Будь здорова, товарищ корова!

Задумчиво подпирая указательным пальцем висок в мысленных поисках способов обеспечить столь актуальное сейчас импортозамещение в сфере производства мясной продукции, мы прежде всего оцениваем состояние кормовой базы. Климат и почвы Пермского края вроде бы не дают нам поводов для излишнего оптимизма. Но и те возможности, что не слишком-то щедро предоставляет уральская природа, можно использовать с куда большей эффективностью. На помощь животноводам приходит наука.

Что вам больше нравится: есть кукурузные палочки или грызть твёрдые жёлтые зернышки? Правильно. Вот и мясо-молочная скотинка свою пользу знает. Если скармливать, допустим, свиньям кукурузу в виде зёрен, усваивается 23% полезных веществ, если зерно предварительно размолоть — до 30%. Остальное, как вы понимаете, уходит в навоз. Но если предложить хрюшкам кукурузу, подвергшуюся экструзионной переработке, три четверти питательного содержимого корма пойдёт впрок.

Рискуя навлечь на себя недовольство специалистов, скажем, что экструдер — это что-то вроде большой мясорубки. Даже основной рабочий орган — шнек — внешне очень похож на винт Архимеда. Но в экструдере на исходный продукт воздействуют и давление, и высокие температуры, а кроме того, происходит изменяющий первоначальную структуру материала сдвиг его внутренних слоёв. Расплавленная и перестроенная на наноуровне масса выдавливается через насадку с отверстиями определённого сечения. 

Получение воздушной кукурузы и аналогичных продуктов (вроде «сухих завтраков») — экструзия в понимании «гастрономов»; один из первых экструдеров был создан в 1868 году в Англии для производства колбас. А для «технарей» экструзия — это прежде всего создание разнообразных изделий из полимеров и различных композитов на их основе. Процесс непрерывный, технологичный и достаточно дешёвый. При необходимости — с точнейшей геометрической калибровкой. Продукция может иметь заранее заданные физико-механические и функциональные свойства. Например, армированные шланги, которые выдерживают давление в полтысячи атмосфер. Или профили из термопласта с повышенными магнитными свойствами, сверхвысоким — 97% — наполнением магнитным порошком и даже с возможностью их дальнейшей механической обработки. Такие профили применяются и в офисных копирах, и в эластичных уплотнителях (к примеру, холодильников), и в электродвигателях постоянного тока. 

Широкие перспективы для создания новых материалов открывает нить из углепластика. Главное её достоинство — прочность на растяжение. Ткани из неё цены бы не было! Но... углепластиковая нить очень ломка, поэтому в ткацкий станок её не заправишь. Обмахрится, засорит тракт станка и порвётся, если не «упаковать» эту нить в калиброванную полиэтиленовую оболочку. А наложить такую оболочку удобнее всего именно с помощью экструдера.

Экструзионные технологии используются при создании космической и военной техники, медицинского оборудования, кабельных и изоляторных изделий — во многих отраслях, от нефтедобычи до производства упаковочных материалов и пищевых продуктов. 

Во время горбачёвской перестройки предприятия и научные учреждения, работающие на «оборонку», услыхали новое слово: конверсия. И вот в рамках использования оборонных технологий в мирных целях ещё в восьмидесятые годы в Перми были начаты работы по использованию экструзионной технологии для переработки зерновых. 

Исполнителем проекта стал пермский Институт механики сплошных сред Академии наук. Учёные, доселе трудившиеся для нужд промышленности, неожиданно для себя увлеклись новой сельскохозяйственной тематикой. Работы в этом направлении получили новый импульс в 2003 году при поддержке президиума Пермского научного центра и администрации Пермской области. Привлекали специалистов из академического Института экологии и генетики микроорганизмов, представителей вузовской науки из сельскохозяйственной академии. В результате была создана установка для экструзионной переработки зерновых культур, в том числе озимой ржи. 

В лаборатории механики термопластов ИМСС УрО РАН под руководством профессора Евгения Владимировича Славнова особое внимание уделяется именно региональной специфике проблемы. Какая у нас в крае самая типично уральская зерновая культура? Озимая рожь. По энергетической ценности она превосходит ячмень, просо и кукурузу. Но из-за наличия в ней особых химических факторов, которые подавляют ряд бактерий кишечной микрофлоры и приводят к нарушению пищеварительных процессов, содержание озимой ржи в кормовых добавках не должно превышать 10%. Некоторые диссертанты, правда, полагают, что можно и до 25%.

