Основные приемы технологии содержания коров, производства и переработки молока

Задачей курсового проекта является изучение основных приемов технологии содержания животных, производства и переработки сельскохозяйственной продукции. При этом необходимо сделать выводы и использовать их для дальнейшего проектирования с наименьшими потерями и затратами, что приведет к улучшению качества продукции, снизит затраты на него и повысит прибыль.

В данном проекте требуется произвести расчет поголовья крупного рогатого скота, определить площади помещений по составу стада, рассчитать годовую потребность кормов на все поголовье, вентиляцию, освещение и отопление этого помещения. Также требуется подобрать производственное и вспомогательное оборудование. Эти расчеты составят пояснительную записку В графической части будут спроектированы производственное помещение и генеральный план фермы.

1. Технологическое проектирование

1.1 Технология содержания животных

Система содержания животных в значительной мере предопределяет технологию производства продукции животноводства. Перспективная технология содержания животных должна предусматривать их удобное размещение, внедрение комплексности механизации, автоматизацию и научную организацию труда.

Сменно — поточная система основана на использовании для всех животных на ферме одного кормодоильного зала, кормление и доение в котором проводят по совмещенному графику. Такая система содержания позволяет уменьшить капиталовложения в расчете на одну корову, увеличить коэффициент использования оборудования и повысить производительность труда, как при привязном, так и при беспривязном содержании животных.

Таблица 1 — Основные элементы технологий производства молока

1.2 Структура стада

Структура стада определяется с учетом перспективы развития животноводческой отрасли в хозяйстве и увеличения выпуска продукции.

Таблица 2 — Структура стада фермы КРС

1.3 Потребность в производственных помещениях

Тип производственных помещений и потребность в них зависит от вида и структуры поголовья животных и принятой системой содержания.

При проектировании производственных построек исходят из площади помещения и фронта кормления на одно животное. Для помещений КРС нормы площади на одно животное при привязном содержании составляют 8−10м2, при беспривязном — 5−6м2.

Площадь помещения для каждой группы животных

Fi=Mi*Si, (1.1)

где Mi — число голов данной группы животных, шт;

Si — удельная площадь помещения для одного животного, м2.

Стойловое содержание:

Для коров (дойные и сухостойные): Fк=83*2=166 м2

Для нетелей за 2−3 мес. до отела: Fн=12*2=24 м2

Для телят (от 4 до 6 мес.): Fт=29*0,66=19,14 м²

Групповое содержание:

Для глубокостельных коров (родильное отделение): Fк.г.=12*3=36 м2

Для телят (от 2 до 4 мес.): Fт=24*1,3=31,2 м²

Для молодняка (от 6 до 12 мес.): Fм=14*1,2=16,8 м²

Для молодняка (от 12 до 18 мес.): Fм=29*1,2=34,8 м².

Клеточное содержание:

Для телят профилактического периода (до 2 мес.): Fт.п.=6*0,6=3,6 м².

Суммарная площадь

Fсум.=Fк+Fн+Fт+Fк.г.+Fт+Fм+Fм+Fт.п., (1.2)

Fсум.=166+24+19,14+36+31,2+16,8+34,8+3,6=331,54 м².

1.4 Расчет потребности в кормах

Годовую потребность в кормах для фермы подсчитывают, зная поголовье животных и кормовые рационы. Последнее выбирают в зависимости от вида животных, их продуктивности, а так же с учетом зоны расположения хозяйства.

Таблица 3 — Примерный расчет годовой потребности в кормах для дойных коров

Таблица 4 — Примерный расчет годовой потребности в кормах для сухостойных коров

Таблица 5 — Примерный расчет годовой потребности в кормах для новотельных и глубокостельных коров в родильном отделении

Таблица 6 — Примерный расчет годовой потребности в кормах на нетелей (за 2−3 мес. до отела)

Таблица 7 — Примерный расчет годовой потребности в кормах на телят от 2 до 4мес.

Таблица 8 — Примерный расчет годовой потребности в кормах на телят от 4 до 6 мес

Таблица 9 — Примерный расчет годовой потребности в кормах на молодняк в возрасте от 6 до 12 мес.

Таблица 10 — Примерный расчет годовой потребности в кормах на молодняк в возрасте 12−18 мес.

Таблица 11 — Суммарный рацион кормления

1.5 Потребность в воде

При определении потребности в воде необходимо знать средне-суточный расход воды (м3) всеми водопотребителями, которые находим по формуле:

(1.3)

где gi — суточная норма расхода воды одним потребителем,

ni — число потребителей, имеющих одинаковую норму расхода.

