Мелем кукурузу на шредледж

Некоторые фермеры предлагают молочным коровам длинную сечку или шредледж (Shredlage) – расщепленный на волокна кукурузный силос с интенсивно расплющенными зернами, – чтобы обеспечить их кормами, которые соответствуют физиологическим потребностям жвачных животных. А вот нужны ли для этого другие с точки зрения техники настройки или агрегаты для плющения зерен? Собственно, с этой целью мы и провели свое независимое сравнительное исследование.

Мелем кукурузу на шредледж
Некоторые фермеры предлагают молочным коровам длинную сечку или шредледж (Shredlage) – расщепленный на волокна кукурузный силос с интенсивно расплющенными зернами, – чтобы обеспечить их кормами, которые соответствуют физиологическим потребностям жвачных животных. А вот нужны ли для этого другие с точки зрения техники настройки или агрегаты для плющения зерен? Собственно, с этой целью мы и провели свое независимое сравнительное исследование.


Длинная сечка и шредледж с сечкой длиной свыше 20 мм берут свое начало в США. После выставки Agritechnica 2015 эти виды корма становятся все более популярными и обсуждаются практиками все чаще и чаще. Цель их применения – экологически сбалансированная оптимизация кормления с учетом здоровья животных, их продуктивности и усвоения корма, а в конечном итоге – снижение расходов фермеров.

Ключевая роль в получении длинной сечки и шредледжа отводится при этом специальному корн-крекеру – зернодробилке с модернизированной формой вальцов и более высокой разницей в числе оборотов. Как владельцы МТС (машинно- тракторных станций, оказывающих фермерам механизированные услуги), так и фермеры стоят перед выбором: стоит ли дополнительно вкладываться в специальную технику? А если да, то что же принесет новая технология? До настоящего момента исследований, посвященных этому вопросу и содержащих внятные ответы на него, было немного.
Эксперименты с кормлением и многочисленные испытания Сельскохозяйственной палаты Северного Рейна – Вестфалии на учебно-испытательном полигоне Riswick в конечном итоге подтверждают, что по крайней мере в период ранней лактации самочувствие животных улучшается. Несмотря на проведенные до настоящего момента исследования в США и Германии, многие вопросы остаются открытыми.
  • Влияет ли конструкция вальцов зернодробилки на качество корма?
  • Какое значение имеет разница в числе оборотов вращения плющильных вальцов?
  • Будет ли уплотнение при увеличении длины сечки ухудшаться постоянно?
  • Как изменятся энергозатраты при увеличении длины резки?
  • Каковы размеры инвестиций в актуальные тренды рынка?
  • Какие концепция и технические решения позволят достичь наибольшего уплотнения при закладке силоса?


Поискам ответов на эти вопросы и были посвящены проведенные в прошлом году исследования «Четыре диапазона содержания сухого вещества (СВ), 10 вариантов теоретической длины резки и два профиля вальцов зернодробилки».

Плющение зерен тем проблематичнее, чем больше теоретическая длина резки и выше влажность. При содержании СВ в пределах до 31 % никаких различий при использовании самых разных настроек обнаружено не было. Результаты лабораторных исследований LUFA-ITL GmbH в Лихтенвальде подтверждают эти наблюдения (см. график «Коэффициент CSPS при содержании СВ от 27 до 31 %» (Corn Silage Processing Score, CSPS – коэффициент переработки кукурузного силоса). Удивили высокие, вне зависимости от конструкции корн-крекера, значения коэффициента CSPS, полученные для влажного материала, или процентное содержание крахмала в просеянной мелкой фракции <4,75 мм: свыше 72 %. Такого рода результаты до сих пор не фигурировали в научных исследованиях. Это наблюдение подтвердилось и на втором этапе исследования при содержании СВ в пределах 33 % (см. график «Коэффициент CSPS при содержании СВ от 31 до 35 %»). А еще мы пришли к очередному интересному выводу: с увеличением теоретической длины резки значение CSPS снижается, несмотря на 40%-ную разницу в числе оборотов.