Евгений Славнов взялся за проблему превращения этой культуры в универсальный корм для крупного рогатого скота. Показатель пищевой ценности продукта — количество углеводных и белковых компонентов. Но эти вещества представляют собой весьма длинные полимерные цепочки, с которыми не так-то просто справиться ферментам, содержащимся в кишечнике. Экструзионная обработка раздирает молекулы этих соединений на более короткие звенья, образуются свободная глюкоза и аминокислоты, которые легко усваиваются. Разумеется, пришлось создать не только новую экструзионную установку, но и отработать технологии получения «ржаных хлопьев»: выбрать самую эффективную температуру обработки, уровень давления, определить оптимальную степень влажности исходного продукта. 

Оказалось, зерно можно перерабатывать прямо «от комбайна», не затрачивая сил на провеивание и просушку. Ведь в процессе экспериментов выяснилось, что рожь или овёс, ячмень лучше запускать в экструдер именно увлажнёнными: это позволяет при переработке экономить электроэнергию. Да и наличие в зерне сорняков не слишком влияет на качество конечного продукта.

При всём при том были найдены и новаторские решения чисто инженерного характера. В конструкцию экструдера внесли такие новшества, которые позволили полностью разгрузить подшипниковый узел от осевой нагрузки. Не нужен оказался подшипник — шнек можно крепить прямо к приводу! Смогли увеличить и срок эксплуатации оборудования за счёт снижения износа корпуса экструдера и реборд шнека.

Когда новосозданный кормовой продукт испытывали на коровах в одном из частных сельхозпредприятий Очёрского района, в первый же день в кормовые добавки грохнули не 10 и не 25, а сразу 30% экструдированной ржи. Во второй день — 50%. В третий — все сто. Коровы не возражали. Более того, в чистоту эксперимента чуть было не вмешался человеческий фактор. К примеру, коли любимица доярки корова Машка попала не в опытную группу, а в контрольную, то доярка постоянно пыталась тайно подсыпать любимице пригоршню-другую вкусного, полезного и легкоусвояемого продукта.

Результаты эксперимента показали, что озимой рожью после экструзионной переработки можно полностью заменить в рационах коров дорогостоящие кормовые концентраты. Заметно растут надои, повышается жирность молока. Есть ещё такой фактор, как кислотность. Скажем, если он достигает показателя 14, то из такого молока не приготовишь ни масла, ни сыра, ни сметаны. Выяснилось, что молоко коров, которых кормят экструдированной рожью, тютелька в тютельку попадает в оптимальный диапазон кислотности.

Во время эксперимента у коров постоянно брали разнообразные анализы. Евгений Владимирович как-то принёс результаты домой и показал жене (а она врач): что, мол, скажешь? Жена сперва заметила, что она, вообще-то, не ветеринар, но потом всё-таки на бумажки взглянула и воскликнула:

— Да они же у вас все больные! У них печень не в порядке!

Так вот: в результате эксперимента здоровье бурёнок-«печёночниц» стало заметно улучшаться.

Создание новой экструзионной технологии приготовления кормов может по-новому организовать всю животноводческую отрасль Пермского края. Появляется возможность увеличить долю посевного клина озимой ржи, что облегчит хлопоты крестьянам, особенно в напряжённый весенний период. 

Как мы уже упоминали, ненужными оказываются провеивание и просушка. Зерновые, переработанные в сухие вспученные хлопья, могут храниться на складах годами. Экструзия — это одновременно и стерилизация продукта, уничтожение вредных микроорганизмов. Вообще, за счёт одной только смены рациона питания крупного рогатого скота перед животноводством в нашем регионе открываются весьма заманчивые перспективы...

В лаборатории Евгения Владимировича Славнова создана ещеё одна установка, производительность которой составляет 200 кг/час. Она дешевле предыдущей по себестоимости, проще в эксплуатации. Всё-таки для обслуживания экструдера обычно требуется определённая квалификация, и на селе немного найдётся специалистов, готовых немедленно работать с этой техникой. Теперь всё человеческое вмешательство в процесс сведётся к нажатию кнопки «вкл.»

Мало кто знает, но знаменитая песня «Легко на сердце от песни весёлой!» в начале фильма «Весёлые ребята» изначально имела такие легкомысленные слова: «Так будь здорова, товарищ корова!» Компетентные ведомства посоветовали Лебедеву-Кумачу изменить текст. В ту пору ещё не были широко известны экструзионные методы приготовления кормов.

P.S. Сейчас в лаборатории механики термопластов разрабатывают технологию отжима масла, но не традиционным способом, не прессом, а с использованием опять-таки экструзионных технологий. Во-первых, процесс получается непрерывным, а во-вторых, выход продукта оказывается заметно выше.