Таблица 12 — Нормы потребности воды для КРС

*В знаменателе приведены нормы расхода воды на поение животных.

В нормы потребления включены расходы на мойку помещения, клеток, молочной посуды, приготовления кормов, охлаждения молока. На удаление навоза предусматривают дополнительный расход воды в размере от 4 до 10 л на одно животное.

Все расходы приведены в таблице 13.

Максимальный суточный расход воды Qсут. max определяется по формуле:

Qсут.max=Qсут.ср.*бсут, (1.4)

где бсут — коэффициент суточной неравномерности водопотребления, принимаем бсут =1,3.

Часовые колебания расходов воды учитываются коэффициентом часовой неравномерности бч=2,5; бч=4,0 без автопоения.

Максимальный часовой расход

(1.5)

Максимальный секундный расход

(1.6)

Таблица 13 — Расчет потребности в воде

1.6 Микроклимат

Микроклимат складывается из факторов, таких как температура, влажность, скорость движения воздуха и его состав, освещение, излучение, которые должны соответствовать требованиям.

Основные требования:

— поддержание оптимального режима температуры, влажности и скорости воздуха.

— достаточная освещенность чистота стойловых помещений.

— соответствие нормам конденсации газов в помещениях.

Таблица 14 — Оптимальные параметры микроклимата

Необходимый по содержанию углекислоты воздухообмен

(1.7)

где mi — число животных в помещении;

n — число видов животных;

Pi — количество углекислоты, выделяемой одним животным, дм3/ч;

P2 — допустимая норма СО2 в помещении, дм3/м3;

P1 — содержание СО2 в наружном воздухе, дм3/м3.

м3/ч.

Таблица 15 -Предельные допустимые концентрации газов

Необходимый по содержанию влаги воздухообмен

(1.8)

где GВ — суммарное влаговыделение в помещении, г/ч;

d2 — предельно допустимое влагосодержание воздуха в помещении, г/м3;

d1 — средняя абсолютная влажность приточного воздуха, d1=3,2−3,3 г/м3.

(1.9)

где щ — нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, %;

Wmax — максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м3.

Для коров и молодняка на откорме

г/м3

Для родильного отделения и профилактории в телятниках

г/м3

Для телятников

г/м3

Общая влага на одно животное

(1.10)

где G1 — количество влаги, выделяемое животными в помещении, G1=292 г/ч;

G2 — количество влаги, образующейся в результате испарения с пола, кормушек и т. д.

G2=(0,05…0,10)*G1, (1.11)

G2=0,1*292=29,2 г/ч,

GВ=292+29,2=321,2г/ч. м3/ч.

1.7 Расчет вентиляции

Причины ухудшения микроклимата большинства эксплуатационных помещений — низкая теплозащита, неправильная эксплуатация отопительно-вентиляционного оборудования, неправильная организация воздухообмена.

Таблица 16 — Нормы вентиляционного обмена воздуха в помещениях

Внутренний объем помещений

Vп=F*h, (1.12)

где h — высота стен помещения, м;

F — площадь помещения, м2.

Vп=753,25*3,5=2636,37 м³

Кратность воздухообмена

Vу=Vmax

(1.13)

т.к. n<3, выбираем вентиляцию с естественным побуждением тяги.

Общая площадь вентиляционных каналов:

вытяжных

(1.14)

где х=1,7 м/с — скорость движения воздуха в канале.

.

приточных

(1.15)

.

В качестве вентиляционных шахт принимаем щелевое вентилирование.

Рассчитаем ширину щели, приняв ее длину 65 метров.

(1.16)

.

1.8 Расчет отопления

Количество теплоты, необходимое для отопления животноводческого помещения

Qот=Qв+Qогр+Qсп-Qж, (1.17)

где Qв — количество теплоты, уносимое потоком воздуха при вентиляции, кДж/ч;

Qогр — количество теплоты, уносимое через все наружные ограждения, кДж/ч;

Qсп — количество теплоты, уносимое через открытые двери, кДж/ч;

Qж — количество теплоты, выделяемое животными, кДж/ч.

Qв=C1*V*с*(tB-tH), (1.18)

где C1 — удельная теплоемкость воздуха, C1=1,006−1,008 кДж/(кг* град);

V — расчетный воздухообмен, м3/ч. Примем массу животного 400 кг, поэтому необходимое количество вентиляционного воздуха зимой составит максимум 68 м3/ч на одну корову.