pic4.jpg Два варианта зернодробилки в сравнении: традиционный профиль (слева) и профиль Scherer (справа)


g1.jpg При содержании СВ в диапазоне от 27 до 31 % работа профилей и того и другого крекера оказалась сопоставимой…

g2.jpg …так же, как и при содержании СВ в диапазоне от 31 до 35 %

g3.jpg При содержании же СВ в диапазоне от 35 до 39 % традиционная зернодробилка обеспечила даже более качественное измельчение зерна, что подтвердилось повышением показателя CSPS

g4.jpg При содержании СВ в диапазоне от 39 до 43 % оба корн-крекера вновь сработали на одинаковом уровне


При содержании СВ в диапазоне от 35 до 39 % традиционная зернодробилка обеспечила очень хорошее плющение, хотя ее вальцам пришлось перелопатить значительно большее количество материала, да к тому же длинная сечка сильнее перекрывала зерна при плющении. Объяснение этому лежит на поверхности: в комбинации с длиной вальцов 650 мм и их большим диаметром высокие показатели обеспечивались благодаря равномерной подаче через режущий барабан (см. график «Коэффициент CSPS при содержании СВ от 35 до 39 %»).
А после заключительного испытания при содержании СВ 43 % (см. график «Коэффициент CSPS при содержании СВ от 39 до 43 %») мы пришли к еще двум интересным выводам: во-первых, при росте содержания СВ улучшается плющение – при свыше 36 % было достигнуто рекордное значение CSPS, 95 %. Это однозначно подтверждает тезис о том, что более твердые зерна измельчаются лучше. Такой эффект известен еще на примере мельниц по производству кукурузного карнажа, где при росте СВ и одних и тех же размерах сита достигается лучшая степень дробления.

Далее: использование вальцов с профилем Scherer не улучшило плющение зерна, что доказывают все четыре этапа исследования. То же самое касается, в общем и целом, и расщепления на волокна остальной части растений. Таких результатов, учитывая очевидное, и не ожидалось.
Для владельцев МТС, предоставляющих классические услуги, данные наших испытаний являются очень интересными и показательными, ведь при использовании их техники от них ожидается следование тенденциям и явлениям аграрной моды, зачастую без принятия во внимание аспектов, связанных с затратами.
Если бы полученные ранее выводы были многообещающими, то при 36%-ном содержании СВ Scherer тоже эксплуатировались бы с 50%-процентной разницей в числе оборотов, поскольку именно принцип профиля Scherer с пазами зиждется на большой разнице в числе оборотов плющилки.

pic5.jpg Начиная от 17-миллиметровой и выше теоретической длины резки в ходе испытаний на предмет уплотнения силоса были получены сопоставимые затраты

g5.jpg


Однако традиционный корн-крекер с пилообразным профилем обеспечил сопоставимые показатели при разнице в числе оборотов всего в 40 %, в то время как для Scherer она составила 50 %.
При увеличении теоретической длины резки серьезной проблемой для аграриев становится уплотнение при закладке в силосную яму. Наряду с плющением зеленой массы и зерна следующей основной задачей в ходе испытаний было изучение потенциала уплотнения.

Четыре диапазона содержания сухого вещества (СВ), 10 вариантов теоретической длины резки и два профиля вальцов зернодробилки

