества продуктивных побегов видно, что в 2020 году при применении традиционной технологии сформировалось на 175,9 шт./м2 больше, чем в 2019 г. Что касается ресурсосберегающей технологии, то в 2020 году исследований было сформировано на 103 шт./ м2 больше. Масса зерна с одного колоса находилась практически на одном уровне в годы исследований, также как и число зерен с одного колоса. Та же тенденция касается и массы 1000 зерен, что объясняется влиянием погодных условий. По показателю биологической урожайности в 2019 году видно, что при минимальной обработке формировалась большая биологическая урожайность на 0,42 т/га больше, чем в 2020 году. Однако в 2020 году отвальная вспашка показала лучший результат на 0,68 т/га.

Заключение. На основе проведенных исследований можно заключить, что в сложившихся метеорологических условиях минимальная обработка практически не уступала традиционному методу обработки почвы. Однако, чтобы увидеть результаты, превосходящие классические методы возделывания почвы, требуется значительное время.