V=95*68=6460 м3/ч с — объемная масса наружного воздуха, с = 1,2−1,3 кг/м 3;

tB — температура воздуха внутри помещения, tB=10 ?С;

tH — температура наружного воздуха, tH=-35 ?С.

Qв=1,007*6460*1,3*(10-(-35))= 3,81*105 кДж/ч

Qогр=(0,47…0,50) Qв, (1.19)

Qогр=0,5*3,81*105 =1,9*105 кДж/ч

Qж=?qi*mi, (1.20)

где qi — количество свободной теплоты, выделяемой одним животным данного вида, кДж/ч;

mi — число животных данного вида, шт.

Qж=2,89*3600*95=9,88*105 кДж/ч Случайные потери тепла

Qсп=(0,10…0,15) Qж, (1.21)

Qсп=0,15*9,88*105= 1,48*105 кДж/ч

Qот=(3,81+1,9+1,48−9,88)*105=-2,69*105 кДж/ч.

Применения отопительных средств не требуется.

1.9 Расчет освещения

Расчет естественного освещения Степень естественного освещения характеризуется отношением площади окон к площади пола или коэффициентом КОС.

Размеры окон, применяемых в постройках:

Высота окна, м 1,425

Ширина окна, м 1,555

Таблица 17 — Нормы освещения животноводческих помещений

Световой коэффициент

(1.22)

где F0 — суммарная площадь окон, м2;

FП — суммарная площадь пола освещаемого здания, м2.

Количество ламп

(1.23)

где S — площадь, м2;

W — удельная мощность, Вт/м2;

Wr — мощность одной лампы, Вт.

Располагают лампы по возможности равномерно на высоте от 2,5 до 6 м, в соответствии с рекомендациями по их использованию.

1.10 Потребность в хранилищах кормов

Для хранения сочных и грубых кормов необходимо применять такие хранилища, в которых потери питательных веществ будут минимальными.

Общая вместимость хранилища для хранения годовых запасов корма

(1.24)

где Pг — годовая потребность в корме, кг;

с — насыпная плотность корма, кг/м3.

Силос

Корнеплоды

Грубые корма (солома и сено)

Сенаж

Потребное число хранилищ

(1.25)

где Vx — вместимость хранилища, м3;

е — коэффициент использования хранилища.

Силос

Принимаем N=1.

Корнеплоды

Принимаем N=1.

Грубые корма

Принимаем N=1.

Сенаж

Принимаем N=1.

Выбрав вместимость хранилища, ширину и высоту, определим его длину

(1.26)

где B — ширина хранилища, м;

h — высота, м.

Силос

Корнеплоды

Грубые корма

Сенаж

Таблица 18 — Размеры хранилищ для кормов

1.11 Годовой выход продукции

Генплан комплекса (фермы) характеризуется не только поголовьем животных, числом производственных комплексов, но и выходной продукцией.

Годовой выход молока

Qмол=M*Gгод*k, (1.27)

где M — поголовье животных на комплексе, шт;

Gгод — годовой надой на одну корову, кг;

k — коэффициент, учитывающий сухостойность коров.

Qмол=95*5000*1,3=617 500 кг

1.12 Годовые отходы производства

Проблема рационального использования навоза как органического удобрения для создания собственной кормовой базы, при одновременном соблюдении требований охраны окружающей среды имеют важное народно-хозяйственное значение.

Примерный выход навоза от всех животных за сутки

(1.28)

где k — коэффициент, учитывающий влажность навоза;

kс.в. — сухое вещество кормов в рационе, кг;

Пс.в. — сухое вещество в подстилке, кг.

Годовой выход навоза

(1.29)

где ДСТ и Дn — период стойлового периода;

корова молоко содержание помещение

QCI=(0,45?0,58)*Qсут=0,55*5339=2936,45 кг

QIn=0.85*Qсут=0,85*5339=4538,15 кг Площадь навозохранилища

(1.30)

где 2 — количество навозохранилищ;

h — высота укладки навоза, м;

Qс — суточный выход навоза, кг;

ДXP — продолжительность хранения навоза, сут;

с — плотность навоза, кг/м3;

ц — коэффициент, учитывающий заполнение навозохранилища.

По рассчитанным характеристикам подбираем механическое средство для уборки навоза:

В виду того, что размеры требуемого транспортера незначительно отличаются от размеров стандартного, то принимаем размер стандартного транспортера.