pic6.jpg

Поддержали испытания по измельчению силоса на уборке кукурузы в 2016 году и были ответственными за проведение испытаний шесть наших партнеров:
  • Сельскохозяйственная палата Шлезвиг-Гольштейна,
  • Учебно-испытательный центр Футтеркампа,
  • Лаборатория Lufa Лихтенвальде,
  • Институт сельскохозяйственной техники Университета Бонна,
  • Сельскохозяйственная палата Северного Рейна – Вестфалии,
  • John Deere.
Испытания проводились на территории Учебно-испытательного центра Футтеркампа, расположенного в земле Шлезвиг-Гольштейн:
  • в четырех диапазонах содержания СВ: 27–31, 31–35, 35–39 и 39–43 %;
  • с 10 вариантами теоретической длины резки: 3, 5, 8, 11 и 14 мм, с полным комплектом ножей, а также 17, 20, 23, 26 и 29 мм, с половиной комплекта ножей;
  • с двумя различными профилями корнкрекеров.
В качестве опытной машины в наше распоряжение был предоставлен John Deere 8500i с максимальной мощностью двигателя 430 кВт / 585 л. с., жаткой Kemper 475 plus и системой анализа измельчаемого материала Harvestlab. При выборе режущего барабана мы сознательно остановились на варианте с количеством ножей 4 × 16, что в теории обеспечивает максимальную гибкость при минимальном ухудшении пропускной способности.
И для короткой, и для длинной сечки использовались стандартный корн-крекер USA HD диаметром 240 мм, с пилообразным профилем и схожий по конструкции агрегат, оснащенный так называемым профилем Scherer, когда вальцы отличаются своим спиралеобразным щелевым профилем. Датчик HarvestLab использовался для постоянного контроля требуемого содержания СВ.

Разным был только профиль вальцов крекера – как сами агрегаты, так и разница в числе оборотов были идентичными: в базовых настройках в обоих вариантах корн-крекера был выставлен зазор 1 мм и установлена разница в числе оборотов в 40 %, которая была выбрана из более ранних экспериментов как «компромиссная разница». До сих пор длина короткой сечки кукурузного силоса для фермера, который занимается разведением крупнорогатого скота, как правило, составляла от 5 до 10 мм. Для плющения зерна было достаточно разницы в числе оборотов в 32 %. Цель плющения кукурузных зерен была изложена подробно. Если раньше при достаточном сроке хранения силоса достаточно было лишь слегка пробить или надломить зерно, то сегодня требуется повредить его более серьезно. И все же самой большой проблемой, обусловленной увеличением содержания СВ, были и остаются его распределение и уплотнение. И в этом плане конструкция вальцов также не оказала никакого влияния.

Быстрое переоснащение и небольшие расходы на переоборудование – для каждого диапазона содержания СВ производилась замена корн-крекеров и менялось количество ножей. Временны́е издержки фиксировались документально. Кроме того, различия в техническом оснащении сравнивались в стоимостном выражении.

pic7.jpgДля отбора проб использовался телескопический погрузчик с пластмассовыми емкостями в ковше (рис. слева)
Стенд для проведения испытаний по уплотнению охватывает силосные массы в верхнем слое от 50 до 70 см

Для используемого в ходе испытаний кормоуборочного комбайна John Deere 8500i оба варианта корн-крекера по стоимости оказались одинаковыми. Для замены шкива (переоснащение с 32 на 40 %) с другим ремнем необходимо потратить около 500 евро. В диапазоне теоретической длины резки от 3 до 30 мм 64-й барабан перекрывает любую применяемую на практике длину, исключая тем самым необходимость своей замены.

А еще есть расходы на переоборудование. После многократных измерений временны́х затрат на переоснащение оказалось, что замена корн-крекера длится 15 минут. Замена шкива и клиновидного ремня на кормоуборочных комбайнах John Deere серии 8000 не доставляет хлопот, занимая на практике также всего лишь 15 минут.
А вот замена ножей оказалась действительно затратной по времени процедурой. Снять их можно за 45 минут, а вот для установки 32 ножей потребуются не только три часа времени, но и умелые, натренированные руки. Здесь проявилось преимущество многоножевого барабана: ножи легко настроить, так что после 15–25 циклов заточки они точно устанавливаются относительно противорежущей пластины. Общие затраты на переоснащение (короткая – длинная – короткая сечка) с учетом оплаты труда (40 евро в час) и рабочего времени (4,5 часа) составили в общей сложности 180 евро за замену.

pic8.jpg

Тем не менее необходим новый показатель, чтобы достичь оптимальных усвояемости корма и использования продуктивных животных. В этой связи при проведении исследования был выявлен так называемый CSPS - показатель. CSPS – сокращение от Corn Silage Processing Score, коэффициент переработки кукурузного силоса, а также компонента крахмала, который проходит через сито с ячейкой 4,75 мм и поэтому способен перевариваться в рубце. Таким образом, чем он выше, тем лучше пищеварение и усвоение корма. Шкала оценки значения коэффициента CSPS представлена в таблице.