Таблица 19 — Характеристика навозоуборочного механического средства

2. Проектирование

2.1 Анализ поточной технологической линии доения коров

Доение коров можно организовать по схеме доение в молокопровод. При этом доильная установка монтируется стационарно и включает кроме вакуумпровода — молокопровод, по которому выдоенное молоко поступает на первичную обработку. Доильные аппараты переносятся к стойлам животных. Рекомендуется для средних по размерам ферм (до 200 голов).

При выборе схемы доения необходимо руководствоваться следующими соображениями:

1. Учитывать размер фермы (поголовье дойных коров) и возможность его изменения в будущем (расширение фермы или снижение поголовья).

2. Учитывать стоимость оборудования. Для небольших ферм стоит приобретать более дешевое оборудование. Но это не означает, что качество его работы должно быть низким.

3. Учитывать качество получаемого молока, влияние доильного оборудования на здоровье животных.

Любая доильная установка имеет следующие элементы:

1. Устройство, вырабатывающее вакуум.

2. Устройство, контролирующее уровень вакуума.

3. Устройство, регулирующее уровень вакуума.

4. Устройство, распределяющее вакуум.

5. Устройства, накапливающие и транспортирующие молоко.

6. Доильные аппараты.

Выбор вакуумпровода:

Принимаем минимальный диаметр вакуум провода равный d=40 мм.

Расход воздуха одним доильным аппаратом

Таблица 20 — Характеристика доильного аппарата

Запас производительности ЭР=350+25*Z, (2.1)

где Z — число доильных аппаратов, шт.

ЭР=350+10*16=510 л/мин По расчетным данным выбираем вакуумную установку УВВ -70

Таблица 21 — Характеристика вакуумного насоса

Таблица 22 — Выбор количества аппаратов при доении в молокопровод

Потребное число доильных установок

(2.2)

где Mд — число дойных коров, гол;

T — время доения всех коров, ч;

Qу — пропускная способность доильной установки, гол/ч.

Разовое время доения группы коров в большинстве хозяйств составляет 1,5?2,5ч.

.

Принимаем одну установку.

При поточном способе число аппаратов на установке

(2.3)

где t — время доения одной коровы, ч;

r — ритм потока, ч.

(2.4)

Время доения зависит от разового надоя молока и может быть ориентировано, определен по формуле

t=2,78−0,33*q, (2.5)

где q — разовый надой молока, кг.

t=2,78−0,33*8=0,14 ч.

.

Принимаем число аппаратов на установке равным 6.

Потребное число операторов машинного доения

(2.6)

где tр.д. — время ручной работы оператора, ч.

Принимаем количество операторов равное 2.

Оптимальное число аппаратов, обслуживаемых одним оператором

(2.7)

где tп.п. — продолжительность переходов и простоя оператора, мин;

tв — вспомогательное время, мин.

Принимаем число обслуживаемых аппаратов равным 1.

Производительность при доении в стойлах

(2.8)

где t' - время доения одной коровы, мин.

Расчетное количество молока, надаиваемого за 1 час работы установки

(2.9)

а за сутки

(2.10)

где в — коэффициент, учитывающий максимально возможный надой молока за сутки, в=0,003;

m — коэффициент неравномерности поступления молока;

c' - коэффициент, учитывающий максимально возможный надой молока за одну дойку;

G — средний надой молока за год от одной коровы, кг;

Mд.ч. — число коров, выдаиваемых за час, голов.

кг кг

2.2 Первичная обработка молока

Оборудование для обработки молока должно обеспечивать его высокое качество и соответствие требованиям стандарта на молоко, обязательно должна предусматриваться первичная обработка молока непосредственно на ферме — охлаждение его до температуры 4±2 ?С.

Все операции, связанные с первичной обработкой молока, подразделяются на основные и вспомогательные. К основным относятся механическая и тепловая обработка, к вспомогательным — прием, взвешивание и транспортировка молока, а также мойка и стерилизация посуды.

Длительность непрерывной работы сепаратора-молокоочистителя без разборки

(2.11)

где Vгр — объем грязевого пространства барабана, дм3;

p — процент отложения сепараторной слизи от общего объема пропущенного молока, p=0,03?0,06%;

M0 — производительность очистителя, дм3/ч.

(2.12)

где D — внутренний диаметр кожуха барабана, м;

d — наружный диаметр тарелок, м;

H — высота грязевого пространства, м.

2.3 Выбор емкости танка-охладителя

Емкость танка подбирается по формуле

(2.13)

где Q — годовой объем производства молока, л;

D — время между 2 вывозками молока, дн.;

K1 — коэффициент заполнения танка, К1=0,9;

K2 — коэффициент увеличения надоев в летний период К2=1,3.

Принимаем емкость танка равной 3000 л при 2-х дойках в день. Т. е. при каждой дойке танк заполняется на 1500 л. Согласно приложения подбираем эллиптический резервуар ДХ-FF (Германия), имеющий габариты: длина 3355 мм, ширина 1573 мм, высота 1885 мм.

Холодильный агрегат подбираем, исходя из следующих соображений: для охлаждения 1 кг молока на 32 Со (с 35 Со до 3 Со) за 3 часа, при теплоемкости молока 3890 Дж/(кг оС) потребуется мощность:

(2.14)

где Q — мощность холодильной установки, Вт;

m — масса молока, 1 кг;

c — теплоемкость молока, Дж/(кг С 0);

t2, t1 — конечная и начальная температура молока, С 0;

r — время охлаждения, С 0;

з — К.П.Д. процесса охлаждения.

Для охлаждения 1500 кг (л) молока потребуется 12*1500=18 000 Вт. Подбираем холодильный агрегат KRFZ-180 (Германия) с холодильной мощностью 18 170 Вт и габаритами: длина 1420 мм, ширина 767 мм, высота 871 мм.

Таким образом, танк-охладитель молока состоит из эллиптического резервуара DARI-KOOL DX-FF 3000 и холодильного агрегата KRFZ-180.

Таблица 23 — Характеристика доильной установки

3. Техника безопасности

3.1 Общие правила техники безопасности на животноводческих объектах

Главное условие безопасности работы персонала животноводческих ферм и комплексов — правильная организация эксплуатации оборудования. Сюда относится следующее: определение конкретных задач обслуживающего персонала, его прав и обязанностей; специальная подготовка персонала; технически грамотное составление графика планов предупредительного технического обслуживания и ремонта оборудования, своевременное и квалифицированное выполнение его с соблюдением всех требований техники безопасности; оперативное обслуживание оборудования, заключающееся в периодических осмотрах и проведении мелкого ремонта во время текущей эксплуатации. Испытание на герметичность систем молокопроводов, паропроводов и других установок необходимо проводить при отсутствии в помещении посторонних лиц и животных.

Правильная организация эксплуатации начинается с назначения лица, ответственного за определенную технику, основной обязанностью которого является обеспечение надежной, экономичной и безопасной работы закрепленных за ним машин и оборудования.

Производственные помещения ферм и комплексов разрешается вводить в эксплуатацию только после полного окончания их строительства в соответствии с проектом.

Рабочие, обслуживающие механизмы, должны получить инструктаж по правильной технике безопасности и овладеть практическими навыками безопасного выполнения работ. Лица, обслуживающие оборудование, должны изучить руководство по эксплуатации тех машин, с которыми они работают.

Перед началом работы рабочий обязан надеть установленную для данного вида работ спецодежду, спецобувь, головной убор и, при необходимости, защитные очки противопылевые респираторы. Одежда должна быть аккуратно застегнута, а волосы заправлены под головной убор.

Рабочий должен выполнять только ту работу, которая ему поручена администрацией.

3.2 Техника безопасности на проектируемом объекте

Для безопасной работы при доении все передаточные механизмы закрывают, электродвигатели заземляют, а в местах пересечения пути с трубами, кабелями и т. п. делают настил. Не разрешается класть на установки посторонние предметы, становится на них или разбирать при работе агрегатов.

Установку включает в работу ответственный за ее эксплуатацию, убедившись в ее целостности и отсутствии ремонтных работ.

Перед началом работы необходимо проверить правильность установки машин. Нельзя приступать к работе, если не обеспечен свободный и безопасный проход к машинам, кормовым материалам и другим предметам.

До начала работы необходимо проверить исправность машин и оборудования, пробовать на холостом ходу и обнаруженные недостатки устранить.

Следует следить за тем, чтобы штепсельные вилки были всегда исправны, а электрические кабели имели надежную изоляцию, особенно в местах ввода в корпус рубильника (пусковой панели) и в ручку штепсельной вилки.

Обоснование размеров фермы (комплекса) крупного рогатого скота и состава технологического оборудования: Методические указ./ Сост. А. А. Попов, В. П. Чукавин. — Ижевск: РИО Иж ГСХА, 2005.

Алешкин В.Р., Рощин П. М., Механизация животноводства.- М.: Агропромиздат, 1985.-336 с.

Мельников С.В., Механизация и автоматизация животноводческих ферм. — Л.: Колос, 1978. 560 с.