pic9.jpg

Для этого Институт сельскохозяйственной техники Университета Бонна проводил исследования по известной методике, в соответствии с которой действительными считались значения плотности в верхнем слое от 50 до 70 мм. В штабеле корма слой, лежащий под верхним, имеет более высокую плотность, сравнимую с плотностью короткой сечки.
Во все дни проведения исследования наблюдались две закономерности: затраты на уплотнение постоянно возрастали при увеличении теоретической длины резки с 3 до 17 мм, а в пределах от 17 до 29 мм они оставались практически постоянными (см. график «Плотность силоса начиная с 17 мм постоянна»).

При мелкой резке добиться высокой плотности силоса проще. На практике это наблюдение получило наибольшую известность. Другая точка зрения совпадает – пусть даже не на первый, а на второй взгляд – с точкой зрения американцев: они полагают, что более длинная сечка, например 26 мм, не доставляет хлопот с уплотнением. По этому поводу необходимо учитывать, что в США «нормальная» (небольшая) длина резки находится в пределах от 15 до 19 мм и только превысив эти значения попадает в диапазон длинной сечки.

При более длинной сечке снижается расход топлива. До сих пор источником затрат считались расход энергии в комбинации с удлиненной сечкой и уменьшенная пропускная способность. В рамках нашего исследования были измерены и перепроверены все характерные параметры.
Следующие три вывода вытекают из испытаний, проведенных с использованием стандартного корн-крекера (теоретическая длина резки 7 мм, разница в числе оборотов 32 %) и крекера Scherer (26 мм, 50 %) при содержании СВ 35 %.
  • Нагрузка на двигатель и расход дизельного топлива в час для обеих плющилок были одинаковыми.
  • Пропускная способность традиционного корн-крекера при 7-миллиметровой теоретической длине резки оказалась на 4 % меньше, чем у плющилки с профилем Scherer с длиной резки 26 мм.
  • Расход дизельного топлива на тонну при использовании стандартного крекера с 7-миллиметровой длиной резки был примерно на 5 % выше, чем у крекера с профилем Scherer и длиной резки 26 мм.
Параллельно с вычислением значений CSPS и показателей уплотнения в настоящее время при Сельскохозяйственной палате Шлезвиг-Гольштейна проводятся исследования, которые касаются качества сбраживания.

Итак: уборку длинной сечки или шредледжа можно осуществлять с более скромными с технической точки зрения затратами – это доказали испытания с использованием кормоуборочного комбайна John Deere 8500i. Многоножевой барабан обеспечил очень хорошее плющение зерен и зеленой массы в обоих вариантах корн-крекера. Профиль вальцов зернодробилки, будь то традиционный пилообразный или спиралевидный щелевой профиль Scherer, не оказал значительного влияния ни на качество измельчения, ни на уплотнение.
Решающей стала разница в числе оборотов в сочетании с агрессивным профилем и большой площадью соприкосновения (диаметр вальцов). Связанные с этим расходы на трактор John Deere получились не очень большими. В нашем случае более эффективным и оправданным станет решение смириться с необходимостью переоборудования, нежели вкладываться в другой барабан или минимизировать мощность.
Однозначного ответа на вопрос о степени уплотнения длинной сечки пока еще не получено. А вот на большинство критических вопросов были даны обоснованные, научно доказанные ответы.


Текст: Х.-Г. Геригхаузен, Сельскохозяйственная палата Северного Рейна – Вестфалии, Клеве; доктор Кр. Маак, Институт сельскохозяйственной техники Бонна; доктор В. Рихардт, лаборатория Lufa Лихтенвальде; доктор Й. Тайсен, Сельскохозяйственная палата Шлезвиг-Гольштейна, Футтеркамп Фотографии: доктор Кр. Маак, Веркбильдер Графики: Штефан Товерник